汽车制造商已经采用了两种方法来构建其先进的驾驶员辅助系统
当今汽车行业竞争最激烈的领域之一是高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶领域,这两者都有可能显着提高安全性。
在这些技术的基础上,完全自主的5级汽车可以提供改变游戏规则的经济或生产力优势,例如机器人出租车车队,可以消除向司机支付工资的需要,或者允许员工在车上工作或休息。
汽车制造商目前正在测试这些ADAS和自动驾驶系统的两种关键方法,其中临时步骤表现为我们今天看到和使用的驾驶员辅助功能:AEB,车道保持辅助,盲点警报以及该注意事项。
第一种方法仅依靠相机作为系统做出决定的数据源。后一种方法被称为传感器融合,旨在将来自摄像头以及其他传感器(如激光雷达,雷达和超声波传感器)的数据结合起来。
仅限相机
特斯拉和斯巴鲁是两家受欢迎的汽车制造商,它们依靠摄像头来实现ADAS和其他自动驾驶功能。
从哲学上讲,仅使用摄像头的理由也许可以通过解释特斯拉首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)来总结,他指出,除了摄像头之外,不需要任何东西,因为人类可以开车,除了眼睛之外不需要任何东西。
马斯克进一步详细说明,提到拥有多个摄像头就像“一个人后脑勺的眼睛”,有可能以比普通人高得多的安全水平驾驶汽车。
今天销售的特斯拉Model 3和Model Y汽车相应地提供了由八个朝外摄像头组成的复杂设置。
这些摄像头包括三个安装在挡风玻璃上的前置摄像头,每个摄像头具有不同的焦距,一对安装在B柱上的前视侧摄像头,一对安装在侧面中继器灯罩内的后视侧摄像头,以及强制性的逆视摄像头。
与此同时,斯巴鲁在其EyeSight驾驶员辅助系统套件的大多数版本中都使用了一对安装在挡风玻璃上的摄像头,以及最新的EyeSight X一代,如MY23斯巴鲁Outback所示(目前在美国亮相,但很快就会到达这里),还增加了第三个广角灰度摄像头,以获得更好的视野。
这些仅摄像头设置的支持者声称,使用多个摄像头,每个摄像头具有不同的视野和焦距,允许足够的深度感知,以促进自适应巡航控制,车道保持辅助和其他ADAS功能等技术。
这无需分配宝贵的计算资源来解释其他数据输入,同时也消除了获取冲突信息的风险,这些信息将迫使汽车的车载计算机优先处理来自一种传感器的数据而不是另一种类型的传感器。
由于雷达和其他传感器通常安装在前保险杠后面或内部,因此采用仅摄像头设置还具有在发生碰撞时减少维修费用的实际好处,因为这些传感器不需要更换。
仅依赖相机的明显缺点是,在大雨,大雾或下雪等恶劣天气条件下,或者在一天中明亮的阳光直接照射到相机镜头时,它们的有效性将受到严重限制。此外,还有一种风险是,肮脏的挡风玻璃会遮挡能见度,从而影响性能。
然而,在最近的一次演讲中,特斯拉前自动驾驶仪负责人安德烈·卡尔帕西(Andrej Karpathy)声称,特斯拉愿景的发展可以有效地缓解由临时恶劣天气引起的任何问题。
通过使用先进的神经网络和自动标记物体等技术,Tesla Vision能够继续识别汽车前方的物体,并预测它们至少短距离的路径,尽管存在碎片或其他可能暂时阻碍摄像头视野的危险天气。
然而,如果天气一直很糟糕,那么从相机接收的数据的质量或可靠性不太可能像融合设置那样好,该融合设置包含来自雷达等传感器的数据,这些传感器可能受恶劣天气的影响较小。
此外,还存在仅提供一种类型的传感器会通过具有不同的传感器类型来减少可用冗余的风险。
传感器融合
相比之下,绝大多数汽车制造商选择利用多个传感器来开发ADAS和相关自动驾驶系统。
这被称为传感器融合,涉及从每个传感器同时获取数据馈送,然后将它们组合在一起,以产生汽车当前驾驶环境的可靠和整体视图。
如上所述,除了众多摄像头外,部署的传感器通常还包括雷达,超声波传感器,在某些情况下还包括激光雷达传感器。
雷达(无线电探测和测距)通过发射无线电波脉冲并测量这些脉冲被反射回来所需的时间来检测物体。
因此,它通常不能提供与激光雷达或相机相同的细节水平,并且分辨率低,无法准确确定物体的精确形状,也无法区分紧密放置在一起的多个较小的物体。
但是,它不受雨,雾或灰尘等天气条件的影响,通常是汽车前方是否有物体的可靠指标。
激光雷达(光探测和测距)传感器的工作原理与雷达相似,但激光雷达传感器使用激光代替无线电波。这些激光发射光脉冲,被任何周围的物体反射。
与相机相比,激光雷达可以创建汽车周围环境的高度精确的3D地图,并且能够区分行人,动物,并且还可以轻松跟踪这些物体的运动和方向。
然而,与摄像机一样,激光雷达继续受到天气条件的影响,并且安装成本仍然很高。
超声波传感器传统上在汽车空间中用作停车传感器,通过一种称为回声定位的技术为驾驶员提供他们与其他汽车有多近的声音信号,该技术也被自然界中的蝙蝠使用。
例如,在ADAS和自动驾驶汽车空间中,这些传感器可以有效地测量低速下的短距离,例如,这些传感器可以让汽车自主地在多层停车场的空地上找到并停车。
采用传感器融合方法的主要好处是有机会在更广泛的条件下获得更准确,更可靠的数据,因为不同类型的传感器能够在不同情况下更有效地工作。
这种方法还提供了在特定传感器不起作用的情况下实现更大冗余的机会。
当然,多个传感器也意味着多个硬件,最终这也增加了传感器融合设置的成本,超出了类似的相机系统。
例如,激光雷达传感器通常仅在豪华车辆中可用,例如梅赛德斯 - 奔驰EQS上提供的Drive Pilot系统。