自動駕駛改變未來 一書的部分筆記:

百年汽車工業加速變革

Tier-1 一級供應商

汽車的發展:

• 卡爾.本茨(Karl Benz)發明汽車
• 亨利.福特(Henry Ford)流水線生產汽車
• 豐田生產方式(Toyota Production System, TPS)

安全性:

• 被動安全技術: 汽車發生碰撞時提供保護的技術和產品(碰撞感測器, 氣囊, 安全性等).
• 主動安全技術: 採用鐳射雷達, 雷達, 攝像頭等感測器技術, 以高階駕駛輔助系統(ADAS)的某些功能來規避碰撞.

如果能獲取所有車輛雨刮器的資料, 就能掌握各地的詳細氣象資訊. (豐田)

智慧的特點:

• 感知能力
• 記憶和思維能力
• 學習和自適應能力
• 行為決策能力

功能汽車(Feature Car) -> 智慧汽車(Smart Car)

緊急制動(AEB) 自適應巡航(ACC)

智慧玻璃:

• 防光防雨玻璃: 無需刮水器刮水, 內表面反射性低, 儀表燈不會反射到風窗玻璃上, 從而監視人實現不受干擾.
• 電熱融雪玻璃
• 影像顯示玻璃: 在風窗玻璃某部分塗透明反射膜, 顯示從投影儀傳來的影象和資料, 如果與紅外線影像顯示系統配合, 可使駕駛人在霧天看清前方2km左右的物體.
• 光電遮陽頂篷玻璃: 利用太陽能驅動車內風扇, 對蓄電池補充充電.

智慧駕駛涉及的科學問題:

• 如何對人的駕駛行為進行抽象和模擬
• 如何利用感測器表徵駕駛人的自然視聽覺
• 如何利用機器智慧來描述駕駛人的駕駛過程
• 如何實現自動駕駛和人工駕駛的自然切換

HubCab: 這項基於網際網路的互動視覺化系統以影象的形式記錄著每年美國紐約市計程車行駛的1.7億條路線.

車聯網 V2X

跨越鴻溝: 發燒友使用者 -> 實用主義使用者 -> 保守主義使用者

成就了自動駕駛的基礎技術

大雨天氣, 毫米波雷達效能會大大下降. 低照度/正對陽光(如進出隧道), 攝像頭效能會迅速下降. 鐳射雷達是主動測距(攝像頭是被動的). 鐳射雷達怕雨和霧.

鐳射雷達在自動駕駛的應用:

• 障礙物檢測
• 動態障礙物跟蹤
• 環境重建, 如基於鐳射雷達的三維重建和及時定位與地圖構建(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)

超聲波對雨雪霧的穿透性強, 可在惡劣天氣下工作; 對光照和色彩不敏感, 可用於識別透明及漫發射性差的物體; 對外界電磁場不敏感, 可用於有電磁干擾的環境. 測距速度慢, 有擴散角, 不能測方位.

DSRC, 專用短程通訊技術, IEEE 802.11p, 支援車與車(V2V)及車與基礎設施(V2I)的通訊.

綠燈最有速度建議功能, 指利用傳輸到車上的紅綠燈資訊向駕駛人建議維持何種最佳的車速可以一路綠燈, 減少不必要的紅燈制動.

衛星向地球傳送的GPS訊號經過 電離層 造成±16ns的誤差, 導致高達5m的識別位置誤差, 對流層 造成±1.5ns的誤差, 導致0.5m的位置誤差.

DGPS(差分全球定位系統)利用固定的已知位置對實時GPS訊號進行調整以消除測距誤差, 進而校正GPS的訊號位置.

差分GPS分為兩大類：位置差分和距離差分。距離差分又分為兩類：偽距差分和載波相位差分。

載波相位差分技術又稱RTK（Real Time Kinematic）技術，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準站採集的載波相位發給使用者接收機，進行求差解算座標。載波相位差分可使定位精度達到釐米級。大量應用於動態需要高精度位置的領域。

汽車定位的另一個方法是掃描地面的反射率並將其記錄在地圖中. 駕駛過程中, 感測器可以掃描地面, 將掃描結果與地圖相比較以判斷汽車的所在位置. 在研究中, 這種方法非常成功, 難點在於需要大量的記憶體來儲存鐳射雷達的反射率地圖.

汽車動力總成進行縱向加速, 制動系統進行縱向減速, 轉向系統進行橫向移動. 以往用於加速及制動的縱向控制器與轉向系統的橫向控制器是脫鉤的, 每一條線路都有相應的PID控制器, 近期出現了將橫向和縱向控制結合起來的方法, 使用勢場或模糊預測控制方法.

擔任過里根和肯尼迪總統顧問的Wavren G.Bennis教授:”未來的工廠只有兩名員工: 一個人和一條狗. 人的職責是喂狗, 狗的任務是讓人不要碰機器.”

拾階而上自動駕駛技術詳解

莫拉維克悖論(Moravec’s Paradox): 困難的問題是易解的, 簡單的問題是難解的. 人類所獨有的高階智慧能力只需要非常少的計算能力, 例如推理, 下棋. 但是無意識的技能和直覺卻需要極大的運算能力, 例如讓電腦有四歲小孩具備的不能–辨識人臉, 舉起鉛筆, 在房間內走動, 回答問題等確是相當困難的.

駕駛人資訊系統(Driver Information Systems, DIS):

• 導航: GPS/GLONASS/BDS, RTK GPS/BDS + IMU, RTK(Real-Time Kinematic, 實時動態控制系統)
• 夜視(Night Vision)
• 前向碰撞預警(Forward Collision Warning, FCW)
• 車道偏離預警(Lane Departure Warining, LDW)
• 交通標誌識別(Traffic Sign Detection, TSD)

根據維基百科的定義, ADAS通常保羅以下功能或子系統:

• 電子警察(Intelligent Speed Adaptation/Advice, ISA)
• 自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)
• 車道保持輔助(Lane Keeping Assistance, LKS)
• 碰撞避免或預碰撞系統(Collision Avoidance System 或 Pre-crash System)
• 自適應燈光控制(Adaptive Light Control, ALC)
• 行人保護系統(Pedestrian Protection System, PPS)
• 自動泊車(Automatic Parking)
• 盲點探測(Bind Spot Detection, BSD)
• 駕駛人疲勞探測(Driver Drowsiness Detection, DDD)
• 下坡控制(Hill Descent Control, HDC)
• 電動汽車報警(Electric Vehicle Warning Sounds, EVWS)