物聯(lián)網(wǎng)傳感器是如何實現(xiàn)自動駕駛的

自動駕駛是一項快速發(fā)展的技術(shù)，同時也是一個備受爭議的話題。在一個極端，人們相信自動駕駛汽車將通過增加道路安全，降低基礎(chǔ)設(shè)施成本以及增強(qiáng)兒童、老人和殘疾人的出行自理能力來確保美好的未來。在另一個極端，許多人害怕汽車黑客、致命車禍的風(fēng)險，以及與駕駛相關(guān)工作崗位的流失。皮尤研究中心的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有54%的成年人擔(dān)心自動駕駛汽車的發(fā)展，只有40%的受訪者對汽車自動化的潛在發(fā)展感到樂觀。研究也表明，人們對自動駕駛汽車的看法和態(tài)度截然不同。

毫無疑問，自動駕駛是一項復(fù)雜而有爭議的技術(shù)。要了解自動駕駛汽車的安全性，重要的是弄清楚它們是如何工作的，以及哪種類型的自動駕駛車輛傳感器可以幫助它們行駛，并識別道路上的物體以防止發(fā)生車禍。但是首先，讓我們來看一下自動駕駛汽車的不同級別。

5個級別的駕駛自動化

從駕駛員輔助到全自動，自動駕駛汽車有五個公認(rèn)的等級。它們是由汽車工程師學(xué)會（SAE）開發(fā)的，并根據(jù)人類對駕駛的參與程度而有所不同。實際上，在它們的分類中有6個級別，但是級別0意味著沒有自動化，完全由人類控制車輛。

L1：駕駛員輔助

人類駕駛員負(fù)責(zé)所有的汽車操作任務(wù)，包括加速、轉(zhuǎn)向、制動和監(jiān)控周圍環(huán)境等。汽車中有一個駕駛輔助系統(tǒng)，可以幫助轉(zhuǎn)向或加速，但這兩者不能同時進(jìn)行，比如常見的定速巡航、自動泊車等。

L2：部分自動化

在這個級別上，汽車可以同時輔助轉(zhuǎn)向和加速，而駕駛員仍然負(fù)責(zé)大多數(shù)安全關(guān)鍵功能和環(huán)境監(jiān)控。目前，2級自動駕駛汽車在道路上最為常見。

L3：有條件自動化

從3級開始，汽車本身使用自動駕駛車輛傳感器監(jiān)視環(huán)境，并執(zhí)行其他動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，如制動。如果發(fā)生系統(tǒng)故障或其他意外情況，則必須準(zhǔn)備好進(jìn)行人工干預(yù)。

L4：高度自動化

4級意味著高度自動化，即使在極端情況下，汽車也能夠在沒有駕駛員干預(yù)的情況下完成整個行程。但是，有一些限制：只有當(dāng)系統(tǒng)檢測到交通狀況安全且沒有交通堵塞時，駕駛員才能將車輛切換到該模式。

L5：完全自動化

目前完全自動化的汽車還不存在，但汽車制造商努力致力于實現(xiàn)5級自動駕駛，其中駕駛員只需指定目的地，車輛就會對所有駕駛模式負(fù)有全部責(zé)任。因此，5級汽車沒有方向盤或踏板這樣的人工控制裝置。

一切都與傳感器有關(guān)

沒有物聯(lián)網(wǎng)傳感器，自動駕駛汽車就不可能實現(xiàn)：它們使汽車看到和感知道路上的一切，并收集安全駕駛所需的信息。此外，對這些信息進(jìn)行處理和分析，以構(gòu)建從A點(diǎn)到B點(diǎn)的路徑，并向汽車控制裝置發(fā)送適當(dāng)?shù)闹噶?，例如轉(zhuǎn)向、加速和制動。（來自iothome.com）此外，物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集的信息，包括實際路徑、交通堵塞和道路上的障礙物，并可以在物聯(lián)網(wǎng)汽車之間進(jìn)行共享。這被稱為車對車通信，有助于提高駕駛自動化。

當(dāng)今大多數(shù)汽車制造商通常使用以下三種類型的自動駕駛汽車傳感器：攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。

▲攝像頭傳感器

它們是如何工作的

就像人類駕駛員的眼睛一樣，自動駕駛汽車使用攝像頭來觀察和解釋道路上的物體。通過在各個角度為汽車配備攝像頭，這些車輛可以保持360°的外部環(huán)境視野，并提供周圍交通狀況的更廣闊畫面。如今，可以使用3D攝像頭顯示非常詳細(xì)的逼真圖像。圖像傳感器自動檢測物體，對其進(jìn)行分類，并確定與物體的距離。例如，攝像頭可以識別其他汽車、行人、騎自行車的人、交通標(biāo)志和信號、道路標(biāo)記、橋梁和護(hù)欄。

有待改進(jìn)的領(lǐng)域

遺憾的是，攝像頭傳感器并不完美。惡劣的天氣條件，如雨、霧或雪，使攝像頭無法清楚地看到道路上的東西，從而增加發(fā)生事故的幾率。此外，通常情況下，攝像頭圖像不足以讓計算機(jī)做出正確的決定，例如，在物體顏色與背景相似或?qū)Ρ榷容^低的情況下，驅(qū)動算法可能會失敗。

▲雷達(dá)傳感器

它們是如何工作的

雷達(dá)（無線電探測和測距）傳感器對自動駕駛的整體功能做出了至關(guān)重要的貢獻(xiàn)：它們發(fā)出無線電波以檢測物體并實時測量其距離和速度。短距離和遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器通常部署在汽車各處，并具有不同的功能。短距離（24 GHz）雷達(dá)應(yīng)用可以實現(xiàn)盲點(diǎn)監(jiān)測、車道保持輔助和停車輔助，而遠(yuǎn)距離（77 GHz）雷達(dá)傳感器的作用包括自動距離控制和制動輔助。與攝像頭不同的是，雷達(dá)系統(tǒng)在霧天或雨天識別物體時通常沒有問題。

有待改進(jìn)的領(lǐng)域

由于目前汽車?yán)走_(dá)傳感器只能正確識別95%的行人，不足以確保安全性，因此行人識別算法還需要進(jìn)一步改進(jìn)。此外，廣泛使用的2D雷達(dá)只能水平掃描，因此無法確定物體的高度，這可能會在橋下行駛時引起問題。目前正在研發(fā)的3D雷達(dá)有望解決這一問題。

▲激光雷達(dá)傳感器

它們是如何工作的

激光雷達(dá)（光探測和測距）傳感器的工作原理類似于雷達(dá)系統(tǒng)，唯一的區(qū)別是它們使用激光而不是無線電波。除了測量到道路上各種物體的距離之外，激光雷達(dá)還可以創(chuàng)建被探測物體的3D圖像并繪制其周圍環(huán)境的地圖。（來自物聯(lián)之家網(wǎng)）此外，激光雷達(dá)可以配置為在車輛周圍創(chuàng)建完整的360度地圖，而不是依賴于狹窄的視野。這兩個優(yōu)勢使自動駕駛汽車制造商（例如Google、Uber和Toyota）選擇了激光雷達(dá)系統(tǒng)。

有待改進(jìn)的領(lǐng)域

由于生產(chǎn)激光雷達(dá)傳感器需要稀土金屬，所以它們比雷達(dá)傳感器貴得多。自動駕駛所需的系統(tǒng)成本可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10，000美元，而Google和Uber使用的頂級物聯(lián)網(wǎng)傳感器的成本高達(dá)80，000美元。另一個問題是，雪或霧可能會阻擋激光雷達(dá)傳感器，并對它們探測物體的能力產(chǎn)生負(fù)面影響。

自動駕駛汽車的未來

自動駕駛汽車傳感器在自動駕駛中起著至關(guān)重要的作用：它們使汽車能夠監(jiān)控周圍環(huán)境，探測障礙物并規(guī)劃道路。結(jié)合汽車軟件和計算機(jī)，它們將使系統(tǒng)能夠完全控制車輛，從而為人們節(jié)省了大量時間來執(zhí)行更高效的任務(wù)?？紤]到普通駕駛員每天在汽車上大約花費(fèi)50分鐘的事實，可以想象一下，自動駕駛汽車對于我們所生活的快節(jié)奏世界而言，是多么的寶貴。

盡管自動駕駛技術(shù)正在迅速發(fā)展，但尚無商用車輛通過自動駕駛所需的4級標(biāo)準(zhǔn)。為了確保道路安全，制造商仍然需要認(rèn)真對待巨大的技術(shù)改進(jìn)領(lǐng)域。