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自主驾驶的发展离不开感知系统、决策控制系统和执行系统
2023-06-08 00:19:00
自主驾驶的发展离不开感知系统、决策控制系统和执行系统。感知系统主要通过摄像头、毫米波雷达、激光雷达BCX70K、超声波雷达等感知硬件承担自主驾驶汽车“看”任务;决策控制系统是感知系统“看”对道路信息进行分析,以便对汽车的下一步行动做出决定。决策控制系统更像是自动驾驶汽车的大脑;执行系统是实际完成决策系统的出行决策,使自动驾驶汽车能够载客出行。
没有这三个系统的支持,自动驾驶就无法实现良好的发展,即自动驾驶汽车“看”得清,“想”得明,“做”快。现阶段,在平衡中,“看”得清和“想”在得知的处理中,衍生出两种解决方案,一种是谷歌主要配备激光雷达的自动驾驶解决方案。通过获取更多的道路信息,自动驾驶汽车可以“看”更清楚的是,决策控制系统在分析道路数据时可以有更多的数据参考。另一种是以特斯拉为主的视觉多传感器集成处理方案。凭借强大的控制决策系统,分析只通过摄像头获取的道路信息,完成自动驾驶任务。
无论是激光雷达处理方案,还是摄像头处理方案,都有各自的优缺点,激光雷达处理方案,虽然激光雷达可以获得更准确的道路信息,但激光雷达成本太高,制造成本高,导致销售价格高,难以在消费者中普及。视觉处理方案控制了汽车的制造成本,并向我们展示了着陆的可行性。特斯拉汽车在市场上的比例越来越大。当谈到新能源汽车或自动驾驶汽车时,特斯拉的品牌总是被提及。
然而,在视觉处理方案中,由于感知硬件的减少,获得的道路信息比激光雷达少得多。因此,在特殊的交通场景中,视觉处理方案仍存在诸多不足,如鬼探头等突发事件,特斯拉处理不尽如人意。
随着汽车制造新力量的兴起,越来越多的先进辅助驾驶系统也得到了应用。汽车的智能化程度已成为汽车制造新力量宣传的重点。对于大多数新车制造商来说,他们通常选择后者,即激光雷达。激光雷达,又称光学雷达,是激光探测和测距系统的建立。通过测量传感器发射器与目标物体之间的传播距离,分析目标物体表面的反射能量、反射光谱的范围、频率和相位信息,呈现目标物体的三维结构信息。
根据不同的功能,激光雷达可分为一维激光雷达、二维激光雷达、三维激光雷达等。一维激光雷达主要用于测距和测速,二维激光雷达主要用于轮廓测量、物体识别、区域监控等。三维激光雷达可以实现空间的三维建模。安装在自动驾驶汽车车顶的激光雷达是三维激光雷达。通过高速旋转,可以获得车辆周围空间的点云数据,从而绘制车辆周围的三维空间地图。激光雷达还可以测量周围车辆和行人的距离、速度、加速度和角速度。GPS地图计算了周围车辆和行人的位置信息,供自动驾驶汽车做出驾驶判断。
激光雷达具有较高的测量精度,能满足要求L3级~L5级自动驾驶需求,以激光为载体,向不同方向发射和回收激光信息,形成3个周围障碍物D“点云”图像。但由于技术难度大、成本高,装载激光雷达的汽车成本较高,激光雷达在恶劣天气下的发挥不是很好,所以激光雷达在中低端汽车中很难看到。
回到国内造车新势力,不同造车新势力品牌对感知硬件的承载能力不同,但激光雷达仍然是感知硬件的重要组成部分。小鹏P5备2个激光雷达、5个毫米波雷达、12个超声波雷达、4个环视摄像头和9个高感知摄像头;理想L9车顶安装了128个激光雷达,主要采用半固态一维转镜激光雷达方案,垂直方向可发射128束激光扫描,每秒3D空间激光点153万个。但在理想L9、感知的主要来源是11个高性能摄像头,激光雷达更多的是作为感知信息的补充。蔚来汽车的ET在7款车型中,它配备了最大探测距离可达5000m激光雷达,水平方向FOV(FieldofView)120度。在蔚来汽车的自动驾驶系统中,激光雷达和11台摄像头是最重要的,包括7台800万像素自动驾驶高清摄像头和4台300万像素高光环视专用摄像头;在埃安L在4辆测试车上,有6个激光雷达的处理方案。
激光雷达的使用似乎在自动驾驶市场中占有非常重要的地位。激光雷达的使用主要是为了弥补摄像头对光线的高度依赖,无法感知3D信息、雷达存在低精度等问题,可以使自动驾驶汽车获得更准确的感知数据。目前市场上至少有16个品牌宣布使用激光雷达,不同品牌的激光雷达在车辆安装位置分布不同,不同位置的激光雷达,也承担不同视角的作用,根据激光雷达安装位置,可分为前屋顶、前保险杠、前保险杠、前翼子板和尾部。
激光雷达在自动驾驶汽车方面的优势毋庸置疑,但现阶段由于激光雷达成本高,在商业化过程中没有优势。随着特斯拉汽车多次降价,市场份额不断提高,特斯拉Autopilot其出色的表现进一步向我们证明基于相机的自动驾驶处理方案似乎更有优势。随着自动驾驶技术的发展,激光雷达会成为跑步者吗?
在自动驾驶汽车中,感知硬件获得的信息越多,自动驾驶汽车就越安全。激光雷达作为一种基于激光雷达的自动驾驶处理方案,在很长一段时间内将发挥非常重要的作用。
自动驾驶汽车何时着陆尚不清楚,自动驾驶汽车如何着陆也有不同的观点,如果采用智能网络自动驾驶着陆方案,自动驾驶汽车感知任务由车辆、车辆、交通设施之间的信号传输完成,激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、车载摄像头等感知硬件作为感知辅助,精度要求不高,是否需要激光雷达也值得讨论;如果使用自行车智能自动驾驶着陆方案,感知硬件要求很高,仅通过摄像头感知交通环境仍然缺乏,激光雷达的作用将不可替代。
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