L1-L5自動駕駛汽車中的三種物聯(lián)網(wǎng)傳感器

-6-L1—L5自動駕駛汽車中的三種物聯(lián)網(wǎng)傳感器毫無疑問，自動駕駛是一項簡單而有爭議的技術(shù)。要了解自動駕駛汽車的平安性，重要的是弄清晰它們是如何工作的。

自動駕駛是一項快速進(jìn)展的技術(shù)，同時也是一個備受爭議的話題。在一個極端，人們信任自動駕駛汽車將通過增加道路平安，降低基礎(chǔ)設(shè)施成本以及增加兒童、老人和殘疾人的出行自理力量來確保美妙的將來。在另一個極端，很多人可怕汽車黑客、致命車禍的風(fēng)險，以及與駕駛相關(guān)工作崗位的流失。皮尤討論中心的一項調(diào)查發(fā)覺，有54％的成年人擔(dān)憂自動駕駛汽車的進(jìn)展，只有40％的受訪者對汽車自動化的潛在進(jìn)展感到樂觀。討論也表明，人們對自動駕駛汽車的看法和態(tài)度截然不同。

毫無疑問，自動駕駛是一項簡單而有爭議的技術(shù)。要了解自動駕駛汽車的平安性，重要的是弄清晰它們是如何工作的，以及哪種類型的自動駕駛車輛傳感器可以關(guān)心它們行駛，并識別道路上的物體以防止發(fā)生車禍。但是首先，讓我們來看一下自動駕駛汽車的不同級別。

5個級別的駕駛自動化

從駕駛員幫助到全自動，自動駕駛汽車有五個公認(rèn)的等級。它們是由汽車工程師學(xué)會（SAE）開發(fā)的，并依據(jù)人類對駕駛的參加程度而有所不同。實際上，在它們的分類中有6個級別，但是級別0意味著沒有自動化，完全由人類掌握車輛。

L1：駕駛員幫助

人類駕駛員負(fù)責(zé)全部的汽車操作任務(wù)，包括加速、轉(zhuǎn)向、制動和監(jiān)控四周環(huán)境等。汽車中有一個駕駛幫助系統(tǒng)，可以關(guān)心轉(zhuǎn)向或加速，但這兩者不能同時進(jìn)行，比如常見的定速巡航、自動泊車等。

L2：部分自動化

在這個級別上，汽車可以同時幫助轉(zhuǎn)向和加速，而駕駛員仍舊負(fù)責(zé)大多數(shù)平安關(guān)鍵功能和環(huán)境監(jiān)控。目前，2級自動駕駛汽車在道路上最為常見。

L3：有條件自動化

從3級開頭，汽車本身使用自動駕駛車輛傳感器監(jiān)視環(huán)境，并執(zhí)行其他動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，如制動。假如發(fā)生系統(tǒng)故障或其他意外狀況，則必需預(yù)備好進(jìn)行人工干預(yù)。

L4：高度自動化

4級意味著高度自動化，即使在極端狀況下，汽車也能夠在沒有駕駛員干預(yù)的狀況下完成整個行程。但是，有一些限制：只有當(dāng)系統(tǒng)檢測到交通狀況平安且沒有交通堵塞時，駕駛員才能將車輛切換到該模式。

L5：完全自動化

目前完全自動化的汽車還不存在，但汽車制造商努力致力于實現(xiàn)5級自動駕駛，其中駕駛員只需指定目的地，車輛就會對全部駕駛模式負(fù)有全部責(zé)任。因此，5級汽車沒有方向盤或踏板這樣的人工掌握裝置。

一切都與傳感器有關(guān)

沒有物聯(lián)網(wǎng)傳感器，自動駕駛汽車就不行能實現(xiàn)：它們使汽車看到和感知道路上的一切，并收集平安駕駛所需的信息。此外，對這些信息進(jìn)行處理和分析，以構(gòu)建從A點到B點的路徑，并向汽車掌握裝置發(fā)送適當(dāng)?shù)闹噶睿甾D(zhuǎn)向、加速和制動。（來自）此外，物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集的信息，包括實際路徑、交通堵塞和道路上的障礙物，并可以在物聯(lián)網(wǎng)汽車之間進(jìn)行共享。這被稱為車對車通信，有助于提高駕駛自動化。

當(dāng)今大多數(shù)汽車制造商通常使用以下三種類型的自動駕駛汽車傳感器：攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。

▲攝像頭傳感器

它們是如何工作的

就像人類駕駛員的眼睛一樣，自動駕駛汽車使用攝像頭來觀看和解釋道路上的物體。通過在各個角度為汽車配備攝像頭，這些車輛可以保持360的外部環(huán)境視野，并供應(yīng)四周交通狀況的更寬闊畫面。如今，可以使用3D攝像頭顯示特別具體的逼真圖像。圖像傳感器自動檢測物體，對其進(jìn)行分類，并確定與物體的距離。例如，攝像頭可以識別其他汽車、行人、騎自行車的人、交通標(biāo)志和信號、道路標(biāo)記、橋梁和護(hù)欄。

有待改進(jìn)的領(lǐng)域

圓滿的是，攝像頭傳感器并不完善。惡劣的天氣條件，如雨、霧或雪，使攝像頭無法清晰地看到道路上的東西，從而增加發(fā)生事故的幾率。此外，通常狀況下，攝像頭圖像不足以讓計算機(jī)做出正確的打算，例如，在物體顏色與背景相像或?qū)Ρ榷容^低的狀況下，驅(qū)動算法可能會失敗。

▲雷達(dá)傳感器

它們是如何工作的

雷達(dá)（無線電探測和測距）傳感器對自動駕駛的整體功能做出了至關(guān)重要的貢獻(xiàn)：它們發(fā)出無線電波以檢測物體并實時測量其距離和速度。短距離和遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器通常部署在汽車各處，并具有不同的功能。短距離（24GHz）雷達(dá)應(yīng)用可以實現(xiàn)盲點監(jiān)測、車道保持幫助和停車幫助，而遠(yuǎn)距離（77GHz）雷達(dá)傳感器的作用包括自動距離掌握和制動幫助。與攝像頭不同的是，雷達(dá)系統(tǒng)在霧天或雨天識別物體時通常沒有問題。

有待改進(jìn)的領(lǐng)域

由于目前汽車?yán)走_(dá)傳感器只能正確識別95%的行人，不足以確保平安性，因此行人識別算法還需要進(jìn)一步改進(jìn)。此外，廣泛使用的2D雷達(dá)只能水平掃描，因此無法確定物體的高度，這可能會在橋下行駛時引起問題。目前正在研發(fā)的3D雷達(dá)有望解決這一問題。

▲激光雷達(dá)傳感器

它們是如何工作的

激光雷達(dá)(光探測和測距)傳感器的工作原理類似于雷達(dá)系統(tǒng)，唯一的區(qū)分是它們使用激光而不是無線電波。除了測量到道路上各種物體的距離之外，激光雷達(dá)還可以創(chuàng)建被探測物體的3D圖像并繪制其四周環(huán)境的地圖。（來自物聯(lián)之家網(wǎng)）此外，激光雷達(dá)可以配置為在車輛四周創(chuàng)建完整的360度地圖，而不是依靠于狹窄的視野。這兩個優(yōu)勢使自動駕駛汽車制造商（例如Google、Uber和Toyota）選擇了激光雷達(dá)系統(tǒng)。

有待改進(jìn)的領(lǐng)域

由于生產(chǎn)激光雷達(dá)傳感器需要稀土金屬，所以它們比雷達(dá)傳感器貴得多。自動駕駛所需的系統(tǒng)成本可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10,000美元，而Google和Uber使用的頂級物聯(lián)網(wǎng)傳感器的成本高達(dá)80,000美元。另一個問題是，雪或霧可能會阻擋激光雷達(dá)傳感器，并對它們探測物體的力量產(chǎn)生負(fù)面影響。

自動駕駛汽車的將來

自動駕駛汽車傳感器在自動駕駛中起著至關(guān)重要的作用：它們使汽車能夠監(jiān)控四周環(huán)境，探測障礙物并規(guī)劃道路。結(jié)合汽車軟件和計算機(jī)，它們將使系統(tǒng)能夠完全掌握車輛，從而為人們節(jié)約了大量時間來執(zhí)行更高效的任務(wù)?？紤]到一般駕駛員每天在汽車上大約花費50分鐘的事實，可以想象一下，自動駕駛汽車對于我們所生活的快節(jié)奏世界而言，是多么的珍貴。