美系自动辅助驾驶技术大盘点

水静 2021-05-10 13:14:30

说到汽车的辅助驾驶,其实它是有历史的。但由于这几年的进步之快,现在回想一下它的历史,好像就是在昨天的事一样。从最早的定速巡航到自适应巡航,再到如今主流汽车品牌推出的自动辅助驾驶,你甚至不用去操作车辆它自己就能驶入驶出高速岔路或出口。那么今天,我们就以很火的特斯拉为例,来看看美系品牌在自动驾驶方面的建树。


定速巡航

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定速巡航可以说是最早期的驾驶辅助配置了,这项功能的初衷是减轻司机高速驾驶时的疲劳感。它的工作原理,简单地说就是由巡航控制组件读取车速传感器发来的脉冲信号与设定的速度进行比较,从而发出指令由伺服器机械的来调整节气门开度的增大或减小,以使车辆始终保持所设定的速度。不过这项功能比较单一,只能定速行驶,虽然解放了右脚,但还是需要驾驶员随时保持高度注意力。


自适应巡航

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自适应巡航就是定速巡航的升级版本了,由于在车头加入了毫米波雷达,如果发现前车减速或监测到新目标,系统就会发送执行信号给发动机或制动系统来降低车速,从而使车辆和前车保持一个安全的行驶距离。当前方道路障碍清除后又会加速恢复到设定的车速,雷达系统会自动监测下一个目标。主动巡航控制系统代替司机控制车速,避免了频繁取消和设定巡航控制。自适应巡航系统适合于多种路况,为驾驶者提供了一种更轻松的驾驶方式。


感觉这项功能是近10年才使用到民用版车型上的,但其实最早的一台搭配激光雷达的车型早在1992年就诞生了,它就是三菱重工推出的旗舰车型Debonair的第三代产品,这款车装备了基于激光雷达的距离监测系统。不过这个系统仅仅提供报警,并不会控制油门,挡位和刹车。但车载距离监测传感器的使用,依然是汽车史上一个里程碑式的创新。


智能领航

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科技始终是在不断进化的,而目的就是让使用更加便利。自适应巡航虽然可以自动识别到前方车辆及其车速,从而进行制动或者加速以保持合理车距,但它规定在30km/h下就会自动解除,这在城市中越来越频繁的拥堵路况下,显然是一个很麻烦的事情。


随着车辆主动安全配置的不断增加,出现了诸如车道偏离预警、车道保持辅助、驾驶员疲劳监测等,再加上自适应巡航的这整个一套系统,就形成了一个智能领航系统,它可以在0-120km/h内自动跟车,给予了驾驶员全方位的辅助安全的同时,极大地缓解了驾驶员的精神疲惫与驾车疲劳。那么从定速巡航到自适应巡航,再到智能领航,其实这并没有发展到尽头。现在我们就来看看美系品牌中,是怎么继续发掘智能领航的无限潜力。


特斯拉Autopilot 自动辅助驾驶


说到目前的自动驾驶,放眼全球汽车厂商,有一家肯定会被人首先提起。没错,它就是特斯拉Autopilot。特斯拉的Autopilot并不是业内最早量产的自动驾驶系统。但在2014年发布以后,Autopilot凭借完善的功能定义、依靠众多数据不断学习的算法,以及通过OTA实现的软件升级,已经成为全球范围内部署规模最大、运行里程最长的(单一)自动辅助驾驶系统。


它的这套自动辅助驾驶系统,如果简单来说的话,其实真的没什么黑科技的技术含量,因为它完全是通过车身上的8枚摄像头形成360°环绕,通过采集到的图像数据加1个前雷达再加12个超声波雷达传感器,进行自动驾驶辅助。不过说着简单,你要知道这种规模的图像数据,采集之后的处理是一件非常庞大的工程,它需要一个计算能力超强的处理器来工作。


其实特斯拉也知道光靠摄像头是不能完成最终的自动驾驶,之前马斯克就说过最多只能到4级。所以一个高精度的地图数据,就成为了迈向自动驾驶领域的助推剂。所以每一辆特斯拉的行驶数据,都会自动收集道路信息,这为特斯拉以后实现完全自动驾驶形成了强有力的保障。而现在最新的Autopilot已经支持在高速公路上自动驶入驶出岔路或出口。


通用Super Cruise超级巡航系统


Super Cruise超级巡航定位于L2级别的驾驶辅助系统,但是它与普通L2级辅助驾驶又有着很大不同。我们可以把Super Cruise理解成是由自适应巡航系统、蓝线保持系统、以及驾驶员注意力保持系统三部分构成。

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其中自适应巡航系统可以在0-144km/h区域内完成自动跟车工作,无需驾驶员额外操作。蓝线车道中央保持系统:前视摄像头和两侧的环视摄像头主要用于识别左右两侧道路标识、判断车道中央位置及朝向。毫米波雷达用于监测周围的移动物及障碍物。高精度地图提供道路曲率数据、车道编号、上/下匝道及其它道路属性信息。高精度GPS用于定位、获得沿道路纵向偏移距离并判断车辆所在车道。通过整合这些信息,可以形成一个沿车道中央的虚拟车辆控制路径,也就是车辆的自动行驶路线。驾驶员注意力保持系统通过车内方向盘附近的微型摄像头与红外传感器实时监测驾驶员视线是否保持在路面上。


在以上各个系统中,比较特别的是引入了高精度地图以及车内摄像头,而且通用宣称它的GPS定位精度是传统GPS的4倍,可以达到2米。一般高速公路车道宽度为3.75米,2米的精度足以保证定位不偏离车道。可以说,高精度地图是传感器一个非常有效的补充,尤其在大雨、大雪、大雾等极端天气状况下,雷达传感器会因此造成工作不正常,影响工作质量,进而影响了驾驶安全。而搭配一套高精度地图,即使遇到恶略天气,那么依然可以使用该套系统。


福特Co-Pilot360


不管是特斯拉的Autopilot还是通用的Super Cruise超级巡航,他们的定位都比较高端,前者是花钱才能解锁使用,后者是出现在旗下高端车型CT6(配置|询价)上。那么下面说的这个就要相对亲民了,它就是来自福特的Co-Pilot360智行驾驶辅助系统,其属于L2级自动驾驶辅助系统。

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在传感器方面,Co-Pilot360主要包括了前后各6个,共12个超声波雷达(用于倒车和自动泊车)、三个毫米波雷达(一个用于自适应巡航、主动刹车,位于车头下方,另外两个位于车身两侧,用于盲区监测)和一个单目摄像头(用于自适应巡航、车道保持,位于前挡风玻璃)。


这套系统最主要的还是自适应巡航功能,但通过算法的更新,则可以让系统通过雷达和摄像头的感知融合来实现更多功能,例如车道保持。另外紧急转向避险辅助这个配置也能间接提升紧急时刻车主的避险能力,它可以在车辆遭遇前车紧急刹车时,通过传感器判断驾驶者所打的方向是否足够帮助避开前车,并提供相应的转向辅助。


自动驾驶的终极是什么?


L1级:驾驶员辅助,驾驶员辅助系统能为驾驶员在驾驶时提供必要的信息采集,在关键时候,给予清晰的、精确的警告,相关技术有:车道偏离警告(LDW),正面碰撞警告(FCW)和盲点报警系统。


L2级:半自动驾驶,驾驶员在得到警告后,仍然没能做出相应措施时,半自动系统能让在汽车自动做出相应反应。相关技术有:紧急自动刹车(AEB),紧急车道辅助(ELA)。


L3级:高度自动驾驶。该系统能在驾驶员监控的情况下,让汽车提供长时间或短时间的自动控制行驶,这个阶段目前还比较初级。


L4级:完全自动驾驶,在无需驾驶员监控的情况下,汽车可以完全实现自动驾驶,意味着驾驶员可以在车上从事其他活动,如上网办公、娱乐或者休息。


L5级:无人驾驶,完全没有驾驶舱的概念,不需要方向盘也不需要驾驶员,车内的每一个人都是乘客,这将是自动驾驶的终极奥义。


以上介绍的这些不同能力的自动辅助驾驶,如通用的Super Cruise超级巡航,福特的Co-Pilot360智行驾驶辅助系统还都处于L2级,只有特斯拉Autopilot超越了L2级,但能否就说它是L3级,这个不同人有不同的想法。人们一直在说,未来汽车的核心不仅是新能源,更是100%自动驾驶,这也是各家车企一直在不断研发的。而通过上述几家车企的研发来看,他们都要依靠多枚摄像头及雷达提供数据支持,同时我们也能看到,高精度地图的存在也非常重要,这也将是迈入L3级的关键钥匙之一。


而现在被捧得很热的激光雷达,可以说是实现L3级自动驾驶的关键所在。相比与毫米波雷达,激光雷达的探测范围更广,并且不会受天气环境因素影响。不过由于成本原因,所以现在还没能大范围普及这项配置,甚至特斯拉都说过不会使用激光雷达。但要是激光雷达日后普及了,成本下来了,没准特斯拉也会开始使用,等着瞧吧。


总结:本文列举了目前主流的美系品牌在自动辅助驾驶领域的成绩,确实能看到在这一方面新势力品牌有着更加敢想敢做的风格,并且目前来看也是较为领先的,这在中国品牌车型中也印证着这点。目前如蔚来的Navigate on Pilot (NOP)领航辅助功能、小鹏汽车的NGP自动导航辅助驾驶,都可以实现如特斯拉的Autopilot那样的功能,另外还有威马这样从自主泊车方面的出发思路,整体来说这些未来的技术,谁能越早触及,那么未来就是它的。


来源:新浪汽车

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