國際、國內各大主機廠均已開展面向L3級自動駕駛的研究和量產計劃推進,在中國新能源汽車發展起來以后,必然要發展自動駕駛技術,下面介紹自動駕駛技術基本知識和公交場站車輛自主泊車技術原理及實例。
一、自動駕駛技術分級慨念
自動駕駛難度太多、太復雜,技術上要研究如何落地,才能推廣來。業界目前對這個技術進行了分級:
圖1 無人駕駛技術分級示意圖
①自動駕駛一級技術:一輛車在行駛中只有縱向或側向某一方面控制能力,則為L1;
②自動駕駛二級技術:一輛車同時具有縱向和側向的自動控制能力,則為L2;
③自動駕駛三級技術:一輛車對所有環境的感知,是由汽車視覺來完成的,則為L3;
④自動駕駛四級技術:在前三級的基礎上,車輛整個自動駕駛能夠形成一個“閉環”,則是L4;
⑤自動駕駛五級技術:自動駕駛是全工況全天候的,則是L4。
注意四級和五級的區別:L4是局部路況 (高速公路,城郊或城區、公交場站內等),L5是全工況全天候。
可以看出,L4級技術可以推廣開來,L5級技術要推廣起來,目前條件不具備。
二、自動駕駛技術水平介紹
就自動駕駛技術單一層面而言,長沙國防科技大學安向京教授團隊,武漢大學李明教授團隊、都開發出L4(L5)水平級自動駕駛車輛。國防科技大學安向京教授團隊開發的自動駕駛乘用車從長沙開到武漢;武漢大學李明教授團隊開發的自動駕駛公交車在城郊或城區,實現了樣車上路實驗行駛。
當然高校的技術,要得到汽車主機廠的認可,還要進行工程化深入。目前國內主機廠,也在開發樣自動駕駛商業車的樣車,如一汽。我國自動駕駛技術汽車要正式上路行駛,路還比較長。主要有三個方面:
①自動駕駛技術汽車即自身的技術,如穩定性、可靠性、成本性,這些要由統計學來論證,這個要經過試驗、示范推廣、推廣應用的階段;
②自動駕駛技術汽車與環境彼此要交互。如何實現車輛與環境交互?要求目前道路環境要進行改造?如何改造?目前還沒有這前提條件。
③目前汽車駕駛主體是駕駛員,自動駕駛技術汽車的責任主體是誰?目前法律、法規,還沒有人進行研究。
三、自動駕駛技術基本原理介紹
通過傳感器組合,即能夠對車輛自身位置進行定位,也能夠探測出行車過程中周圍的交通環境信息,將這些融合后傳給輛決策模塊。中央決策模塊運行自動進行駕駛算法 ,接受來自于傳感器層的感知信息,通過行為預測模塊、決策模塊、運動規劃模塊、車輛控制模塊等控制器內部主要模塊, 輸出到車輛執行器層,形成控制指令。動力控制單元作為底層執行器,直接對車輛執行層(即轉向系統,驅動系統,制動系統,檔位和駐車狀態)進行控制。
L3級自動駕駛通過攝像頭、激光雷達、毫米波雷達及超聲波雷達等多傳感器進行環境感知和自身定位定姿。決策模塊根據傳感器得到的障礙物位置和速度(速率和方向)及車自身位置和速度,并結合高精度地圖(導航模式、召車模式)或車道線信息(巡航模式、擁堵模式)對障礙物和車自身的運動趨勢進行預測;再根據當前模式決定是該加速還是減速,該換道超車還是跟車;從而規劃出一條最佳的軌跡(軌跡包含每個點的坐標和速度)。控制模塊根據規劃下發的坐標和速度信息對車輛進行橫向和縱向的控制。
四、公交場站車輛自主泊車是其應用推廣的切入點
大城市的公交場站有固定區域,相對封閉。其固定區域內,由公交公司管理的,不在道路交通法律、法規管理范圍。在公交場站推行自主泊車的基本理由:
①目前公交車公司在積極響應交通部的要求,在創建公交都市,對公交車輛的定位泊車有較高要求。自主泊車技術能滿足這個要求;
②自主泊車技術在公交場站推廣應用,可以提供公交場站安全管理水平,降低其管理成本,實現公交場站內無人調動;
③自主泊車技術在公交場站推廣應用,可以實現公交場站無人化管理,如果是電動車輛,可以實現自動充電。
五、公交場站車輛自主泊車技術原理及要求
1)公交場站車輛自主泊車技術原理(見圖2)
圖2 L3級自動駕駛技術系統框架圖
2)基本功能:
車輛在進入站場范圍內,車輛可根據具體路面情況自主選擇行車道,并選擇不同的泊車方式,達到后停在指定泊車位置即:
當駕駛員駕駛車輛回到場站門口,自己下車后,通過手機給車輛輸入自動駕駛指令后,車輛進入自動駕駛狀態,車輛自己負責周邊環境監控,自主負責車輛的行駛行為,按要求,百分之百的安全聽停泊在規定停車位。
同理,要出車時,駕駛員在場站出口處,等公交車從停泊處駕駛到位,后面有駕駛員接管駕駛即可。
3)技術指標設定
①自動駕駛最高車速設定不超過15KM/小時;
②白天和夜間均可(夜間能見度不小于0.5公里),晴天,多云及陰天均可;
③風力:0~4級(風速0~7.9m/s,即無風~小樹枝搖動);
④雨天:可滿足小雨條件,小雨(1d(或24h)降雨量小于10mm);
⑤霧霾:可滿足輕霧條件,輕霧,能見度1~10公里;
⑥場站路面上會有極少量的行人(比如調動員、清潔工、修路工以及其他各種突發情況下的人員。
4)本模式要求:
①公交場站指定路段上要進行繪制高精度地圖;
②基本系統成本,其他氣象條件(如中雨、大雨、下雪、中度及以上霧霾,大風等)暫不考慮。
六、公交場站車輛自主泊車技術推廣應用實例介紹
1)車輛進入場站后,進入無人駕駛狀態(見圖3),向泊車位方向;
圖3 車輛進入場站的后狀態
2)在手機地圖引導下,車內駕駛室狀態((見圖4)
圖4 在手機地圖引導下車在前行,駕駛室的狀態
來源:第一電動網
作者:雷洪鈞
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