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无人驾驶四个阶段技术特征详解

2015-05-26 16:39:19

[导读] 自从谷歌开始无人驾驶汽车项目,业界就很感兴趣,本来无人驾驶汽车应该是汽车巨头们的领域,互联网企业谷歌偏偏要来插一脚,专利曝光,似乎距离项目成功已经不远,这次的专利到底有多少价值呢?未来的无人驾驶汽车又会是什么样子呢?我们来看一下。

近日,有关谷歌自驾车的三个专利被曝光,一个是切换无人驾驶状态的,一个是提醒乘客的,还有一个是手势操控汽车的,谷歌的无人驾驶汽车距离我们越来越近了。

自从谷歌开始无人驾驶汽车项目,业界就很感兴趣,本来无人驾驶汽车应该是汽车巨头们的领域,互联网企业谷歌偏偏要来插一脚,专利曝光,似乎距离项目成功已经不远,这次的专利到底有多少价值呢?未来的无人驾驶汽车又会是什么样子呢?我们来看一下。

一、无人驾驶汽车的来源

所谓的无人驾驶汽车,并不是从天上掉下来的,而是随着汽车工业的发展,电控技术的进步一步步从有人驾驶辅助发展而来的。

从有人驾驶到无人驾驶,业界分成四个阶段。

第一阶段是驾驶员辅助,驾驶员辅助系统能为驾驶员在驾驶时提供必要的信息采集,在关键时候,给予清晰的、精确的警告,相关技术有:车道偏离警告(LDW),正面碰撞警告(FCW)和盲点报警系统。

第二阶段是半自动驾驶,驾驶员在得到警告后,仍然没能做出相应措施时,半自动系统能让在汽车自动做出相应反应。相关技术有:紧急自动刹车(AEB),紧急车道辅助(ELA)。

第三阶段是高度自动驾驶。该系统能在驾驶员监控的情况下,让汽车提供长时间或短时间的自动控制行驶,这个阶段目前还比较初级。

第四阶段:完全自动驾驶,在无需驾驶员监控的情况下,汽车可以完全实现自动驾驶,意味着驾驶员可以在车上从事其他活动,如上网办公、娱乐或者休息。

按照这个分类。第一阶段已经基本普及,现在高配置型的车型基本都带了,包括10万出头的比亚迪。

第二个阶段正在普及,欧盟立法要求2013年11月前的车都必须装上紧急自动刹车(AEB)。Volvo的城市安全系统、本田的CMBS、奔驰的Pre-Safe都是这个层次东西。英菲尼迪的新车也已经可以绕开驾驶员自动控制方向盘。

第三个阶段目前有雏形,新款的奔驰S系可以在堵车的情况下,电脑自己跟车,车主可以不必一直操控车辆。包括中国在内的一些厂商也在做相关的试验与探索。

第四阶段则是谷歌一直在努力的目标,像红色警戒2游戏里面光棱坦克的谷歌无人驾驶汽车看起来有点怪怪的。但是它经过了长时间的测试,成熟度已经很高了,是最贴近实用的无人驾驶汽车。

二、无人驾驶的原理和谷歌的技术路线

无人驾驶汽车其实可以视为是一种机器人。从原理上来说,不过是传感器感知路况和周边情况,然后传输到CPU,CPU根据人工智能对情况做判断,然后通知电传系统,电传系统根据信号操控机械装置,最后机械装置操控车辆做各种动作。

在这个过程中,电传机械控制这方面基本已经完善,因为过去的20年,汽车行业的进步主要就在这方面。如今大部分汽车都是电传控制了,你的刹车、油门、换挡、甚至方向都是一组电子信号,你操作的动作被解读处理,然后传给机械系统,过去哪种直接机械对机械的操控只在极少数工具车上还能看到。无人驾驶无非是把这些信号脱离人的控制交由电脑处理,并不需要费太大周折。

而技术的难点就在前两步,怎么用传感器准确的感知周围的信息?人工智能如何做判断?

从技术路线上来说,感知周围情况有多种模式,谷歌选择了激光传感器,激光传感器对距离的判断非常准确,但是价格昂贵,恶劣天气下实用性受限。目前,谷歌无人驾驶汽车的成本高的吓人,主要就是激光传感器的原因。

比较廉价是采用光学摄像头,目前奔驰S级的魔毯技术就是利用摄像头作为信息采集源来控制空气悬挂,但是光学摄像头用于无人驾驶的话,对图像识别的人工智能会要求很高,对距离速度的判断也会很麻烦。

目前,汽车上已经出现的辅助驾驶功能,一般采用的雷达,这个比较便宜,但是雷达的探测能力相当有限,车载雷达的发射功率也探测不了多远,还怕物体阻挡,用到无人驾驶汽车上有多少实用性也值得怀疑。

从目前来看,最靠谱的还是谷歌的激光传感器路线。

人工智能方面的考验程度更高。其实高速公路上的无人驾驶并不太困难。谷歌现在没有问题,奔驰、奥迪也没有问题,VOLVO没有问题,甚至中国搞的无人驾驶高速也跑了286公里不出问题。这是以为高速路的情况现对简单,对人工智能要求的算法不是很苛刻。

在市内驾驶就完全是两码事了。

谷歌无人驾驶汽车项目主管厄姆森说,“在市区里行驶一英里路程要远比在高速公路上更为复杂,因为前者在一个小的区域中会因为规则的不同存在数百种不同的路面情况。我们花了大量时间改进了我们的软件,因此它现在可以实时的区别上百个不同物体——如行人、公共汽车、由协管员手握的停车标志,或者是骑自行车者给出的要通过马路的手势信号等。”

在人工智能方面,其他厂商距离谷歌还差得远,谷歌的人工智能水平已经接近实用了,其他厂商还在表演阶段。

三、曝光专利的价值

此次曝光的三个专利,一个是谷歌在2014年3月申请的一项名为“DetermiNIng when to drive autonomously”的专利。这个专利实际上是2012年一个专利的延续,具体内容是通过搭载在汽车上的各种传感器收集信息,并将地图数据与交通模型进行比对,一旦出现足够大的偏离汽车便会自动向司机发出警告,提醒司机进行人为控制。如果乘客无人干预,自驾车将会自动降低速度,或是进入一条更加安全的车道中。

这个专利算是一个安全专利,要求人工介入,如果人工不介入,那就降低速度进入相对安全的车道,避免事故的发生。

从人工智能的层次来看,就是几行代码的事情,不算什么高技术,这个专利并非核心专利。

第二个是Google 在2013年申请的一项专利,当汽车检测到行驶前方有行人通过时,它会做出一个正确的反应,比如放缓速度甚至停止行驶,随后向行人发出汽车正在做或即将做的信号,信号可能是灯光、电子标牌或者声音。

这个专利的目的是让车与行人之间有所沟通,解决无人驾驶汽车难以判断意图的问题,从人工智能的角度看,不过是探测行人然后发出信号,也没有太大价值。

第三个是手势自动控制,Google申请了一个名为“3D 手势自动控制”的专利,司机驾驶位的左上方会安装一个3D摄像头,它能够监测并识别司机的一些手势动作,从而激活一些功能。根据专利的描述,手势动作可以用于调整座位、改变风扇速度、调节空调温度、开关车窗等功能。安全起见,一些涉及驾驶操作的功能则需要实体按钮操作。

此外,司机可以学习预设的手势动作,由于系统支持人脸识别,不同的司机还可以设置针对个人的手势。

这个东西几乎就是手机上人脸识别和游戏机中体感操控的翻版,技术上都是早已商用化的东西,只是谷歌考虑到无人驾驶汽车的操控便利性,把它挪到车上申请了专利。实用性有限,还不如语音操控与识别更好用。更不是什么核心的东西。

所以,这次谷歌三个专利曝光,与其说是技术资料透漏,倒不如说是一次广告。谷歌无人驾驶真正核心的是传感器采集处理和人工智能的算法。这次曝光的三个专利没有太大价值。

四、未来的汽车

通过上面的分析,我们可以看出。在从辅助驾驶到无人驾驶的探索道路上,目前谷歌处于最前方。

当其他厂商还在高度自动驾驶的第三个阶段探索时,谷歌已经在第四阶段耕耘了数年。当其他厂商还只能在高速路上表演时,谷歌已经解决了难度高百倍的城市道路驾驶。

而通过无人驾驶原理的研究,我们发现,谷歌现在的这套探索并不限于谷歌汽车,而且可以移植到任何一辆新款汽车上。

只要是以电传为操控方式的汽车,就可以把谷歌的信号采集,人工智能移植过来,要适应的只是不同汽车的动力、刹车和方向参数。

无论是电动车、燃油车、混合动力汽车,都可以毫无困难的移植上谷歌这套无人驾驶系统。

当谷歌成功之后,宝马、奔驰、奥迪、特斯拉、宾利、丰田、本田、日产、马自达、长城、长安、比亚迪、奇瑞,无论哪家汽车厂商,只要用谷歌的方案,买谷歌的算法,买谷歌提供的硬件就可以实现无人驾驶功能。

未来,无人驾驶的地位会类似于今天的自动跟车、自动泊车。只要你肯出钱,任何一个品牌一个型号的车型高配版本都可以提供。无人驾驶不是制造一批新车,而是在任何一款新车型上都可以安装。

无人驾驶普及后,会衍生出一些新的功能和产业。因为无人驾驶普及的同时,意味着每辆车都有了一个高性能的车机,通过未来的5G网络,它们之间可以通讯,可以与城市管理中心通讯,甚至可以与路面的传感器通讯。人们可以像管理高铁一样管理汽车,交通事故成为历史名词。

当车机与餐馆、酒店、加油站、充电桩的通信建立以后,汽车可以自动去加油、充电,把车主带到餐厅,酒店。

当车机与手机、平板、电脑联通后,就可以随时实地向汽车发出指令,实现更高级的功能。

未来的生活是这样的,我们只要在家中对着手机说一句,我今天中午12点要吃法国蜗牛。手机就会推荐给你饭店,策划好路线,安排好时间,你需要做的只是在约定时间走出家门,登上汽车,然后下车走进西餐厅的大门。而汽车会自动开往加油站加油,在约定的时间回到西餐厅门口接你上车。

这种看似科幻片的生活,也许在10年内就会实现,未来很美好,而且触手可及。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  无人驾驶[30]
 
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