以下是市情上几款拥有自动驾驶功能汽车的传感器配置比拟图。
仅从配置上可以看出,Audi A8的自动驾驶传感器配置是所有量产车型中最为丰富的,不仅有完备的是非间隔的毫米波雷达(图中的Corner radar 和 Rear radar)和前置摄像头(Front camera),以及繁芜路况自动驾驶不可或缺的激光雷达(位于车头的Laser scanner),当然还有自动停车神器——超声波雷达和4路高清环视摄像头。
传感器感知范围(Sensor area)赤色区域为12个超声波雷达(停车雷达)的感知区域;一大圈橙色区域为4路高清环视的感知区域;黄色锥形区域为前向摄像头的感知区域;绿色锥形区域为激光雷达的感知区域;紫色锥形区域为长测距雷达的感知区域。感知范围越广,自动驾驶功能的可扩展性和可靠性就会越高。
准确来说,这张图还短缺4个中测距雷达的感知区域。可能是传感器太多,但颜色不足用了吧。
Audi A8利用的是Mobileye供应的前向摄像头以及处理芯片EyeQ3,在多车道线道路上识别车道线是它最基本的功能。
车道保持是目前相对成熟的技能,前有Tesla Model 系列,后有凯迪拉克CT6均能实现该功能。不过Tesla Model 和 CT6 的场景仅限定在高速公路,普通的城区开放道路要么禁止该功能开启(CT6),要么在免责条款中声明了不支持非高速路段的自动驾驶(Tesla)。
对付从本家儿动驾驶研究的人来说,高速公路自动驾驶到开放道路自动驾驶是一个巨大的超过。由于场景由单一的构造化道路转变为繁芜的非构造化道路。没有统一的边界条件,则意味着自动驾驶须要面对更多的场景,须要工程师建立大量的场景库,由此带来的系统标定和测试事情量将成指数级别增长。就开放道路自动驾驶这一点这来说,Audi的自动驾驶技能确实走在其他车企前面太多。
当然,在自动驾驶领域的专利数量位列主机厂第一位,也从侧面解释Audi在该领域的技能积累深厚。
护栏检测(Guardrails)
护栏检测是自动驾驶领域一个极易被忽略的点,而这正是长测距雷达和中测距雷达(以下统称为毫米波雷达)的强项。
很多工程师认为毫米波雷达仅用于对车辆的检测,是摄像头和激光的一个冗余设计。
错!
他们没有仔细研究毫米波雷达的数据,就做了想当然的判断。
毫米波雷达不仅对车辆上的金属检测效果好,对护栏这种连续金属物体的检测效果也很好。
在图示路段中,毫米波雷达的数据会使十分均匀,且稳定的点状信息,这些点状信息拟合出的曲线便是实际场景中的护栏。有了护栏信息,不仅可以作为车道线检测的冗余,还可以用于做自动驾驶的横向定位。博世也一贯在考试测验利用该方法,用以赞助汽车在高速公路上的横向定位.
Audi AI拥堵巡航自动驾驶(Traffic Jam Pilot)
TJP(Traffic Jam Pilot)是针对行车过程常见的堵车工况开拓的自动驾驶功能,驾驶员只须要按下中控台中的”Audi AI“按键。
这种大略但不粗暴的切换办法切实其实便是新、老司机们的福音。比较于开启一个ACC自适应巡航都要对一大推按键进行设置的体验,这种设置才能称得上人性化。
拥堵路况中起紧张浸染的传感器是前置摄像头和激光雷达。各传感器感知信息的领悟使车辆保持在车道线内,直到拥堵结束,在此期间驾驶员不用实时监视道路状况,交由系统完成。(是时候来一把王者光彩了)
之前已提到前置摄像头利用的是Mobileye供应的镜头和芯片EyeQ3。EyeQ3的处理对车道线和车辆尾部的识别的准确度还是较高的,但“较高”不代表所有情形都能精确检测。某些不在Mobileye演习库中的车型(比如形状奇特的改装车,三轮车等),视觉传感器也表示鸭梨巨大。
为理解决这个问题,Audi A8装备了Valeo的四线激光雷达,这也是Audi A8达到Level 3的关键所在。便是下面这位:
激光雷达比较于毫米波雷达传入自动驾驶系统的信息是由多条线段组成的一个面。有了面状信息,系统就可精确地判断自车及周围障碍物的位置关系,进而进行精确的掌握。
当系统检测到车速超过60km/h后,此时已分开拥堵路段。Audi AI会有8~10秒的缓冲韶光,提示驾驶员接管汽车。若10秒后驾驶员依旧未接管汽车,系统处于安全的考虑,会缓慢减速,直到停滞,并打开双闪灯。
掌握器单元(Control units)Audi A8直接在宣扬视频中公开了自己的传感器方案及掌握器方案,这是很有魄力的。毕竟这些都是真金白银换来的履历。“一将功成万骨枯”用于自动驾驶的研发领域一点不为过。为了在性能和本钱上妥协,天知道zFAS之前有多少方案被反对掉了。
zFAS共有四块高性能的处理器,图中也写清楚了各模块的功能。
Mobileye的EyeQ3由于是封闭的芯片,其他模块只须要吸收它输出的即可。
Nvidia的Tegra K1包含192颗GPU,用于做4路环视图像处理,自动停车库位线的检测就靠它了。Altera的Cyclone 5 FPGA卖力自动驾驶的核心功能,包括障碍物、舆图的领悟及各种传感器的预处理事情。
Infineon的Aurix多核微掌握器用于供应安全做事,以知足诸如ISO 26262这样的安全标准。
传感器网络(Networked sensors)旗子暗记传输频率的稳定性对实时系统的主要性不言而喻。奥地利的TTTech作为供应商与Audi互助开拓了这套与Autosar兼容的网络传输架构,这套高实时性的以太网足以知足不同传感器的信息传输。
TTTech与奥迪互助之前,其紧张的业务领域是航天和航空,因此制作出知足车规级的通信网络架构对它来说,并不是难事。
结语Audi A8上的传感器和掌握器是目前最为超前的自动驾驶量产配置方案,硬件上的配置3年内都不会掉队。传感器的冗余,使得更多Level 3级别的自动驾驶功能成为可能。
相信随着Audi A8软件的逐步更新,它将拥有更丰富的自动驾驶功能。
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