汽车的发明有100多年了,在这100多年中汽车技术一直都在进步,比如说现在我们的汽车都是用计算机控制的电喷技术,但以前用的是化油器,化油器可以通过机械的方法让燃油和空气以不同的方式进入到气缸中,使得汽车行驶比较平顺。再比如,以前我们都使用手动挡汽车,现在基本上都开自动挡。
同样道理,自动驾驶技术也是一个逐步进步的过程。
自动驾驶的分级
L0级:人工驾驶,基本上没有任何辅助功能,这个时间是从汽车发明到1990年之前。
L1级:辅助驾驶,1990年之后出现了一定的辅助驾驶功能,现在很多汽车都有这些功能,比如:
- 定速巡航:如果在高速上行驶,可以把汽车的速度设置为120公里/小时,汽车就会一直以这个速度往前走,你的脚就不用一直踩着油门。如果你想取消定速巡航,踩一下刹车就可以了。
- ABS:防抱死系统,汽车猛刹车的时候车轮不是抱死的,而是点刹,这样可以让方向一直都在我们的控制中,而不至于打滑。
- ESP:车身电子稳定系统,它是ABS的升级版,可以让刹车力在四个车轮之间进行分配,防止汽车出现打滑、侧翻等问题。
- L2级:部分自动驾驶,即在特定环境下可以自动地实现汽车的加速、减速以及控制方向。比如在高速路上,前面有一辆车,你就可以一直跟着它,他加速你也加速,他减速你也减速,保持车距,且保持车道。
现在很多汽车都已经配备了部分自动驾驶功能,比如新迈腾,它的自动驾驶功能叫IQ.Drive。L2级自动驾驶功能在2020年已经比较成熟了。
L3级:有条件自动驾驶,即在特定的条件下实现自动驾驶。比如说,部分自动驾驶虽然可以实现加速、减速和控制方向,但它不能变道,而有条件自动驾驶就可以实现变道;部分自动驾驶的人类驾驶员必须一直监测道路的环境,防止出现意外,而有条件自动驾驶的驾驶员不需要随时监测,只要在特定的环境下介入就可以了。
有条件自动驾驶是部分自动驾驶向完全自动驾驶的一个过渡阶段,目前奥迪、特斯拉等品牌在部分车型上推出了有条件自动驾驶,但因为特斯拉之前出了几起事故,被媒体炒得非常热,所以人们怀疑它好像还没有到L3级,应该只是L2.5级。
L4级:高级自动驾驶,即汽车可以实现所有的功能。比如说,我想从家到学校,只需要在GPS上定个位,汽车就可以自动把我从家拉到学校,中间我什么都不用管,当然我如果想管的话还是可以管。
L5级:完全自动驾驶,这时候汽车连方向盘都没有,我想管都管不了。
L4和L5级现在还处于远景规划阶段,可能还需要二三十年的时间才能够真正实现,未来要是真实现了,无疑将最大限度地解放人类,同时极大地提高安全性。
L2级实现哪些功能?
下面我们以新迈腾IQ.Drive为例,具体谈一谈现在比较成熟的L2级自动驾驶到底有哪些功能。
1、ACC高级自适应巡航
高级自适应巡航和以前我们说的定速巡航有什么区别?定速巡航是“定速”,比如说我设置120公里/小时,它就一直以这个速度开,它不会去区分前面有没有车。但高级自适应巡航的意思是,它可以跟车,前面车加速我也加速,前面车减速我也减速,前面车停我也停,前面车起步我也起步。
2、主动车道保持
主动车道保持就是指,在高速上启用高级自适应巡航的时候,如果前面的车道有点弯,这个时候它可以监测两边的白线,使得汽车保持在车道正中央,如果偏离车道正中央,它就会自动控制方向盘进行纠正。
3、一键驾驶辅助
一键驾驶辅助是指,它可以统筹前面两个功能——高级自适应巡航、主动车道保持,你按一下,就让汽车进入了全速域的自适应巡航和主动车道保持,不管车速是0还是160公里/小时,它都可以实现高级自适应巡航和主动车道保持。
4、变道辅助
我们在变道的时候经常会遇到一些麻烦事儿,比如车后面45度角它有个盲区,那么变道辅助功能如果发现车后45度角盲区里边有车,就会通过各种方式提醒你。
5、前后碰撞预警
前后碰撞预警就是说,它通过监测发现前方有障碍物,或者后方有一个快速过来的汽车,即将发生碰撞,而且不可避免的时候,它就会通过灯光、声音来提示驾驶员,同时做一些安全举措,比如收紧安全带、关闭车窗、关闭天窗,防止人飞出去,使得这个不可避免的碰撞伤害程度最小化。
6、二次碰撞刹车
碰撞发生之后汽车会自动刹车,车停下来,不让它发生二次碰撞。
7、方向盘离手监测
如果驾驶员的手离开了方向盘,它就会提示。
8、停车辅助
这个功能现在很多汽车都有,就是说你要停车的时候,你定好车位之后,它可以帮助你控制方向,你只需要控制刹车、油门和档位,就可以轻松地把车停进去了。
9、后方车流警示
比如你在车位里想把车倒出来,这时候后面突然来了一辆车,后方车流警示功能就可以自动实现刹车,不让你发生碰撞。
这些功能对于一个老司机来讲可能不算什么,但是对于大多数人来讲,可以大大提升安全性。那么这些自动驾驶技术到底是如何代替人类甚至超越人类的呢?
自动驾驶技术原理
自动驾驶是一系列非常复杂的技术,简单来说可以分为三个部分:
1、感知层面
它至少得像人类一样能够感受到周围的环境,眼观六路耳听八方,感知层面主要是通过各种各样的传感器完成的,把周围环境的信息变成电信号。
所谓传感器,就是把其他的物理量变成电学量,以便于测量。汽车上的传感器大体上可以分为:
- 定位传感器:比如说我们车上装了导航系统,以及高精度的地图。现在我们用的地图大部分都不是高精度的,如果要使用自动驾驶,就得安装精度特高的地图,精准到厘米级的。
- 雷达传感器:比如激光雷达,发射激光,然后通过接收反射的信号来判断。还有毫米波雷达,也是发射出去信号然后接受返波,再进行定位,但它的波长更长一些,能达到毫米量级。此外还有视觉雷达,比如摄像头、红外,视觉传感器和雷达传感器不一样的地方在于它不往外发射信号,而是直接接收周围环境的信号。
- 听觉传感器:比较典型的就是超声波传感器。
2、决策层面
感知层面有了信息之后,这些收集到的信息就要到决策层面。决策层面就是根据感知的环境来决定下一步的工作,这个是由计算机系统完成的,比如特斯拉,它就会把收集到的图像进行机器学习,判断前方是蓝天白云还是什么,是继续开还是刹车。
3、执行层面
执行层面就是汽车的机械装置,比如执行加速、减速或者变道。
结语
自动驾驶除了可以让人更舒服一点外,最主要的作用就是提高了驾驶安全性,它相对于人类驾驶员有很多优势,比如人类的感知是受到限制的,人不可能真正做到眼观六路耳听八方,但自动驾驶系统通过各种传感器的配合,就可以在更大的范围内观察周围障碍物。同时它可以避免人类驾驶员的一些错误,比如酒后驾驶、分心驾驶、疲劳驾驶等。
随着互联网技术的发展,汽车和汽车之间、汽车和交通管理系统之间会随时共享信息,我们就可以知道哪条道路拥堵、哪条道路不堵,从而有效缓解城市的交通拥堵。比如它可以通过计算机系统选择最合适的道路,并在把人送达目的地之后自动驶离拥堵的区域,减少城市拥堵。