近些年来,汽车与人工智能的结合愈加契合,汽车在智能驾驶方面体现出的便利更加显著。以美国谷歌为代表的国外公司已经在无人驾驶方面开展了大量研发和测试;我国关于无人驾驶汽车的研究相对国外起步较晚,但是发展迅速,百度、北汽、上汽、长安等企业以及国防科技大学、军事交通学院等军事院校的无人驾驶汽车走在国内研发的前列。
尽管无人驾驶技术发展迅猛,完全无人驾驶汽车的到来仍需时日,还面临着法律的设定和监管、机器学习算法的提升以及如何让人类自愿将控制权交给机器等挑战。因而,要真正让自动驾驶开始落地,选对场景很重要。“无人驾驶代客泊车”限定范围、低速这两个条件,一直被业内认为是最适合用来进行自动驾驶商业化的场景之一。
要走向产业化,“无人驾驶代客泊车”有两个发展方向,分别是以汽车智能化为主的解决方案和以车辆、基础设施及全套管理系统为主的解决方案。前者要求汽车本身的技术能满足各种要求,车辆要有更强的感知与决策规划能力,能兼容不同环境的停车场,包括不具备云平台和通讯能力的停车场,车辆要能自己找到空车位,无人驾驶车辆控制成本非常高。而后者就可以通过基础设施改造和全套管理系统的深度配合,降低对车辆感知能力的需求,降低无人驾驶车辆控制成本,更有利于产业化推进。
一、汽车智能化为主的解决方案
在早期的解决方案中,主要以汽车智能化为主的解决方案,国内外都曾经极力发展汽车驾驶智能化,并将自动停车作为智能驾驶车辆的一部分,谷歌、宝马、奔驰、沃尔沃等企业都发布过具备泊车功能的智能无人驾驶汽车。该方案由于面向全部应用场景,无人驾驶车辆传感器和控制成本非常高。
宝马曾展示的无人驾驶试验车,从传感器方案看,探测覆盖面大量冗余,前方是单目摄像头、长中距离毫米波雷达和一个激光雷达融合,车辆两侧是短距离毫米波雷达和激光雷达融合识别,车辆后方是两个长中距离毫米波雷达和激光雷达融合。一共采用了1个单目摄像头、3个双模77G毫米波雷达、4个短距离毫米波雷达、4个激光传感器。大量空间范围是多传感器融合实现的,传感器之间相互校验,在不同的工况下共同协作,提高识别率,增强了系统的可靠性。环境融合硬件采用免费开源的Linux加ROS系统平台,此平台可以创建接近真实的传感器和车辆仿真模型。
沃尔沃曾展示的单车无人驾驶解决方案,从传感器看实现360°全覆盖,在量产的前方单目摄像头加长中距离毫米波雷达和12个超声波雷达的基础上,增加了大量的冗余传感器。4个鱼眼摄像头检测车辆附件的目标,同时还可以检测车道线。一共采用了7个摄像头、3个双模长距离77G毫米波雷达、4个短距离毫米波雷达、1个激光传感器和12个超声波雷达。大量传感器的运用可以实现车周围360°探测,三维立体感知。传感器之间相互校验,在不同的工况下共同协作,提高识别率,增强了系统的可靠性。
奔驰在S400、S500及F015概念车基础上,通过摄像头和激光雷达的冗余覆盖进行环境探测,开发了基于单车的全面无人驾驶系统。
二、车辆、基础设施及全套管理系统为主的解决方案
由于无人驾驶应用场景和量产目标方向更加细化,近几年以车辆、基础设施及全套管理系统为主的针对泊车或其它特定场景解决方案开始大量发展。奔驰联手博世在2017年发布了基于云、环境传感器、车辆和手机端的“无人驾驶代客泊车”系统。北汽也早在2017年就发布了基于云、中控、环境传感器、车辆和手机端的全套无人驾驶系统,也包含“无人驾驶代客泊车”这部分内容;禾多科技、欢腾智能等国内公司也在后续发布了的网联自动驾驶泊车系统,车辆系统可与停车场设施和云端进行通信,可实现手机招车、自动泊车。系统解决方案针对特定场景,通过增加辅助和管理设施,降低车辆传感器的需求,极大地降低了无人驾驶车辆的单车成本。
奔驰“无人驾驶代客泊车”系统解决方案:在停车场内的安装环境传感器,监控车辆的行驶路径和周围环境,引导车辆行驶到车位;车辆能够安全地把停车场基础设施发出的指令转化为驾驶操作指令,并在必要时及时制动汽车;一键呼叫和一键停车功能,通过手机APP指挥车辆无人驾驶自动接泊和自动停车;连接基础设施和车辆的用户管理界面(HMI),对车辆控制和环境传感器匹配做出必要调整。
北汽对“无人驾驶代客泊车”系统解决方案进一步升级,对北汽“无人驾驶代客泊车”进行技术分解,可以简单分为五个部分:
(1)云管理平台,对车辆信息、智能环境设施信息、手机APP接口和用户等多数据进行处理统一管理,实现实时监控、订单管理、车辆管理。构建全局地图,根据众多自动驾驶汽车汇总上来的各种信息及运营要求,全局调配车辆,进行实时动态的自动驾驶车辆全局路径规划,对车辆提供控制策略,下达控制命令,对车辆宏观路径规划和行驶路径下发,在必要情况下发出预警。并且实现运营数据的存储和分析。
(2)中控系统:中控系统由计算机作为云管理平台前端显示终端,调用服务器数据并将其显示在大屏幕上。界面显示目标场景地图、车辆运行的目标路线图以及行驶轨迹,用户可以点击车辆图标,调用车辆信息,在弹出窗口中查看该车的定位信息、车速、行驶里程、剩余电量等车辆状态信息和影音监控信息,通过影音监控信息查看车辆内和车辆外情况,发现异常问题。
(3)手机APP,与车辆租赁系统结合,实现生成订单、呼叫车辆、结束订单等功能。客户端可通过此APP发送订单进行召车、还车和无人驾驶路线乘坐;管理端APP用于对车辆、智能设施和客流统一管理,对车辆状态监控,处理车辆异常状况。
(4)智能驾驶车辆,接收到自动驾驶信息后,开启自动驾驶模式,进行局部路径规划,车辆从停车场自动驾驶至乘车区,乘客上车后从乘车区自动行驶到下车区,乘客下车后车辆自动驾驶回停车场停车,车辆行驶过程中遇障碍物后会停车或绕行。由于采用了系统解决方案,传感器只需采用超声波、摄像头等价格比较低的解决方案,在环境辅助设施和云管理平台辅助下,就可以完成自动驾驶。
(5)智能环境设施,智能环境设施辅助智能驾驶,监控车辆的行驶路径和周围环境,引导车辆行驶到车位,协助车辆进行定位。
由少量维护人员在中控室监控,根据情况对整套系统进行管理、车辆维护和异常状况处理。
北汽“无人驾驶代客泊车”运营解决方案,通过云平台和路边智能设施对车辆状态全程监控和管理,实现手机终端、智能车辆、云平台、中控系统、智能环境设施方案的全面设计、开发和体验,在行业内达到领先水平。
2018年北京车展期间,北汽集团已经集中展示新能源无人驾驶共享汽车技术和相关运营管理平台,共出动10辆无人驾驶汽车,4种车型提供体验服务。实现手机对无人驾驶车辆下单、车辆从停车场自动驾驶至乘车区、车辆自动载人进行无人驾驶体验、车辆自动驾驶回停车场,云平台和路边智能设施对车辆状态全程监控。很多政府和媒体人员对此技术方案深入体验。
而“无人驾驶代客泊车”方案,是北汽展示的成熟无人驾驶全套技术方案的一部分。
从当前的状态来看,“无人驾驶代客泊车”技术路线已经从汽车智能化为主的单一技术路线扩展到汽车智能化为主的解决方案和车辆、基础设施及全套管理系统为主的解决方案两个技术路线并行发展。作为最有可能让自动驾驶落地的应用场景,考虑整体技术方案、标准和成本综合因素,“自主代客泊车”距离真正的大规模产业化还有一段路要走。但从另外一个角度上,随着“自主代客泊车”技术日趋成熟,可以结合共享租车开始小规模落地,解决消费者实际应用痛点,伴随着成本的下降和技术的进一步优化,将该应用从点向面全面推开。