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自动驾驶汽车的技术原理

2021-12-11 06:56:10来源:admin123zc   汽车技术 编辑:众创汽车资讯网

汽车自动驾驶技术包括视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况,并通过一个详尽的地图对前方的道路进行导航。这一切都通过谷歌的数据中心来实现,谷歌的数据中心能处理汽车收集的有关周围地形的大量信息。

就这点而言,自动驾驶汽车相当于谷歌数据中心的遥控汽车或者智能汽车。汽车自动驾驶技术物联网技术应用之一。

沃尔沃根据自动化水平的高低区分了四个无人驾驶的阶段:驾驶辅助、部分自动化、高度自动化、完全自动化:

1、驾驶辅助系统(DAS):目的是为驾驶者提供协助,包括提供重要或有益的驾驶相关信息,以及在形势开始变得危急的时候发出明确而简洁的警告。如“车道偏离警告”(LDW)系统等。

2、部分自动化系统:在驾驶者收到警告却未能及时采取相应行动时能够自动进行干预的系统,如“自动紧急制动”(AEB)系统和“应急车道辅助”(ELA)系统等。

3、高度自动化系统:能够在或长或短的时间段内代替驾驶者承担操控车辆的职责,但是仍需驾驶者对驾驶活动进行监控的系统。

4、完全自动化系统:可无人驾驶车辆、允许车内所有乘员从事其他活动且无需进行监控的系统。这种自动化水平允许乘从事计算机工作、休息和睡眠以及其他娱乐等活动。

结构性能

1、激光雷达

车顶的“水桶”形装置是自动驾驶汽车的激光雷达,它能对半径60米的周围环境进行扫描,并将结果以3D地图的方式呈现出来,给予计算机最初步的判断依据。

2、前置摄像头

自动驾驶汽车前置摄像头谷歌在汽车的后视镜附近安置了一个摄像头,用于识别交通信号灯,并在车载电脑的辅助下辨别移动的物体,比如前方车辆、自行车或是行人。

3、左后轮传感器

它通过测定汽车的横向移动来帮助电脑给汽车定位,确定它在马路上的正确位置。

4、前后雷达

后车厢的主控电脑谷歌在无人驾车汽车上分别安装了4个雷达传感器(前方3个,后方1个),用于测量汽车与前(和前置摄像头一同配合测量)后左右各个物体间的距离。

5、主控电脑

自动驾驶汽车最重要的主控电脑被安排在后车厢,这里除了用于运算的电脑外,还有测距信息综合器,这套核心装备将负责汽车的行驶路线、方式的判断和执行。

一般来说,自动变速器的挡位分为P、R、N、D、2、1或L等。P(Parking):用作停车之用,它是利用机械装置去锁紧汽车的。转动部分,使汽车不能移动。当汽车需要在一固定位置上停留一段较长时间,或在停靠之后离开车辆前,应该拉好手制动及将拨杆推进“P”的位置上。要注意的是:车辆一定要在完全停止时才可使用P挡,要不然自动变速器的机械部分会受到损坏。另外,自动变速轿车上装置空挡启动开关,使得汽车只能在“P”或“N”挡才能启动发动机,以避免在其他挡位上误启动时使汽车突然前窜。R(Reverse):倒挡,车辆倒后之用。通常要按下拨杆上的保险按钮,才可将拨杆移至“R”挡。要注意的是:当车辆尚未完全停定时,绝对不可以强行转至“R”挡,否则变速器会受到严重损坏。N(Neutral):空挡。将拨杆置于“N”挡上,发动机与变速器之间的动力已经切断分离。如短暂停留可将拨杆置于此挡并拉出手制动杆,右脚可移离刹车踏板稍作休息。D(Drive):前进挡,用在一般道路行驶。由于各国车型有不同的设计;所以“D”挡一般包括从1挡至高挡或者2挡至高挡,并会因车速及负荷的变化而自动换挡。将拨杆放置在“D”挡上,驾车者控制车速快慢只要控制好油门踏板就可以了。

一、需要的条件:

1、交通标志规范化、统一化,电脑可以清晰识别。现在全国交通标志是完全统一的,圈圈叉叉,蓝底白底,各代表什么意思都清晰简单,任何司机一看就能识别。但问题是,这些标志十分不规范,同一个简单的“单行道”交通标志,有的画的硕大无比,有的又画得十分苗条,有的蓝色近乎墨黑,有的蓝色则又近乎银白。作为人,一眼看去就知道是单行道,但是电脑哪里能清楚区分,要是把“单行道”误认为“直行”标志,那麻烦就大了。而几乎任何一个标志都存在这类问题。要让汽车完全自动驾驶,对这个问题就不能有任何含糊。问题的解决之道有二,一是对全国的交通标志进行彻底的清理,使之规范、统一,二是对汽车电脑的识别系统进行超级优化,使之能够准确识别而不出错误。还有一种特殊的交通标志即交警指挥,他们左右手和手臂都是标志,每个交警都不一样,他们的指挥也自然各各不同。要想让电脑可以清晰识别其指挥,最佳的办法是交警指挥时,手中有一些特殊但统一的标志,或者干脆掌握着一个微型模拟电脑。 

2、GPS导航的极度精确。现在GPS导航不是什么新鲜东西,但是其精确度非常糟糕,往往走过路口十几米了,导航仪才说,“前方50米路口左转”。对于人来说,马上就能判断导航不准确,跟实际情况不符。但作为自动驾驶中的汽车,它必须完全按照导航仪行进,即令有1米的判断误差,也极可能酿成重大的交通事故。其导航精度,误差只能允许在1厘米之内。这只能有赖于新一代卫星技术的提高,在未来50年内,实现平民化的精确的导航应该不是什么大难题,毕竟,几年之前,从地球上发射一枚导弹击中轨道上的卫星就已不是问题,从美国发射一枚洲际导弹打到印度某人家里也不是什么难题。现在只是需要把这种技术降低成本,实现普及。而卫星的精确导航,实际上不过是依赖计算机的高速运算罢了。 

3、无所不在的数字自动化。现在的数字自动化已处处可见,很多手机都有语音识别功能,你只需要喊一声“阿玲”,手机就开始自动拨打“阿玲”的号码,这是微不足道的技术。在50年后,数字自动化也许无处不在,你喊一声“开门”,房门识别出你的声音便自动打开;你说一声“开灯”,灯打开了;你说“开电脑”,电脑开了。而你说“开车”,房间内部的通讯装置就将指令传达到车库里的汽车――无论车库有多远都无所谓了。汽车开到车库闸口,自动停下来刷缴费卡,然后再开到你的面前。它识别出你之后并打开车门。这种细枝末节的技术,如果有工厂愿意投入资金研发生产,2010年就可以变成现实。 

4、汽车对道路上的人和物体的识别与判断。我们不能指望几十年之后人人遵守交通规则,马路上干净得只剩下来往的汽车,这种景象再过五百年可能也实现不了。路上有一只猫经过,或者有一只死鱼躺在那里,或者一个塑料娃娃被遗弃在路边,或者一个小孩骑自行车准备横穿马路。对于人来说,上面的情况或者直接开过去,或者停车,或者慢行,都能在一秒之内做出判断,但对于电脑来说,上面四件事物是非常难以区分的。小孩过不过来,猫过不过去,电脑都不好判断。但这也并非难题,汽车可以通过数学函数进行计算,算出汽车以何种速度行进不会撞上上述任何有着一定速度的事物。这需要设计极其准确的函数,还需要计算机反应极其敏捷,在几微妙里就可以判断形势、纳入计算,并得出汽车速度、方向的结论。 

5、自动驾驶汽车大规模进入市场。所有条件都具备时,还必须有自动驾驶汽车出现。这种汽车的本质是一台会行走的电脑。现在的自动档汽车,档位、离合实现了自动化,对于自动驾驶汽车,还需要方向盘自动化、刹车自动化、油门自动化。五者都实现自动化时,就是一部全自动汽车。方向盘可以由GPS导航仪控制,一直行驶在规定路线即可。刹车、油门是同样的加减速技术,与汽车对道路上情况判断能力,属于同样的技术。目前飞机实现了自动驾驶,因为空中基本没有障碍物,这和陆地不同。火星着陆器也实现了完全自动驾驶,但其行动速度极其缓慢,判断一个普通的石块,也需要耗费它十几分钟的运算。汽车自动驾驶,需要电脑运行速度、智能水平起码比现在提高两倍。

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