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新能源汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)

02/05 16:40
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上一篇文章我們介紹了汽車上用到的無線通信技術(shù),在介紹C-V2X時(shí)提到后期會(huì)專門做一期介紹自動(dòng)駕駛技術(shù)的文章,本期就安排上了。

自動(dòng)駕駛在汽車界一直是大家津津樂道的話題,現(xiàn)在的車不搞個(gè)“高階”智能駕駛,都不敢說自己的車是智能網(wǎng)聯(lián)汽車

你一定也聽說過NOA、特斯拉FSD、端到端...這些時(shí)髦的詞匯,他們是啥意思?另外,自動(dòng)駕駛分為幾級(jí)?現(xiàn)在我們處于哪個(gè)級(jí)別?自動(dòng)駕駛在商用車、乘用車領(lǐng)域究竟落地情況如何?...

這一系列的問題,不要說普羅大眾,即使是汽車行業(yè)智駕方向的工程師們也不一定能回答得清楚。

本文就帶領(lǐng)大家一起把這些問題搞清楚,讓自動(dòng)駕駛不再那么神秘。

我們先從一個(gè)問題開始:為什么要研究自動(dòng)駕駛技術(shù)?

研發(fā)自動(dòng)駕駛技術(shù)的初衷在于提升道路安全交通效率,緩解交通擁堵,同時(shí)為老年人殘障人士提供更為便捷的出行選擇。

從這個(gè)意義上來說,研究自動(dòng)駕駛不僅僅是促進(jìn)汽車技術(shù)的發(fā)展,更是一件功德無量的事,所以值得社會(huì)、企業(yè)、個(gè)人持續(xù)投入,不斷迭代,久久為功。

實(shí)現(xiàn)終極自動(dòng)駕駛不是一蹴而就的,所以SAE(美國汽車工程學(xué)會(huì))把自動(dòng)駕駛技術(shù)分為Level0~Level5六個(gè)等級(jí)。

中國也出臺(tái)了自動(dòng)駕駛等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 40429-2021),從0~5級(jí)劃分為六個(gè)等級(jí)。

下面我們看看各級(jí)別自動(dòng)駕駛的特點(diǎn):

L0級(jí),完全人類駕駛

在這個(gè)級(jí)別,車輛完全由人類駕駛,汽車只負(fù)責(zé)執(zhí)行。雖然車輛可能會(huì)有一些輔助駕駛功能,如:倒車雷達(dá)、倒車影像等,但這些并不屬于自動(dòng)駕駛的范疇,僅僅是提高了駕駛的安全性和便利性。

L1級(jí),輔助駕駛

L1級(jí)的汽車可以輔助駕駛員完成某些駕駛?cè)蝿?wù),如配備了自適應(yīng)巡航功能(ACC)的車輛可以根據(jù)前方車輛的速度和距離,自動(dòng)調(diào)節(jié)車輛速度和剎車,與前車保持安全距離。

這在一定程度上解放了駕駛員的腳,但需要駕駛員控制方向盤并時(shí)刻監(jiān)管周邊情況,隨時(shí)準(zhǔn)備接管車輛。

L2級(jí),部分自動(dòng)駕駛

L2級(jí)的汽車可以同時(shí)控制車輛的方向盤、油門(電門)和剎車,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換道、自動(dòng)泊車等功能。

這在一定程度上解放了駕駛員的手和腳,讓駕駛員在高速、城市道路等場景下更加輕松的駕駛車輛。

但是L2級(jí)別的車輛并不能應(yīng)對所有的路況和環(huán)境,仍然需要駕駛員時(shí)刻保持注意力,隨時(shí)準(zhǔn)備接管車輛。

L3級(jí),有條件自動(dòng)駕駛

L3級(jí)別的車輛可以在特定的條件下,自主完成全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù),如在高速上,汽車可以自動(dòng)識(shí)別路標(biāo)、障礙物等,自動(dòng)調(diào)整車速、變道、超車等,不需要駕駛員的干預(yù)。

這在一定程度上解放了駕駛員的手、腳和眼,但L3級(jí)的車輛并不能適應(yīng)所有的場景和環(huán)境,當(dāng)汽車遇到復(fù)雜情況或超出設(shè)計(jì)范圍時(shí),會(huì)提醒駕駛員接管車輛。

L4級(jí),高度自動(dòng)駕駛

L4級(jí)的車輛可以在大部分場景和環(huán)境下自主完成全部動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù),不需要駕駛員的監(jiān)督和干預(yù),也不需要駕駛員隨時(shí)準(zhǔn)備接管車輛。

L4級(jí)的車輛可以根據(jù)導(dǎo)航、路況、天氣等信息,自動(dòng)規(guī)劃路線,自動(dòng)處理各種復(fù)雜情況,可以適應(yīng)多種場景,如:城市道路、高速路、鄉(xiāng)村路等。

但L4的車輛還無法覆蓋所有的場景,如:極端天氣、惡劣路況等。

L5級(jí),完全自動(dòng)駕駛

L5級(jí)的車輛可以在任何場景和環(huán)境下自動(dòng)駕駛,無需駕駛員,這就是所謂的無人駕駛。

L5級(jí)的車輛可以適應(yīng)任何路況、天氣、交通規(guī)則,不需要人工干預(yù)或控制。車輛不需要配置方向盤、油門踏板、制動(dòng)踏板等駕駛設(shè)備。

L5級(jí)是自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展的終極目標(biāo),目前還沒有人敢預(yù)言在哪一年實(shí)現(xiàn)。

從以上自動(dòng)駕駛級(jí)別分類可以看出,L3是個(gè)分水嶺,L3及以上才叫高階自動(dòng)駕駛,L3以下仍然是輔助駕駛。

我要鄭重的說一聲:目前市面上正在銷售的車輛自動(dòng)駕駛水平都處于L3級(jí)以下,都是輔助駕駛的范疇,出了事后,駕駛員是第一責(zé)任人!所以,不要被廠家夸大其詞的宣傳所誤導(dǎo),不要拿自己的生命開玩笑!?。?/strong>

說到這里,我們就要引入NOA這個(gè)概念了,NOA(Navigate on Autopilot)也叫導(dǎo)航輔助駕駛或領(lǐng)航輔助駕駛。

不同廠家,叫法不一樣,小鵬汽車叫NGP、華為叫NCA、蔚來叫NOP,本質(zhì)都是一個(gè)意思。

擁有NOA的汽車,在開通了NOA的城市,設(shè)定好起點(diǎn)和終點(diǎn),車輛就能自己完成行駛、超車、變道、拐彎等操作。

但要記住,NOA始終是輔助駕駛的范疇,所以駕駛員要時(shí)刻保持注意力,準(zhǔn)備隨時(shí)接管車輛。

據(jù)說2025年理想、華為等企業(yè)將實(shí)現(xiàn)L3級(jí)自動(dòng)駕駛,我們拭目以待。

特斯拉的FSD(Full Self-Driving)從2021年發(fā)布10.6.1 Beta版,后經(jīng)過多個(gè)版本迭代,到2024年3月的V12版本,再到2024年12月的V13.2版本。

每一次迭代都離完全自動(dòng)駕駛的愿景更近了一步,但FSD仍然還處于L2級(jí)別自動(dòng)駕駛。

值得一提的是,F(xiàn)SD從V12版本開始采用“端到端”技術(shù)架構(gòu),這一版本標(biāo)志著特斯拉在自動(dòng)駕駛技術(shù)上的一次重大轉(zhuǎn)變。

那么,什么是端到端?這要從自動(dòng)駕駛的原理說起。

經(jīng)常研究自動(dòng)駕駛技術(shù)的人都知道,自動(dòng)駕駛車輛的工作過程可分為三個(gè)階段:環(huán)境感知、決策與規(guī)劃、控制與執(zhí)行。

感知系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛車輛的“眼睛和耳朵”,通過攝像頭、激光雷達(dá)毫米波雷達(dá)等收集環(huán)境數(shù)據(jù),如:交通標(biāo)志、車道線、障礙物等。

決策系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛的核心,在收集到環(huán)境數(shù)據(jù)后,決策系統(tǒng)會(huì)對這些信息進(jìn)行分析和處理,制定出合適的駕駛策略。這一步會(huì)涉及到圖像識(shí)別機(jī)器學(xué)習(xí)人工智能等技術(shù)。

決策完成后,系統(tǒng)會(huì)將指令傳遞給執(zhí)行系統(tǒng),進(jìn)行轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、加速等操作。

通過以上介紹不難看出,自動(dòng)駕駛各個(gè)系統(tǒng)分工明確,配合得嚴(yán)絲合縫,但缺點(diǎn)是需要大量的數(shù)據(jù)事先對自動(dòng)駕駛模型進(jìn)行訓(xùn)練并定義諸多規(guī)則。

數(shù)據(jù)采集、規(guī)則定義并不能覆蓋所有駕駛場景,這使得自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展到了一個(gè)瓶頸。

好在,“端到端”出現(xiàn)了。所謂端到端就是將傳統(tǒng)的決策與規(guī)劃模塊全部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化,用先進(jìn)的算法模型取代傳統(tǒng)算法和預(yù)設(shè)規(guī)則的問題。

端到端自動(dòng)駕駛系統(tǒng)具有自主學(xué)習(xí)的能力,這是傳統(tǒng)智駕無法比擬的。端到端可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得出合適的規(guī)則,而不需要工程師事先編碼設(shè)定規(guī)則,這就為自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)對現(xiàn)實(shí)世界中無窮無盡的場景或環(huán)境提供了解決方案。

但端到端并非萬能的,也才剛開始,效果如何,還有待觀察。

雖然自動(dòng)駕駛技術(shù)還處于L2級(jí)別,但不可否認(rèn)的是近幾年確實(shí)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

一些商用車已經(jīng)在港口進(jìn)行無人化運(yùn)行,一些環(huán)衛(wèi)車也已經(jīng)在部分路段進(jìn)行無人化工作。

我相信,隨著法律法規(guī)的完善、AI技術(shù)的進(jìn)步,無人駕駛技術(shù)將會(huì)很快迎來一個(gè)爆發(fā)期,高級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車離我們不再遙遠(yuǎn)。

與此同時(shí),世界上最偉大的無人駕駛汽車公司將會(huì)在中國誕生。

行文至此,相信大家對無人駕駛技術(shù)有了初步認(rèn)識(shí),以后不再被無良廠家夸大其詞的宣傳所誤導(dǎo)。

懇請大家將這篇文章轉(zhuǎn)發(fā)出去,提醒身邊的人,不要把駕駛輔助功能當(dāng)作自動(dòng)駕駛使用!救人一命,勝造七級(jí)浮圖!

圖文不是很生動(dòng),建議觀看下方視頻。

本期科普到此結(jié)束,感謝大家閱讀。

如何下載原始英文版高清視頻,請看:下載高清3D汽車原理視頻方法。

后續(xù)文章見文末預(yù)告。

這個(gè)系列(新能源汽車系列第一季)文章結(jié)束后,我還會(huì)寫新能源汽車系列第二季、汽車前沿技術(shù)等系列文章,把我在汽車行業(yè)的所見、所思不定時(shí)輸出,請大家持續(xù)關(guān)注。

好酒不怕釀,經(jīng)典的知識(shí)永不過時(shí)。跟那些做行業(yè)新聞的自媒體比起來,我的更新速度很慢,一是因?yàn)槲矣斜韭毠ぷ饕?,沒那么多精力;二是為了保證輸出質(zhì)量。

因此,請大家持續(xù)關(guān)注,耐心等待,我會(huì)不定時(shí)輸出。

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關(guān)于作者:韓悌信,甘肅蘭州人,現(xiàn)居杭州,畢業(yè)于四川大學(xué),碩士,現(xiàn)從事主機(jī)廠車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研發(fā)工作。

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