事實上,早在1925年就出現(xiàn)第一臺自動駕駛概念車,但為什么直至最近無人車才不再被視為科幻小說,而是眼下將實現(xiàn)的革命性科技產(chǎn)品?主要原因在于,人工智能的顯著進展,以及開發(fā)無人車的所需技術(shù)和硬件越來越便宜和普及,讓自動駕駛車終能成形。
拆解自動駕駛技術(shù)
Toyota研究機構(gòu)負責(zé)人GillPratt列出幾點和無人車相關(guān)的技術(shù)。首先是智能手機,其相關(guān)技術(shù)、低電壓計算機處理器、計算機視覺芯片和攝影鏡頭,變得“難以置信的便宜和普及”。
再者,汽車也從過去的以動力裝置為中心,轉(zhuǎn)向以計算機為中心,例如配備行車紀錄器、前后傳感器等避免撞到物體和警示駕駛的科技。此外,用來識別位置和指引方向的圖資系統(tǒng),不論是GPS定位還是GoogleMap,都已越來越精確。
深度學(xué)習(xí)讓計算機感知能力也越來越接近人類,讓無人車可識別出腳踏車和行人、號志和樹的區(qū)別。GillPratt指出,每年的“ImageNet圖像識別大賽”會考驗用深度學(xué)習(xí)算法識別圖片和影像的準確度,好幾年前,錯誤率高達30%,不過在去年,錯誤率已大幅降到低于5%。
這些關(guān)鍵的感測技術(shù)和計算能力,構(gòu)成了實現(xiàn)無人車的基礎(chǔ),很大部分也和ADAS(先進駕駛輔助系統(tǒng)系統(tǒng))用到的技術(shù)重疊。
為什么要這么多種傳感器?優(yōu)缺點互補
目前多數(shù)車商在量產(chǎn)車中配備的“自動駕駛”功能,包含特斯拉、Volvo、Mercedes-Benz、奧迪等,事實上就是搭載ADAS,若以NHTSA對自動駕駛的等級,大多介于第二到第三級。不過,Google、福特和百度,則是希望跳過“半自動駕駛”的過程,直接研發(fā)等級最高的完全自動駕駛。
NHTSA將自動駕駛車,按照自動化程度分為五等級
過去,ADAS多裝載于高階車輛,但如今已有越來愈普及的趨勢。目前ADAS系統(tǒng)包含:自動巡航系統(tǒng),即透過自動維持車速以和前方車輛保持安全距離;停車輔助系統(tǒng),讓汽車可自動將車輛停在停車位;道路偏離預(yù)警系統(tǒng),在車輛快偏離道路時警示駕駛,以及自動緊急剎車的防撞系統(tǒng)。
而在ADAS產(chǎn)業(yè)技術(shù)最領(lǐng)先的,就是位于以色列的Mobileye,全球ADAS市場約有90%都來自Mobileye。過去,特斯拉就是和Mobileye合作研發(fā),不過在特斯拉發(fā)生首起死亡車禍后,Mobileye便宣布停止雙方合作關(guān)系。今年7月,Mobileye宣布和BMW及Intel連手,合作打造全自動駕駛汽車,預(yù)計2021年量產(chǎn)。
“MIT”的先進輔助駕駛系統(tǒng)
財團法人車輛研究測試中心(ARTC)從2006年起開始研發(fā)的先進駕駛輔助系統(tǒng),并于今年10月于彰濱工業(yè)區(qū)鹿港總部展示研發(fā)成果,包含自動輔助駕駛系統(tǒng)(自動緊急剎車系統(tǒng)和車道跟隨系統(tǒng))、無線充電系統(tǒng)、停車場自動輔助駕駛系統(tǒng)及行人識別系統(tǒng),預(yù)計最快2017年裝有ADAS的自動駕駛車就能在臺灣上路實測。
ARTC指出,交通事故當中,高達九成是人為因素造成,起因于人類在長途駕駛會因過度疲勞而分心,無法百分之百注意周遭的路況與環(huán)境,造成車輛偏移車道、碰撞前方車輛等情況。為減少此類交通事故發(fā)生,車輛中心開發(fā)自動緊急剎車(AutonomousEmergencyBrakingSystem,AEBSystem)及車道跟隨系統(tǒng)(LaneFollowingSystem,LFS),讓車輛在道路行駛中,無論直線、轉(zhuǎn)彎皆能自行維持在車道內(nèi),當遇到其他車輛或行人等障礙物出現(xiàn)時,系統(tǒng)將主動介入控制剎車,以減輕事故所造成的傷害。
測試當天于高速行進情境所使用的自駕車,主要由攝影機偵測車道線,方向盤由系統(tǒng)操控,駕駛者只需操控剎車和油門,最高速可達120kph。測試當天,速度維持在60kph,當毫米波雷達偵測到5到100公尺的范圍內(nèi)有行進30kph汽車,便會啟動自動緊急剎車,大約2秒左右就能剎到10kph,待剎到一定的速度后再交由駕駛操控。
除了模擬在高速公路高速行進的情境,ARTC也展示在市區(qū)的自動駕駛情境。這臺由光達、定位系統(tǒng)和攝影機組成的自動駕駛車,在車輛偏離車道時可自動導(dǎo)回車道。
三種系統(tǒng)的作用優(yōu)先級,第一是光達,不僅可以偵測障礙物,還可以“識別”。例如,當識別出前方障礙物為汽車,車輛會選擇繞過汽車。第二是影像系統(tǒng),可偵測車道線,維持在車道間。第三是定位系統(tǒng),負責(zé)路徑規(guī)劃和轉(zhuǎn)彎,且當遇上障礙物而繞道,導(dǎo)致車輛和定位系統(tǒng)的位置差太多,定位系統(tǒng)會介入來導(dǎo)正路徑。
此外,當天也展示了停車場自動駕駛,其中運用了超音波和影像感測技術(shù)偵測障礙物、車道線和車位等周邊環(huán)境,并結(jié)合GPS、電子圖資、慣性測量組件(InertialMeasurementUnit,IMU)和輪速計,控制車輛自動進入停車位。駕駛只需透過app獲得停車信息,便能設(shè)定讓車輛自動尋找車位、停妥車輛;回到停車場后,同樣可透過app直接召換車輛自動開到所處位置。
其他展示的技術(shù)還包含車用無線充電系統(tǒng),能實時判斷金屬異物入侵與否,有效中斷無線電力傳輸,并將相關(guān)訊息發(fā)送至客戶端,避免導(dǎo)電產(chǎn)生安全問題,以提升系統(tǒng)安全性。行人識別系統(tǒng),使用視覺傳感器模塊識別,可識別出5~25公尺范圍內(nèi)的行人,未來將擴充可識別出車輛、機車和腳踏車等障礙物。搭配用來測距的雷達后,可升級為自動緊急剎車系統(tǒng)。