AI与自动驾驶:未来出行还有多远?

卓乎 2023-12-20 18:34:34

欢迎阅读本篇文章,我们将带您走进人工智能(AI)与自动驾驶的未来世界,探讨这两大技术如何改变我们的出行方式。

一、自动驾驶技术简介

自动驾驶技术是一种先进的汽车技术,旨在通过集成多种传感器和计算机视觉技术,让汽车在无需人为干预的情况下,实现自主驾驶。这项技术主要依赖于AI算法和数据处理能力,以实现对周围环境的实时感知和决策。

首先需要说明自动驾驶和智能辅助驾驶是两种不同的技术,它们在功能和用途上有着明显的区别。自动驾驶是一种完全自动化的驾驶技术,它可以在不需要人类干预的情况下,自主完成车辆的行驶、避障、规划路线等任务。这种技术通常需要大量的传感器、高精度地图、复杂的算法等支持,以实现高度自主的驾驶。

而智能辅助驾驶则是一种半自动化的驾驶技术,它可以在需要人类干预的情况下,通过传感器、算法等辅助手段,帮助人类驾驶员更好地控制车辆。这种技术通常可以提供一些基本的驾驶辅助功能,如自动泊车、自适应巡航、车道偏离预警等。

简单来说,自动驾驶是一种完全自主的驾驶方式,而智能辅助驾驶则是一种半自动化的驾驶方式。在自动驾驶中,车辆可以完全自主地行驶,而不需要人类的干预;而在智能辅助驾驶中,车辆仍然需要人类的干预,但可以通过辅助手段帮助人类驾驶员更好地控制车辆。

自动驾驶技术的原理主要包括以下四个方面:

传感器融合:通过多个传感器(如雷达、激光雷达(LiDAR)、摄像头、超声波传感器等)采集车辆周围的信息,并将这些信息进行融合,形成对环境的全面感知。

计算机视觉:通过图像处理和模式识别技术,让汽车能够“看懂”周围的环境,例如识别行人、车辆、交通信号等。

路径规划:根据当前车辆的位置和目标位置,规划出一条安全的行驶路径。这需要考虑交通法规、道路条件、其他车辆和行人的动态等因素。

实时控制:通过控制算法和执行器,将规划好的路径转化为车辆的实际运动,从而实现自动驾驶。

下面简单介绍一下,大家经常听到L3,L4是什么概念?

自动驾驶公认的两个等级都是来自美国,一个是美国国家交通安全管理局制定(NHTSA),另一个则是美国汽车工程师协会制定(SAE),其中NHTSA分为5个等级,SAE分为6个等级,就拿常用的SAE标准来说L0-L6,通俗的说L1,L2可以适当松手或离脚,L3可以不用双手和脚,L4完全脱离手脚,L5手脚放开都可以。下面看下具体的几个等级的定义:

L0级无自动化

L0级非常好理解,顾名思义驾驶员就是整台车的主导者,最基本的油门,刹车,方向盘,以及其它一系列操作都需要手动操作,但可以拥有碰撞预警,车道偏离,甚至是主动刹车这些安全配置来辅助驾驶员。

L1级驾驶辅助

这个级别其实很早就已经在车辆上实现了,但车辆仍然是驾驶员为主导,这个级别应用最广的就是ACC自适应续航,车道保持和自动泊车等,主要目的就是在单一方向道路行驶时,辅助驾驶员驾驶,不过需要驾驶员时刻注意道路情况做好随时接管车辆的准备。

L2级部分自动化

L2级是最近几年搭载比较多的一个等级,大概意思就是车辆具备了自动驾驶的基本,但车辆主导者还是驾驶员,不仅在单一道路上,高速路段,拥堵路段都可以实现,除此之外还可以在规定的速度内车辆能与前车主动保持安全距离,当车辆发生偏移时,车辆本身也会主动修正方向,虽然现在这个级别车辆有些会配备激光雷达,理论上也能实现自动驾驶,但是并不具备驾驶员完全松手脱离,L2级别也是厂家宣传最多的诱导最多的一个级别。

L3级有条件自动化

达到这个级别后,在一些特定环境下是可以实现自动驾驶的,不过这并代表就可以完全交给车辆,驾驶员还是需要时刻关注车辆状态,做好接管准备,比如奥迪A8就可以实现,在道路拥堵,有车道线等因素,以60公里的速度实现自动驾驶,如果车辆超过了60公里,会预留10秒左右的缓冲时间,提示驾驶员来接管车辆,如果在这期间没有接管车辆,车辆会自己缓慢降速直到停住,并且会打开双闪,从奥迪A8中就可以看出,L3级已经可以实现车辆本身的自动驾驶,但如果不符合开启条件下是不能激活自动驾驶的。

L4级高度化自动驾驶

L4级可以实现不需要驾驶员监控的自动驾驶,不过还是需要特定的道路条件才能实现,比如当L3级不满足系统运行环境时,会提示驾驶员来接管车辆,而L4级则会将车辆靠边停下,简单说就是只要满足L4级自动驾驶条件,车辆驾驶可以完全交给车辆本身,不需要驾驶员干涉。

L5级完全自动化

L5级自动驾驶出现在电影里的次数还是比较多的,也是每个车企最理想的自动驾驶状态,在任何情况下,任何路况,任何地方,都不需要驾驶员,完全实现车辆自动驾驶,夸张点说可以不用安装方向盘,油门刹车这些。

目前的技术达到了L4级,但还没有实现L5级完全自动化。

二、自动驾驶技术发展历程

自动驾驶技术发展大致经历了下面几个时期:

2016年-2018年:主要是三大传感器的融合使用,传感器和视觉解决方案的融合促进实现自适应巡航、自动紧急制动等部分自动驾驶(PA)功能,以及辅助网联信息交互。

2017年-2019年:高精度地图的成熟是关键,实时路况的更新和更丰富的路况信息加速实现车道内自动驾驶、全自动泊车等有条件自动驾驶功能,以及部分网联信息协同感知。

2019年-2022年:车载通讯模块、互联网终端、通信服务的成熟,5G网络建设的部署完成和商业化,V2X信息交互低延迟要求共同推动网联化的加速,实现更复杂路况(近郊)的全自动驾驶。

2022年-2025年:决策芯片和算法的成熟,随着人工智能嵌入式落地智能终端,FGPA通用架构向ASIC专用架构的转变,算法和芯片设计的协同发展,实现全区域的无人驾驶等高级(HA)/完全自动驾驶(FA)功能和网联协同决策控制的功能。

在这个过程中,一些公司在关键技术的研发上取得了突破,例如沃尔沃、特斯拉、谷歌的Waymo等。例如,沃尔沃在2016年推出了Drive Me项目,并在瑞典哥德堡的公共道路上进行了自动驾驶汽车的测试。特斯拉在自动驾驶技术方面也有显著的贡献,其Autopilot系统被广泛认为是自动驾驶技术的先驱之一。谷歌的Waymo则是最早开始研发自动驾驶技术的公司之一,其在传感器融合、高精度地图和人工智能算法等方面都有重要的突破。

Waymo:作为谷歌的子公司,Waymo是最早投入自动驾驶技术研发的企业之一。其技术路线以激光雷达(LiDAR)为主,通过高精度三维地图和复杂的传感器融合技术实现自动驾驶。Waymo已经在美国几个城市进行了商业化运营,但仍然面临一些法律和伦理问题。

特斯拉:特斯拉的自动驾驶技术Autopilot走的是一条不同的路线。它依赖于先进的计算机视觉技术和机器学习算法,以及车载摄像头和雷达等相对低成本的传感器。特斯拉的技术在不断升级和改进,已经在全球范围内得到了广泛应用。

Uber:Uber与沃尔沃合作开发了L4级别自动驾驶出租车,并在美国进行了商业化运营。Uber的技术路线以计算机视觉和机器学习为主,结合高精度地图和传感器融合技术。然而,Uber在自动驾驶技术上遭遇了几次重大事故,导致其研发进程受到了一定影响。

沃尔沃:沃尔沃自动驾驶技术采用了全栈自研的软件方案,并结合了Luminar激光雷达和DUS驾驶员感知系。硬件组件非常核心的是Luminar激光雷达,该雷达在反射率10%的条件下,该激光雷达技术有超过人眼视距范围的250米的探测能力,可以帮助用户在高速驾驶时,提前感知危险并采取制动。预计这项技术可以减少重大伤亡事故20%,并最多提升9%的车辆碰撞避免比例。

百度:作为中国最大的互联网公司之一,百度也在积极研发自动驾驶技术。百度的Apollo计划旨在打造一个开源的自动驾驶平台,与全球合作伙伴共享技术成果。百度采用多传感器融合和深度学习等技术,实现了高精度地图、定位、感知等功能。

华为: 华为的自动驾驶技术是全套高阶自动驾驶解决方案(ADS)。在硬件配置上,华为ADS解决方案包括3个激光雷达(左前、右前以及中间)、13个摄像头、6个毫米波雷达、1个车顶惯导和1个域控制器。华为的自动驾驶解决方案在硬件层面主要集中于计算平台与传感器两个方面。其中,激光雷达通过发射激光束并测量反射回来的时间,可以获取周围环境的精确三维信息。摄像头则可以获取周围环境的彩色信息,适用于车辆行驶中的各种场景。毫米波雷达具有较远的探测距离和较好的穿透性,适用于恶劣天气条件下的行驶。车顶惯导则可以提供车辆的姿态信息和行驶方向,辅助导航和路径规划。软件算法基于华为的智能驾驶操作系统AOS和VOS,以及MDC Core等核心组件。

三、自动驾驶技术的应用案例

自动驾驶技术在不同领域已经有了广泛的应用案例,以下是几个典型的例子:

出租车服务:Waymo和Uber等公司在美国提供了自动驾驶出租车服务,乘客可以通过手机应用程序预约车辆。这种服务节省了人力成本,提高了效率,并减少了因人为因素导致的事故。

物流配送:自动驾驶卡车和配送车已经被用于物流和电商领域。例如,亚马逊、UPS等公司都在使用自动驾驶车辆进行货物配送。这种应用提高了物流效率,降低了运输成本,并减少了人力短缺等问题。

公共交通:一些城市已经开始试验使用自动驾驶公交车和地铁列车。这种应用可以优化公共交通线路规划,提高运输效率,并减少因人为因素导致的延误和事故。

四、未来出行的展望

自动驾驶技术的发展给我们的未来出行带来了无限的可能性。以下是一些可能出现的未来出行场景:

共享出行:自动驾驶技术的普及将进一步推动共享出行的普及。人们无需拥有自己的车辆,只需通过手机应用程序预约自动驾驶车辆,即可实现高效、便捷、环保的出行。这将减少城市交通拥堵和空气污染,同时降低人们的出行成本。

智能交通:自动驾驶车辆将与智能交通系统相结合,实现更加高效和安全的交通出行。例如,通过高精度地图和传感器融合技术,车辆可以实时感知周围交通情况,自动调整行驶速度和路线,以实现最优的交通流。这将减少交通拥堵和事故,提高道路使用效率和安全性。

无人驾驶汽车:随着技术的不断进步,未来可能会出现完全无人驾驶的汽车。这种汽车无需人为干预,能够自主感知、决策和执行,实现真正的无人驾驶。这将为人们提供更加便捷、安全和高效的出行方式。

电动汽车的普及:自动驾驶技术将进一步推动电动汽车的普及。电动汽车具有环保、节能和低维护成本等优势,与自动驾驶技术相结合,将为人们带来更加优质的出行体验。

五、自动驾驶还面临的问题

当前自动驾驶技术还面临下面的这些问题:

1.技术可靠性问题:

自动驾驶技术的可靠性是一个非常重要的问题,因为任何技术故障都可能导致安全事故。目前,自动驾驶技术还存在一些技术瓶颈,例如传感器融合技术的稳定性、软件算法的可靠性、高精地图的准确性等方面。这些技术问题可能导致自动驾驶车辆在行驶过程中出现误判、误操作等问题,从而带来安全隐患。

此外,自动驾驶技术还需要应对各种复杂的环境和路况,例如城市交通、高速公路、雨雪天气等等。在这些情况下,自动驾驶技术的可靠性也面临着极大的挑战。

2.法律和监管框架问题:

自动驾驶技术的法律和监管框架还需要进一步完善,因为现有的法律和规定可能无法满足自动驾驶技术的需求。例如,在责任归属、保险制度、道路测试等方面,都需要制定相应的法规和规定。此外,各国之间的法律差异也可能对自动驾驶技术的跨国推广造成障碍。

3.道路基础设施问题:

自动驾驶技术需要依赖于高精度地图和道路基础设施的支持。然而,现有的道路基础设施可能无法满足自动驾驶的需求。例如,缺乏道路标志识别、交通信号灯识别等问题,这可能会影响自动驾驶车辆的行驶安全和性能。此外,道路基础设施的维护和管理也是一个重要的问题,因为损坏或老化的基础设施可能会对自动驾驶车辆造成干扰或障碍。

4.用户接受度问题:

自动驾驶技术的用户接受度是一个重要的问题。目前,许多用户对自动驾驶技术还持有怀疑态度,他们可能担心安全问题、隐私泄露等等。因此,提高用户对自动驾驶技术的信任度和接受度是至关重要的。这需要不断加强技术研发和测试,同时加强公众宣传和教育。

5.经济成本问题:

自动驾驶技术的研发和应用需要大量的资金投入。目前,自动驾驶技术的成本仍然较高,这可能会限制其广泛应用和推广。因此,降低自动驾驶技术的成本是至关重要的。这可以通过优化传感器、计算平台等硬件设备,以及优化软件算法等方式来实现。此外,政府和企业也可以提供一定的资金支持,以促进自动驾驶技术的发展和应用。

六、最后

虽然现有的自动驾驶技术还处在一个更新升级迭代的过程中,还没法完全取代人类,但是小编相信随着AI技术的快速迭代发展,AI与自动驾驶技术的结合将深刻改变我们的出行方式。通过不断的技术创新和应用探索,我们可以期待在未来实现更加智能、高效、安全和环保的出行。这不仅将改变我们的生活方式,也将为整个社会带来巨大的经济和社会效益。让我们一起期待这个未来的到来!

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