如何完全杜绝车祸?唯有自动驾驶能做到

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文/机器狗

驾驶安全问题已经是一个老生常谈的话题了,虽然不断提醒大家要注意行车安全,但悲剧仍然经常发生。不论是此前的重庆巴士坠江事故,还是兰州多车连环相撞事故,都令人触目惊心。

这两起重大事故成为了当时的热点新闻,铺天盖地的各种报道又一次将行车安全话题推向焦点。在呼吁大家进一步提高安全意识的时候,我们不妨换个角度来考虑一下问题:有没有一种可能,从技术手段出发,完全杜绝交通事故呢?

这听起来似乎不可思议,但在理论上却是可行的——因为人总有犯错的时候,一旦驾驶员犯错就有可能造成交通事故,而对于机器设备来说,只要在初始设定的时候足够完善,是有可能完全杜绝错误的。就像使用计算器计算加减乘除一样,只要将初始的运算程序完成设定,就不会有算错的可能。

如何完全杜绝车祸?唯有自动驾驶能做到

当然,人类的科技文明自然不会仅局限于无聊的加减乘除,科技也在为出行安全服务——现在各种主动或被动的安全配置已经不在少数。在我看来,所有的安全配置发展到最终形态,都会集中在一个概念上——自动驾驶。

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那么,自动驾驶真的安全吗?

相信大家心中都会有这个疑问。而且不少新闻中也报道过自动驾驶出事故的案例,所以直到今天为止,自动驾驶也还没有被法律完全允许。

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那么这是不是就代表自动驾驶不靠谱呢?当然不是,并且研究自动驾驶技术的步伐也不应该因此而减缓。我们应该对自动驾驶技术的研发有信心,坚信终有一天会实现完全靠谱且安全的自动驾驶。

听上去还是觉得心里没底?其实只要搞清楚两个问题就行了:其一,自动驾驶的原理是什么?其二,自动驾驶到底如何杜绝安全隐患?

目前的自动驾驶大致可以分为两种技术路线:

第一种是基于车辆现有雷达和传感器,以ADAS(Advanced Driver Assistance Systems高级驾驶员辅助系统)为切入点,进行的自动驾驶研究。这种技术偏向于让车辆进行即时演算,通过摄像头和雷达等车载设施的相互配合完成自动驾驶。

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第二种以V2X(Vehicle to X意为车与外界信息交互)为基础,让车辆通过移动互联网络,与周边环境建立信息通讯,从而得知实时交通状况,实现可预见性的自动驾驶。

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虽然执行手段有所不同,但两种自动驾驶的基础原理是一样的,那就是让车辆自身感知到行驶中遇到的各种情况,然后对感知到的数据进行分析验算,再结合分析验算后得出的结论规划下一步的行动,从而保证自动驾驶顺利进行。

所以说,感知-规划-行动是一个完整的效果链。一套完整的自动驾驶操作,也是由无数个“感知-规划-行动”效果链拼接而成的。

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感知规划行动路线图

再解释一下,感知就是让车辆通过各种设备感知到车身周边的环境以及车辆自身的各种状态信息。规划就是基于环境模型、车辆状态的信息,来进一步判断,并预测车下一秒加速、减速还是变道等等策略。行动就是通过刹车系统刹车,通过转向系统转向,通过动力总成来实现变档、换档或者是加速等过程。

感知-规划-行动,可以说这一套流程就是自动驾驶的基础原理。只要参与其中的所有设备足够可靠,那么这就是未来安全出行的最佳解决方案,而提出这套方案的,是一家具有百年历史的汽车产品配套供应商企业——德国科技公司大陆集团。

如何完全杜绝车祸?唯有自动驾驶能做到

目前各大汽车生产商所使用的自动驾驶方案都比较相似,所以与其说自动驾驶比拼的是各大汽车品牌的技术实力,倒不如说是在考验相关零部件供应商的技术能力。而最能体现供应商实力水准的,就是产品。

那么,什么样的产品才能致力于服务未来的安全驾驶?

从自动驾驶效果链的第一步——感知的角度出发,在感知的过程中,需要长距雷达、多功能摄像头,360度全景摄像头系统,轮速传感器等零部件来达到监测车身周边环境以及车辆自身的各种状态信息的目的。

长距雷达可持续监测前方交通情况,配合实现自适应巡航控制和自动刹车辅助等相关功能。在实际行驶中,长距雷达会随时探测车辆前方的路况,测量前车的行程状况(驾驶、制动、转向等)和自身车辆与前车的距离,并将信息反馈给车辆的中央处理器。

说白了,长距雷达就是车辆的“眼睛”,也是自适应巡航功能必不可少的配置,如果没有雷达,车辆最多只能进行简单的定速巡航,遇到障碍也不会自行制动。

如果说长距雷达是车辆监测外界的“眼睛”,那么轮速传感器就是监测车辆自身的“镜子”。在行车过程中,轮速传感器会实时监测车轮速度,遇到打滑或其他改变车轮转速的情况,会将监测到的数据及时传给车辆中央处理器,此时ABS或ESC会根据实际情况及时介入,避免意外发生。

除此之外,360度全景摄像头系统可提供车身周围360度的视图影像,协助驾驶员进行自动泊车等机动操作。这个配置非常直观:很多车辆在挂入倒挡的时候,中控台显示大屏中会出现车辆四周的影像,让倒车更加轻松和安全,而这一切都要归功于360度全景摄像头系统。

说到摄像头系统,就有必要着重提一下大陆集团的第五代车规级摄像头——MFC500系列,这个产品在今年夏天亚洲CES展上出现过,预计会在2020年实现量产。

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大陆集团的第五代车规级摄像头MFC500

该摄像头具备模块化、可扩展和互联的特性,能兼容每辆汽车的结构,拥有800万像素的分辨率和高达125度广角,可以更加及时分辨出交叉车流中的物体,并带有AI功能。应用范围广泛,被称作多功能摄像头,主要用于ADAS(高级驾驶员辅助系统)应用。

结合实际用车的场景来看,第五代车规级摄像头不但可以实时监测车辆周围的情况,而且对于突然出现在监测范围内的车辆和行人也能及时捕捉到,从而避免事故发生。

再进一步说,虽然现在很多车辆都配备了辅助驾驶的摄像头,但是由于灵敏度不够,还是会存在一定的安全隐患——比如在行车过程中,旁边车道的车辆突然变道靠近,摄像头未能及时捕捉到,那么车辆就不会采取及时的制动操作,从而导致碰撞发生。而MFC500系列则可以在瞬间捕捉到突然出现的障碍物,从而将信息准确地传递给车辆,让车辆及时减速制动。

此外,MFC500系列具备可扩展的特性,用以匹配不同功能的硬件网络,也就是说,可以在不同车型和不同的硬件网络条件下安装使用,兼容性很强。

摄像头可与环境互联,如将其连接到电子地平线和“路面数据库”系统中,便可将路面信息和路标传送到云端,有利于车辆位置定位和服务于自动驾驶的功能。

感知之后,下一步就要进行规划了。在这过程中,相关产品就是以自动驾驶L1级别的产品为主了。

之前也提到自动驾驶从L1到L5共有5个级别,其中L1又被称为驾驶员辅助系统,所有在驾驶员行驶过程中,对行车状态有干预的功能都叫驾驶员辅助比如最基本的ABS防抱死系统,以及在ABS基础上升级而来的ESC车身稳定系统,还有高速路段常用的定速巡航、ACC自适应巡航功能及LKA车道保持辅助。还是结合实际用车的场景来看,ABS和ESC会在车辆打滑失控的时候及时介入,保证车辆稳定,避免事故发生。

ACC和LKA就更加高级了——ACC会在设定好之后会让车辆以一个恒定的速度前行,遇到前方有车的情况时会进行跟车操作:前方加速也跟着加速,前方制动也跟着制动。

LKA会根据路上的标线实时监测车辆,确保车辆始终都在车道内行驶,如果出现偏差或越线的情况就会开始报警,甚至会主动介入将车辆重新调整回车道内。

除了以上的各类驾驶员辅助系统之外,在进行规划的过程中,也需要各类控制单元进行监测协调。比如车辆在行驶中如果遇到有车辆突然插入,安全域控制单元会及时分析情况并将刹车制动的指令传递给制动系统;而如果是自身车辆的发动机或变速箱等出现了突然的故障,电子控制单元会及时介入,在分析具体情况后进行下一步操作,从而消除安全隐患。

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ADCU(自动驾驶控制单元)

值得一提的是ADCU(自动驾驶控制单元),这是一款新一代的中央处理器,包含多个异构处理单元组成的网络。该设备专门用于评估和解析来自不同传感器的数据,并最终构建完整的环境模型。

控制单元在电子底盘和安全系统互连中也发挥着关键作用。通过将用于单独操作的系统互连,扩大了控制单元的作用范围。由于干预决策是以集中方式协调,因此对不同系统同时进行干预可实现相互协调。

同样,结合实际用车场景来看,ADCU就是一个车辆“大脑”,能够综合收集到的各种信息,然后经过快速分析和思考后下达精准的指令。比如,行车过程中前方突然插入车辆,MFC500系列摄像头会及时捕捉到新情况并将情况反馈给ADCU,ADCU快速分析后得出结论:减速制动,然后将指令传输至制动系统,从而保证准确无误的制动操作。

可以说ADCU是整个自动驾驶庞大系统的核心,只有这个控制单元正常运行,其他所有的部件才能协调搭配,有条不紊地工作。

在自动驾驶辅助系统和各个控制单元的监测协调下,完成了自动驾驶效果链的第二步规划,接下来就需要“行动”了。

在前文中提到行车过程中突然插入车辆,ADCU会下达减速制动的指令,而具体执行这项指令的,就是以ESC为代表的各个系统。ESC电子稳定控制系统,其中包括电子驻车制动系统和新一代固定制动钳等,可以对制动前、制动中的各种情况进行综合解析,并能够保持恒定的高制动性能,从而确保制动精准无误。相比之下,大陆集团提供的制动系统反应更加灵敏,刹车效果也更好。

道理很简单,虽然有了灵敏的监测装置和反应及时的控制单元,但如果刹车执行的速度更不上,还是会存在碰撞的可能性,而ESC就是那个“快准狠”的执行者,从感知-规划-行动的最后一环彻底消除事故发生的可能性。

如何完全杜绝车祸?唯有自动驾驶能做到

ESC示意图

当然,想要达到更好的刹车效果,除此之外,也需要反应更快,体积更小的电子制动系统。大陆集团的线控制动系统MK C1就可以达到这一目的,由于采用了“线控制动”设计,MK C1 制动系统可实现 100% 的制动能量回收。MK C1 制动系统可以在150毫秒(锁定时间)的时间里建立起锁死/抱死制动压力比现今所用的传统型系统要快一倍,这样就能达到新型高级驾驶员辅助系统对动态压力的更高要求,从而预防事故发生,并保护行人及车辆安全。

如何完全杜绝车祸?唯有自动驾驶能做到

MK C1

感知-规划-行动是大陆集团对于未来安全出行所提出的解决方案,以实现零伤亡、零伤害、零事故的愿景。我们认为,“零伤亡、零伤害、零事故”不应该仅仅是任何一家公司的愿景,而应该是我们所有人坚定相信并为之付出努力的。自动驾驶并不是空中楼阁,随着相关产品的不断完善和技术的不断成熟,安全靠谱的自动驾驶必将成为现实。

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