自动驾驶汽车技术的发展趋势.pdf

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资源描述
oOverviewo
综述
自动驾驶汽车技术的发展趋势
张翔
张翔
中图分类号:U463.6文献标识码:
文章编号:1003-8639(2015)08-0001-03
自动驾驶汽车的主要特点是智能互联。智能是离。发动机管理系统EMS控制汽车车速与前车速度
指在汽车上安装传感器和CPS卫星定位及高精度地
致,始终保持与前车有一定的安全距离。当启动
图等设备,运用智能算法和软件控制汽车行驶,从AC模式后,驾驶员可以不用踩加速踏板和制动踏
而部分或全部解放驾驶员的双手、双脚和眼睛,进板,汽车自动跟随前车行驶。奥迪汽车利用雷达实
步提高和保证驾驶安全。互联2是指汽车安装现自适应巡航功能见图1。
了通信设备,可以与外界联络,实时了解周边的交
通情况,选择最优的路线、安全环保地到达目的
地。智能互联汽车的最高阶段就是实现无人驾驶
自动规划行程,自动补充燃料(加油或充电),自
装置在
车前方的雷达≈
动寻找停车位。从而保持交通畅通,乘客可以轻松
可以探测车前方
40°角内250m长范围内的路况
愉悦地到达目的地。
图1奥迪汽车利用雷达实现自适应巡航功能
1实现自动驾驶的两种技术路线
随着摄像头分辨率的提高和处理器MCU(Mio
cro
自动驾驶主要分两种技术路线。一种是基于传 Control Unit)计算能力的增强,汽车市场开始出现
感器探测与控制的驾驶辅助ADAS( Advanced Driver了用图像识别的软件算法一一计算汽车与前车距离
Assistance Systems)技术,这种技术就像是给汽的技术,在汽车车内后视镜的位置安装一个前向摄
车安装了眼睛,让汽车可以看到道路交通标志和周像头,透过前挡风玻璃,拍摄前方的景物视频,利
边的车辆行人,在遵守交通规则的基础上,避让周用图像识别算法识别前方的车辆,从而控制汽车行
边的障碍物,实现自动驾驶。另外一种是指基于车驶速度,实现ACC功能。由于摄像头的硬件成本比
车通信V2V( Vehicle-to- vehicle)、车路通信V21雷达便宜,而且这个摄像头还可以用于实现识别车
Vehicle-to- Infrastructure)、V2X车联通信和智能交道、行人和交通标志等其它ADAS功能,因此摄像
通技术,它是给汽车安装通信设备,让汽车与周边头的应用范围和功能比雷达多,用摄像头取代雷达
的交通标志、收费站、汽车、摩托车、自行车和行是未来ADAS技术的发展趋势。目前主要受MCU计
人通信,实现在遵守交通规则和避让行人基础上的算能力有限和软件开发成本高的限制,基于摄像头
安全驾驶。这有些像盲人走路,虽然看不到周边的的ADAS系统还没有大规模在汽车上运用。
情况,但是通过不断地询问周边的车辆和交通设
主动紧急制动系统AEB( Automatic Emergency
施,了解四周的情况和行驶的方向,从而实现自动 Brake)也是常用的ADAS技术之一,当汽车与前车
驾驶过程。
的距离小于一定的限值,制动系统自动启动,快速
将汽车减速到停止状态。传统AEB系统是借助安装
2用ADAS技术路线实现自动驾驶
在车辆前部的雷达传感器实现的,雷达传感器通过
在ADAS技术路线中,根据选择雷达和摄像头2测量反射波与发射波的时间差,计算出汽车与前车
种不同种类的传感器,也有2种技术方案。对于自的距离,当这个距离小于设置值时,控制制动系统
适应巡航ACC( Adaptive Cruise Control)技术,传使汽车减速;博世公司开发出立体摄像头图像识别
统的技术路线是将雷达传感器安装在汽车前部,例系统,通过左右2个摄像头对拍摄到的视频数据进
如大众汽车是装在车标Logo里面,探测与前车的距行图像识别处理,便可计算出前方障碍物与汽车的
收稿日期:2015-05-11;修回日期:2015-06-08
作者简介:张翔,工学博士,副研究员,独立汽车咨询顾问,主要研究汽车行业的热点技术和未来汽车的发展方向,迄
今已经发表100余篇文章,E-mail:13585836242@139.com
《汽车电器》2015年第8期1
综述
. Overview.
距离,实现紧急制
行驶方向和速度。如果两辆车位于同一车道,驾驶
动。目前路虎与博世
员会收到警告信息。 NHTSA称,新规则将要求新车
进行合作,在路虎全
安装基本的V2V设备,但不会对具体的安全功能提
新发现运动版SUV上
出强制性要求。激活什么样的功能由汽车制造商决
标配了博世立体摄像
定,这依赖于他们的工程制造能力和对新技术的适
头和紧急制动系统图2路虎与博世合作用立体应能力。V2可以实现“左转轴助(e-Tum
(图2)。日本供应商
像头主动紧急制动功能
Assist)”和“交叉口移动辅助( Intersection Movement
富土重工也在研发基
Asis)”技术,能够有效防止因为车与车之间信息
于图像识别技术的自动制动器 Eyesigh系统,其摄沟通不畅在十字路口发生的车祸。这两项技术预计
像头由日立公司供应。
每年就能挽救49~1083条美国人的生命,预防2.5
万~59.2万起撞车事故。美国V2V通信试验示意图见
3用V2技术路线实现自动驾驶
图3。
V2I技术与ADAS技术路线有何差异?下面用一
个交通标志识别系统( Traffic Sign Recognition,简
称TSR)的例子说明。ADAS技术通常用基于摄像头
的图像识别方法,首先用摄像头拍摄前方的照片
通过图形识别软件算法的计算,判断前方的交通灯
是红灯还是绿灯,也可以识别道路旁边的速度标志
的最高限速的数值是多少,然后控制汽车在十字路
日是否通过红绿灯,按照什么样的速度行驶。V2
的方法是通过车辆与交通设施通信来判断前方是红
灯还是绿灯,十字路口的交通灯按照一定的周期循
环向四周发射交通灯是红灯或绿灯的无线电信号,
汽车在100m以外就可以收到信号,解析出交通大
图3美国V2V通信试验示意图
改变红绿灯的时间周期,从而控制汽车以合适的速
度通过十字路口,避免紧急制动的发生,大大地提4.2欧洲无人驾驶项目
高了行车安全,也降低了汽车的能耗和排放。
目前沃尔沃正在与瑞典哥德堡政府、交管部
门、科研机构进行深入合作,开展大规模自动驾驶
4国内外无人驾驶试运行项目
公众路试项目“ Drive Me”,该项目将于2017年征
4.1美国无人驾驶项目
选普通市民,参与在瑞典哥德堡市内及周边的公共
美国高速公路安全管理局( National Highway
道路上进行的无封闭自动驾驶测试。针对堵车、疲
Traffic Safety Administration,简称 NHTSA)于2012劳等最让驾驶员头痛的几种场景,沃尔沃给出了智
年启动了V2V项目,开始制定车车和车路之间的通能化解决方案。例如带辅助转向功能的ACC自适应
信协议。目前福特、通用、本田、现代、戴姆勒、巡航控制系统,能够让测试车辆沿车道自动跟车
日产、丰田和大众八大汽车制造商,通过碰撞标准自动变速并汇入车流,这对于经历了一整天繁重工
合作伙伴( CRASH AVOIDANCE METRICS作却还要忍受堵车
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