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放开方向盘的日子不远了 全世界都在疯无人车但你懂背后的科技吗

时间:2020-07-12 来源: 业界生物 点赞: 650

放开方向盘的日子不远了 全世界都在疯无人车但你懂背后的科技吗

过去一两年里,无论你是否关心汽车,肯定都没能躲开 Google 无人车的讯息。
离一辆无人车自己会去接你下班的未来还有点远。但遇到危险时不需要驾驶者行动,就能自动剎车的主动防撞系统已经成了 2016 年Passat的新卖点,有这个功能的车型在美国最低不过 100 万台币出头。更贵的Volvo S60 已经可以自己在高速上跟着堵车大队挪动,而不用驾驶者踩下剎车或油门。
如今智慧汽车能做的远不止这些。特斯拉 Model S 的自动驾驶功能已经会自动在高速上变道。传统汽车厂商还没有跟进是因为这还不是绝对安全。
的确,你可以看到特斯拉 Model S 在行驶中误判路况的影片,但绝大部分时候,它已经知道该怎幺开。要不了几年,自动开车、防撞、变换车道等功能都会成为新车的标準配备。
汽车是如何从只能跟着驾驶者手脚而动,变得这样「智慧」?
汽车怎幺读懂世界?这些感测器帮它搜集了第一手资料
汽车学会自动驾驶第一步是理解人类所看到的世界,靠的是感测器。2015 年 11 月丰田由LEXUS GS450h 改装的无人车在日本公路上测试。今年 CES 上,丰田也用这辆改装车展示了自己接近量产的自动驾驶技术。
整车总共有 5 个镭射雷达,3 个普通雷达、3 个光学镜头以及 2 个 GPS 天线。
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正面是感测器最多的地方
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车内的镜头是自动驾驶所需要的最基本感测器
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侧后方还有两个镭射雷达
光学镜头
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自动驾驶最基本的感测器是镜头,它的硬体并不先进,画素甚至不如你的 iPhone。 但它能让汽车像司机一样看清前方的路。
一个单色黑白镜头拍下汽车看到的路况之后,背后的影象识别演算法找出了前方的汽车、行人、树甚至是藏在司机视线盲区里骑自行车的人。
Mobileye 可能是目前和汽车公司合作最广泛的智慧辅助驾驶技术供应商。通用、宝马、福特等等都是它的客户。特斯拉去年 4000 多辆升级了 Autopilot 的 Modle S 也用到了这个技术。
汽车系统整合商ZF 销售副总裁 Evans 认为,单镜头有侷限,看的角度比较窄。多镜头的确是更好的方案。但镜头不是 Mobileye 技术方案的终点。这家以色列科技公司外购相机元件,自己生产则是一枚载入了优化影象识别演算法的晶片 EyeQ。
汽车最终没有看到影片里的画面,而是直接收到指令,比如看到前方有车,系统会直接让车停下来。
多普勒雷达
这就是常见的倒车雷达。它成像分辨低,很难识别出清晰的物体,却能在雨雪天气中有效地测算出和四周物体的距离。和蝙蝠通过回声定位的原理一样,远近不同的物体反射的电波都不一样。
镭射雷达
镜头和雷达是无人车基本的配置。但无人车在日常行进中肯定要看到距离更远的路况,给系统更多时间做精準测算。更高阶的硬体是镭射雷达。
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福特在 CES 2016 上无人车用到的镭射雷达
和 Mobileye 的辅助驾驶方案不同,Google 无人车不需要用演算法把平面路况转换成三维的。因为车顶镭射雷达系统拍下来的实时路况本身就是 3D 的。街景团队也用的是这种方法,误差控制在 2 釐米以内。
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镭射雷达测算距离
成立超过 30 年的硅谷科技公司 Velodyne ,今年 CES 上展示了咖啡罐大小的镭射雷达。2007 年它们研发的第一代商用产品 SC-600 IW 直径超过 30 英寸。但採用通用技术的一个机械镭射雷达成本为 8 万美元。
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Velodyne 镭射雷达体积越来越小
这可能也是 Google 无人车迟迟无法量产的原因之一,镭射雷达佔去了整车成本的一半。而 1 年前奥迪官方曾称,只有在成本控制在 200 美元时,镭射雷达才有可能量产。
不管是单镜头,还是多镜头,普通雷达抑或是镭射雷达,这类感测器本质上为汽车打造了智慧的双眼,使它能看清不同範围内的路况。更多的感测器,把汽车变成了有车轮的智慧型手机。
一辆普通汽车内部本身就有不少感测器,或者叫做电子元件。1960 年代到 1970 年代,汽车发动机从适应燃料、提高马力再到控制废气排放,整个设计越来越趋向模组化。
硬体整合
一个整合不同感测器资料的计算平台能够帮助汽车系统设计减轻负担,留更多空间给未来技术。
今年 CES 上,汽车电子元件製造商德尔福最新释出了多域控制器,前边提到的 ABS 、OBD 和雷达系统都会被整合进去。奥迪将成为这款产品的第一个客户,2016 年的新车型中就能看到。
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使用 MDC 后,车内电子元件数量明显减少了
这也是各家晶片公司要做的事。
作业系统
随着汽车需要的感测器和处理器越来越多,一个统一支撑它们运行的作业系统成为必须。有了作业系统,软体开发才能不管硬体。比如 Android app开发者做一个拍照app,不需要弄清楚每个手机都在用哪一个相机模组。因为 Android 系统自己会对接硬体,他只需要对接系统就好。
黑莓汽车系统 QNX 的产品经理 Kerry Johnson 说,「随着汽车用到的技术越来越多,软体越来越複杂,汽车业需要一个高阶作业系统,而不是传统的那些只能提供一种功能的系统。」
电脑和智慧手机领域,透过作业系统把複杂的硬体模组藏起来,让软体开发者专注于软体设计是最基本的逻辑。变智慧之后的汽车也得这幺做。这恰好是黑莓 QNX 正在做的事情
谁把各种硬体和作业系统粘接在一起?
德尔福、大陆集团、博世等等这些市场占有率排名前十的零件供应商,成了最终整合硬体和作业系统的公司,而不是汽车公司。
汽车行业发展到今天,出于降低成本的考虑,主机厂只负责整车设计框架。通过招标或者战略合作,从供应商那里外购零件。这个供应链联繫相当紧密。「和 Mobileye 等公司合作后把所有系统整合在一起再带给厂商。」 德国传动系统製造商ZF 销售副总裁 Robert Evans说,「这是ZF、博世、Continental 等零件供应商做自动驾驶的优势。「和手机、电脑一样,联网是汽车不可避免的」
地图,这一回不是给人看的
现实生活中,你可能已经离不开地图导航。汽车更是这样。
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无人车看到的世界
去年下半年被宝马、奥迪、戴姆勒一起收购的欧洲地图公司 HERE 就在做这事。它在 CES 释出了 HERE HD Live Maps。这个听名字很平常,就像是又一个 Google Maps 或者百度地图,但它的运作方式已经完全变了。
平时你用地图,最细的那根线可能就是一条巷子。而专门给汽车定製的地图需要精确到车道上的线是虚的还是实的?如果上面标了「公交专用道」或者「限行时间」,它都要能识别出来。
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Here 测绘车
另外,车顶上装着一个圆盘的 Here 地图测绘车,用更精準的镭射雷达识别出所有路牌的位置。当汽车看到这些路牌,就能再次通过相对位置帮助自己定位。这种方法让汽车获得了比GPS 地图上更精确的位置。
也许,你终于可以考虑用一下汽车内建的地图了,而不是手机上的。
汽车需要连线的不只是网际网路,还有区域网路
一台汽车足够智慧还不够,当它们联网之后,车和车、讯号灯、路人等等之间的资料共享将变得更加迅速。
相邻的两辆车突然插入车道时可以防撞。在获取城市的讯号灯状况之后,汽车还能预测它什幺时候变黄或者红,从而让车自动加速或者减速。
背后使用的技术和高速不停车收费系统类似,往每辆汽车里装一个电子标籤,在数十米範围内,管理系统可以识别出高速运动的车辆之外,车与车之间也能够互相识别,包括驾驶员身份、车速、相对距离和车速等等。
这种专用短程通讯技术还用于在生产线上追蹤货物。但实际生活中,相容这种无线通讯标準的硬体并不多。汽车真的想连线一切,可能还需要政府和车厂的共同推动。这不是三、五年内就能完成的。不只是自动驾驶,汽车的使用者介面和互动也在变得更好
车内玻璃是天然的显示萤幕
2007 年初代 iPhone 用触控式萤幕取代了功能複杂的手机物理按钮。在汽车变智慧的过程中,难用的仪表板和中控萤幕都会融合到车上现有的几块玻璃上。
特斯拉 Model S 的 17 英寸中控萤幕可能不是最好的解决方案。 2 年前捷豹释出的 Vision 概念车就把汽车资讯放到前挡风玻璃上,但这类技术迟迟没有量产。像 HUDWAY 这样的手机app,也想帮着你把即时导航地图投射到玻璃上。
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虚拟前挡风玻璃
语音识别
现在用 CarPlay、Android Auto 或者福特 Sync 里的语音助手,就可以启动一辆汽车或者开启空调预热/预冷。
儘管现在手机语音助手都还不够聪明,但对还需要方向盘的智慧汽车来说,语音控制是操作其他功能最安全的方式,比如放歌、发简讯。目前,宝马和语音识别公司 Nuance Communiation 合作,想让语音助手能听出口音来。
追蹤眼球动作,来防止疲劳驾驶
靠红外线镜头捕捉司机的眼球和面部动作,澳大利亚公司 Seeing Machines 在捷豹的 F-Type 上展示过一套内建实时监测系统,追蹤司机的注意力。
透过眼镜或者墨镜也能捕捉你的眼球动作。和紧急制动装置连线,一旦系统发现你注意力不在方向盘上,而且前方出现危险路况时,汽车就会自动剎车。
生物识别
给笔记型电脑做触控板的 Synaptics 今年 CES 推出了 Natural ID 技术,把指纹识别器嵌入玻璃夹层中,可以隔着玻璃识别指纹。
智慧汽车现在很像 30 多年前的电脑生意。那时,苹果、微软、英特尔都还是小公司。就像今天的汽车,作业系统、CPU、甚至网际网路都可以有多个标準。95% 的作业系统装机渗透率一度让微软的网路服务 MSN 成为全球资讯网最早的竞争对手。
今天我们看到这幺多做智慧汽车技术的公司,它们最终也不会都留下来,也会整合进一个个大公司。收购已经开始。德尔福 2015 年一口气收购了 2 家软体公司,还投资做廉价镭射雷达的 Quanery。大陆集团收购了自动驾驶软体公司 Elektrobit Automotive 公司。
等到市场玩家稳定下来后,自动驾驶差不多就真正来了。
虽然短期内还看不到,但自动驾驶依旧是让人兴奋的科技呢放开方向盘的日子不远了 全世界都在疯无人车但你懂背后的科技吗


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