專家解讀智能車環境感知及高精度定位技術
首先看一下無人車智能汽車的相關定義,很早的時候百度在百科里面用的定義是這個,最近已經換掉了。這個定義是什么?定義的是在普通汽車的基礎上面通過增加先進的傳感器、控制器、執行器,使這個車具備智能的環境感知能力,自動分析汽車行駛的安全狀態和危險狀態,按照人的意志到達目的地,最終實現替代人來操作的新一代汽車。下面這個圖更容易理解,智能網聯汽車做到三個事情:替代人的眼睛、耳朵、有先進的中央決策系統替代人的大腦、執行系統替代人的手腳。這個角度來說,智能汽車關鍵技術分三大部分:環境感知技術、中央決策技術、底層控制技術。
反過來看底層控制技術,汽車行業做了這么多年,對我們汽車零部件廠商,底層的控制系統是比較放心的。對于無人車來講,這些控制系統能夠功能實現,能夠不斷地完善,九到十年是沒有問題的。所有人知道對于無人車來講主要的困難決定在哪?中央決策系統。對于人來講,駕駛汽車,我們說會不斷學習,遇到各種各樣的情況會不斷學習,遇到各種意外的情況有應急的處理措施。最關鍵的一點人其實可以犯錯的,比如說你撞了人或者出了交通事故是你負責任,但背后是一套完善的法律體系做保障。這一套法律體系用了一百年的時間建立起來,一整套的完整的環節做后面的支撐體系。但對于無人車來講,恰恰缺乏的是這個。對于無人車,它對環境、對各種各樣的路況、交通事故,如果不能做到預知,遇到就不知道怎么處理。我們說谷歌公司、百度公司的加入讓我們智能車有一定的智能學習的能力,但我們想這個能力是遠遠不夠的,現在恐怕連5歲、8歲的小朋友能力都不到,別談到18歲成熟的人的能力。最關鍵無人車遇到意外情況的時候不知道怎么處理,這時候出了交通事故,背后法律體系的保障是不完善的。中央決策一定是無人車發展過程當中非常大的瓶頸,這個瓶頸想要克服,一定要通過環境感知系統的加強來解決這個問題。環境感知系統,如果無人車行駛過程中環境感知能力超出人的感知能力,除了汽車行駛過程中對周圍所有環境信息做到全息感知以外,做到超視覺、超視野的感知,很多的危險是可以提前避免的,避免一些復雜情況的出現,這時候我們說才有可能,中央系統處于比較簡單的狀況。
所以對于無人車,今后十年的發展,中央決策技術、環境感知技術這兩部分是我們很重要的挑戰。
我在這選了美國高速公路管理局關于智能汽車定義的分類,選擇它主要是因為從各級變化的時候,哪些技術上面取得突破,給了一些相關的條件。我們現在智能車的水平更多處在二三級別,部分的智能駕駛向有條件智能駕駛的過渡階段,關鍵需要突破的技術恰恰是環境感知能力的提升和中央決策技術的提升。
智能車的環境感知技術分為自主式的環境感知,加裝雷達、攝像頭都是自主式的環境感知。通過上午姚教授介紹的車路協同,協同式的環境感知。未來,一定是二者結合,通過協同式環境感知加上自主式的環境感知,車輛行駛過程當中對周圍環境有一個很好的了解。
自主式的環境感知又有不同的觀點,以谷歌公司為主的,更喜歡用的是LIDAR這種,大家知道LIDAR非常貴。最近推出了一個更便宜一點的16線的LIDAR。LIDAR系統昂貴的價格阻礙了這個大批量產業化的很重要的瓶頸。
不僅是奔馳、奧迪、大陸系的公司,更多的是把計算機視覺和雷達技術融合在一起,更好的實現車輛低成本對周圍環境的感知。
信息感知完了要做什么事情?不同的傳感器獲得信息,做信息融合以后,要做的一個事情,高精度地圖基礎上面做定量,車輛高精度定位,高精度定位基礎上面做什么?根據車輛行駛的目的地、任務,做車輛路徑和軌跡規劃。我們剛才在講汽車的中央控制、決策,中央控制決策在做什么呢?最核心的內容其實就是在做軌跡的規劃,而且這個軌跡的規劃做什么?做車輛動力學的輸入控制。汽車行駛過程中怎么走?這是對于智能汽車最關鍵的,要躲避所有的障礙,達到目的地,要知道每一步做什么事情。
針對這樣的工作,需要高精度地圖的支持。無人車環境下面,高精度地圖和傳統地圖已經完全不是一個概念了。整個地圖的建模、地圖的信息,包括整個對地圖感知的方式都會發生徹底的改變,這樣的地圖當中,右圖當中看到每一個固定的建筑物、標識都可能成為定位輔助。
要解決對無人車中央決策、軌跡決策的問題,我們從會場到虹橋火車站,首先還是要路網級的信息,要知道哪一個地方堵車,什么地方不堵,車要走哪些路。這個對無人車是不夠的,還需要知道任何一個時間、任何一個時刻在哪一條車道上面。不僅要知道車道,還要知道在路上行駛的周圍所有的障礙物、潛在的障礙物,這個時候選擇的路徑是什么。
我們看到在高精度地圖上面,如果說這是駕駛員看到的視野,右側在高精度定位出你車的位置。在這樣的地圖上面車走的車道,這還不夠,通過你的環境感知系統知道你周圍所有的障礙物的基礎上,在這個路上面規劃出車輛行駛的路徑。講到這里,今天最想講的一個觀點,前面介紹的所有的內容在說什么呢?就是在講高精度地圖、高精度定位。大家對地圖、導航、定位都有自己的認識,每個人手上都有手機,都有導航,汽車廠商以前認為導航很重要,但不是最核心的技術,但對于智能汽車、無人汽車來講,我們說地圖定位、導航,已經不是傳統的定位導航了,是整個智能汽車最核心的部分,涉及到的是什么?智能汽車中央控制決策。智能汽車真正怎么走?未來十年二十年里面最大的瓶頸技術就在這個地方,大家看一下,比如說2015年歐洲,大眾、奔馳、寶馬做了什么事情?收購了Here。2015年 4月份Uber宣布做智能車以后,兩個月之后購買了一個地圖團隊。大家如果說看今年1月份通用和Mobileye做的什么事情,宣布做高精度地圖,基于 Mobileye技術來制作高精度地圖的采集。我們再看比如說豐田公司,豐田公司很少談智能車,今年1月份重點談的是什么?面向智能汽車做的高精度地圖。我們看到世界上所有大的汽車公司,包括百度、谷歌,為什么能做智能車?因為有強大的地圖數據基礎。但我們可以看到中國的汽車行業對高精度地圖、高精度定位和導航的重視程度遠遠不如國外大的汽車公司,但這些恰恰是我們智能汽車非常核心的關鍵技術。如果這些技術不突破、這些技術不掌握在自己手里面,將來你說開發出很好的智能汽車,這個還是值得猶豫的。所以非常希望我們國內汽車行業對今天我們在座的企業包括各位專家所做的事情予以更多的重視。
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