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自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的定海神針—慣性測(cè)量單元

2021-03-26 09:21:25來(lái)源：蓋世汽車(chē) 閱讀量：152 評(píng)論

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導(dǎo)讀：目前自動(dòng)駕駛汽車(chē)尚處于測(cè)試階段，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化依舊困難重重，而且，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的傳感器解決方案仍存有爭(zhēng)議。

　　業(yè)界對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)何時(shí)開(kāi)始商用化的預(yù)測(cè)從未停止。是2021年？2025年？還是2030年…
 
　　事實(shí)上，L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)已經(jīng)出現(xiàn)。在美國(guó)亞利桑那州鳳凰城的路上，數(shù)十輛Waymo One旗下自動(dòng)駕駛汽車(chē)已經(jīng)投入試運(yùn)行。為了安全起見(jiàn)，車(chē)內(nèi)配有一名備用司機(jī)。但隨著技術(shù)的優(yōu)化和升級(jí)，司機(jī)、方向盤(pán)、剎車(chē)和油門(mén)等控制裝置將不復(fù)存在。
 
　　當(dāng)然，目前自動(dòng)駕駛汽車(chē)尚處于測(cè)試階段，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化依舊困難重重—在成本、安全性、使用壽命上都有待大幅改進(jìn)，更不用說(shuō)通過(guò)復(fù)雜的市場(chǎng)審批和監(jiān)管了。
 
　　而且，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的傳感器解決方案仍存有爭(zhēng)議。埃隆·馬斯克和特斯拉認(rèn)為不需要激光雷達(dá)，但這似乎與其他所有人的觀點(diǎn)背道而馳。
 
　　激光雷達(dá)的*問(wèn)題是成本高居不下。馬斯克認(rèn)為既然人本身不需要激光雷達(dá)來(lái)開(kāi)車(chē)，那么沒(méi)有激光雷達(dá)的人工智能系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。在特斯拉今年4月舉辦的“自動(dòng)駕駛”投資者日上，馬斯克就表示，特斯拉的Full Self Driving全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(無(wú)激光雷達(dá))將在2019年底完成開(kāi)發(fā)，到了2020年第二季度，可以讓用戶(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛；同時(shí)特斯拉計(jì)劃在2020年推出Robotaxi服務(wù)。在不久的未來(lái)，我們就會(huì)知道馬斯克本次預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
 
　　自動(dòng)駕駛系統(tǒng)傳感器概述
　　這些傳感器或多或少存在一些盲點(diǎn)，從而傳感器性能的重疊和數(shù)據(jù)的融合就顯得至關(guān)重要。例如，當(dāng)激光雷達(dá)受到惡劣天氣干擾時(shí)，雷達(dá)、紅外和可見(jiàn)光攝像機(jī)可保證汽車(chē)的安全駕駛。
 
　　GNSS(*導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的一個(gè)核心要素。GNSS通過(guò)兩種增強(qiáng)改正模式，RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))和PPP(精確點(diǎn)定位)，*地提高了GNSS的精度，將定位精度從幾米提高至幾厘米。在過(guò)去，RTK / PPP硬件成本和服務(wù)費(fèi)用較高，但新型芯片模組有望將其成本降低到大眾市場(chǎng)水平。但GNSS存在信號(hào)丟失和城市中心多路徑等問(wèn)題。
 
　　慣性測(cè)量單元(IMU)可以作為傳感器數(shù)據(jù)缺失時(shí)的有效補(bǔ)充。IMU可測(cè)量三維線性加速度和三維角速度，根據(jù)這些信息，可計(jì)算出車(chē)輛的姿態(tài)(俯仰角和滾動(dòng)角)、航向、速度和位置變化。IMU可用于填補(bǔ)GNSS信號(hào)更新之間的空白，甚至可以在GNSS和系統(tǒng)中的其他傳感器失效時(shí)進(jìn)行航位推算。
 
　　IMU的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它在任何天氣和地理?xiàng)l件下都能正常工作。作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)源，它可用于短期導(dǎo)航，并驗(yàn)證來(lái)自其他傳感器的信息，也不會(huì)因?yàn)樘鞖狻⑼哥R污垢、雷達(dá)和激光雷達(dá)信號(hào)反射或城市峽谷效應(yīng)而失效。作為一個(gè)獨(dú)立的傳感器，IMU被視為補(bǔ)充和證實(shí)其他傳感器的傳感器，即“最后的傳感器”，用于確保車(chē)輛行駛安全，并在其他傳感器受損或失效時(shí)以可控的方式使車(chē)輛停止，因此我們把IMU稱(chēng)為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的定海神針。
 
　　目前市場(chǎng)上所有配備ESC(電子穩(wěn)定控制)的車(chē)輛都已經(jīng)配備了低精度低成本的IMU，而高精度IMU雖可滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛慣性導(dǎo)航的性能要求，但過(guò)去數(shù)千美元的價(jià)格使其無(wú)法在汽車(chē)市場(chǎng)上大規(guī)模部署。
 
　　幸運(yùn)的是，就像業(yè)界在努力降低激光雷達(dá)的成本一樣，包括新納傳感在內(nèi)的諸多企業(yè)正在致力于把高精度IMU的成本降至100美元以下。
 
　　在未來(lái)的12-18個(gè)月內(nèi)，我們將會(huì)知曉：1)特斯拉能否成功地在沒(méi)有激光雷達(dá)的情況下實(shí)現(xiàn)L4級(jí)自動(dòng)駕駛；2)激光雷達(dá)、GNSS(RTK或PPP)和高精度IMU的成本能否降至大規(guī)模商用化的量級(jí)。汽車(chē)行業(yè)最激動(dòng)人心的變革即將到來(lái)，讓我們一起拭目以待！
 
　　原標(biāo)題：自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的定海神針—慣性測(cè)量單元
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