【自动驾驶】1 自动驾驶概述

一 自动驾驶的意义?

💕交通安全:自动驾驶汽车能够显著减少由人为错误引起的交通事故。通过精确的传感器、算法和实时数据分析,自动驾驶汽车可以检测潜在危险并作出快速反应,从而降低事故率,保护行人和乘客的安全。

💕交通效率:自动驾驶汽车可以优化行驶路线,减少交通拥堵。通过车辆间的信息交换和协同驾驶,可以实现更高效的交通流量管理,缩短出行时间,提高整体道路使用效率。

💕环境保护:自动驾驶汽车可以通过优化驾驶模式减少燃油消耗和排放,有助于降低温室气体排放,对抗气候变化。此外,电动自动驾驶汽车的普及将进一步减少对化石燃料的依赖。

💕出行便利性:对于老年人以及其他无法驾驶的人群,自动驾驶汽车提供了独立出行的可能性,提高了他们的生活质量。同时,自动驾驶服务可以24小时不间断运行,提供随时可用的出行选择。

💕经济效应:自动驾驶技术可以创造新的就业机会,如自动驾驶汽车的维护、监控和管理岗位。

💕城市规划与土地使用:自动驾驶汽车减少了对停车场的需求,可以释放城市空间用于绿化、居住或商业用途,促进城市可持续发展。

💕数据与信息服务:自动驾驶汽车产生的大量数据可用于城市规划、交通管理、天气预报等领域,提供更精准的信息服务,同时也为广告、娱乐等行业带来新的商业模式。

💕供应链与物流:自动驾驶卡车和无人机可以提高货物运输的效率和可靠性,减少成本,加速商品流通,对于电子商务和制造业尤为重要。

◆对消费者而言

🦋提升驾乘的舒适性、提高交通的安全性、增加出行的便利性

◆对社会而言

🦋提升通行效率、节约人力成本、推动产业升级、提升经济效益

尽管自动驾驶技术带来了众多潜在的好处,但也面临着技术成熟度、法律法规和公众接受度等挑战。持续的研发投入、政策制定等将是实现自动驾驶技术全面价值的关键。

二 自动驾驶的分级

美国汽车工程师学会(SAE)制定了J3016自动驾驶分级标准,将自动驾驶技术分为L0-L5六个等级。如下图:

① L1级自动驾驶

🌸系统执行横向控制和纵向控制中一项操作。

与L0级自动驾驶的区别在于:系统可在某些情况介入车辆控制。

💚车辆控制:由人类驾驶员和系统共同完成。

💚监视和判断:由人类驾驶员完成。

💚失效应对:由人类驾驶员完成。

💚典型工况:车道内正常行驶。

② L2级自动驾驶

🌸系统同时具有纵向和横向的自动控制。

与L1级自动驾驶的区别在于:系统具备同时对多项功能进行控制的的能力。

💜车辆控制:由人类驾驶员和系统共同完成。

💜监视和判断:由人类驾驶员完成。

💜失效应对:由人类驾驶员完成。

💜典型工况:高速公路及市区无车道干涉路段,换道、环岛绕行、拥堵跟车等工况。

③ L3级自动驾驶

🌸系统在限定场景内能够完成所有的动态驾驶任务。

与L2级自动驾驶的区别在于:环境监测也由系统完成。

💛车辆控制:在系统运行中完全由系统完成。

💛监视和判断:由系统完成。

💛失效应对:由人类驾驶员完成。

💛典型工况:高速公路正常行驶工况,市区无车道干涉路段。

④ L4级自动驾驶

🌸系统完成所有驾驶操作,特定环境下系统会向驾驶员提出响应请求。

与L3级自动驾驶的区别在于:失效应对由系统替代人类驾驶员完成。

❤️车辆控制:由系统完成。

❤️监视和判断:由系统完成。

❤️失效应对:由系统完成。

❤️典型工况:高速公路全部工况及市区有车道干涉路段。

⑤ L5级自动驾驶

🌸系统可以完成驾驶员能够完成的所有道路环境下的操作,++不需要驾驶员介入++

与L4级自动驾驶的区别在于:典型工况范围扩大至所有行驶工况。

💙车辆控制:由系统完成。

💙监视和判断:由系统完成。

💙失效应对:由系统完成。

💙典型工况:所有行驶工况。

三 硬件架构

自动驾驶车辆硬件分为3个重要部分:++传感器、计算平台、执行器++。

人类驾驶员与无人驾驶汽车,如下图:

◆ 摄像头

完成障碍物,车道线,路沿线,交通牌,车位线检测。

🦋优点:能识别目标类别、可分辨颜色,能理解内容、成本低。

🦋缺点:受天气、光照影响较大;视觉测距、测速精度不高。

◆ 激光雷达

通过激光雷达,能够精确测量传感器与目标物体之间的距离。

🦋优点:不受光线的干扰;探测距离远,分辨率高;抗干扰能力强。

🦋缺点:成本高、受天气影响大、体积大,安装难度大、产生光污染。

◆ 毫米波雷达

毫米波雷达大量用于汽车的盲区检测、辅助变道等。

🦋优点: 探测距离与速度探测能强;穿透能力强,受外界干扰比较小;静态和动态目标均能做出高精度测量。

🦋缺点:无法成像,无法识别颜色;对横向目标敏感度低;对行人分辨率不高; 高处物体以及小物体检测效果不佳。

◆ 超声波雷达

超声波雷达通常用于测量汽车前后近处障碍物。

🦋优点:能量消耗比较慢;穿透性强;成本低。

🦋缺点:探测距离小;受温度影响,探测精度不高;无法准确描述障碍物位置。

◆ 惯性测量单元,Inertial Measurement Unit(IMU),俗称惯性传感器,主要用来检测和测量加速度与旋转运动的传感器。

◆ GNSS 泛指所有的卫星导航系统。

◆ RTK(Real - time kinematic,实时动态)载波相位差分技术。

◆ V2X

V2X,vehicle to everything,和万物互联,包括:

V2V:车车通信

V2Infrastructure:车与交通设施通信

V2P:车和行人通信

V2network:车联网通信

◆ 计算平台

💕计算平台在自动驾驶车辆上通常是一个自动驾驶域控制器(Domain Control Unit,DCU)。

💕自动驾驶域控制器,是一个集成了高性能自动驾驶芯片,存储芯片,标准的传感器硬件接口资源,传感器信号处理芯片。

💕对获取的环境信息进行下游处理,++包括感知,定位,决策,规划,控制,最终输出控制指令++。

◆ 执行器

执行器是实现车辆控制的执行单元,线控技术是自动驾驶的执行器的运行基础。线控油门、线控换挡、线控悬架、 线控转向、线控制动。

四 软件架构

自动驾驶软件运行在自动驾驶芯片上,作用包括:++接受外部传感器信号;处理传感器数据周围环境模型;根据当前场景规划运行轨迹;根据运动轨迹计算控制指令;输出控制指令++。

◆ 感知模块

💕通过外部传感器数据计算车辆周围环境,并对多个传感器感知结果进行融合。

动态障碍物:车辆、行人、其他障碍物。

静态障碍物:车道线,路沿,停止线,地面标识线,交通标识,红绿灯。

◆ 地图引擎/定位

💕地图引擎:负责加载处理高精地图数据。

💕定位模块:负责计算车辆在世界国标系的位置和姿态。

输入: 高精地图数据、感知结果、GPS/IMU、轮速。

输出:车辆位置、车辆姿态。

◆ 规划/控制

💕规划模块根据环境信息规划路径。

输入:感知结果、定位结果、车辆状态。

输出:规划路径。

💕控制模块根据规划路径给出控制指令。

输入:规划路径。

输出:控制指令。

至此,本文分享的内容就结束了💕💕💕。

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