(文章轉(zhuǎn)載自:cnbeta網(wǎng)站)
過(guò)去 20 年中,車(chē)載通訊系統(tǒng)一直是汽車(chē)基本的安全通信和交通管理方式,但現(xiàn)在新款傳感器逐漸開(kāi)始普及,為車(chē)主換來(lái)了更棒的連接和更安全的駕駛體驗(yàn)。汽車(chē)用上無(wú)線通訊技術(shù)后,應(yīng)用開(kāi)始支撐基本安全、交通效率和互聯(lián)網(wǎng)接入等功能,車(chē)輛在 V2V 模式和 V2I 模式下實(shí)現(xiàn)了直接通信。同時(shí),連接還成了自動(dòng)駕駛車(chē)輛集成大量傳感器的自然補(bǔ)充。
由于自動(dòng)化水平的不同,市場(chǎng)上的自動(dòng)駕駛車(chē)輛也各不相同。有些車(chē)輛雖然有自動(dòng)駕駛功能,但駕駛員卻要全程緊握方向盤(pán);但另一個(gè)極端的自動(dòng)駕駛,是沒(méi)有方向盤(pán)。在這兩種極端情況之間,駕駛員可以選擇是否介入。
舉例來(lái)說(shuō),自動(dòng)駕駛程度較低的汽車(chē),只會(huì)在危險(xiǎn)時(shí)刻提醒駕駛員潛在碰撞將要發(fā)生,而自動(dòng)駕駛程度較高的汽車(chē),則會(huì)自動(dòng)剎車(chē)并作出躲避。
需要注意的是,即使自動(dòng)駕駛程度很高,汽車(chē)也不能脫離通信系統(tǒng)而存在,因?yàn)橄雽?shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛,如果沒(méi)有高精地圖,那就很難實(shí)現(xiàn)。這就意味著汽車(chē)要實(shí)時(shí)從地圖服務(wù)器獲取最新的數(shù)據(jù)。
車(chē)載傳感器
支持汽車(chē)自動(dòng)駕駛的傳感器包括車(chē)載雷達(dá)、視覺(jué)攝像頭和激光雷達(dá)系統(tǒng)。
其中雷達(dá)主要用在自動(dòng)巡航控制、碰撞預(yù)警、并線輔助和泊車(chē)等功能上;視覺(jué)攝像頭則負(fù)責(zé)倒車(chē)安全、盲區(qū)監(jiān)控、防疲勞和車(chē)道保持等功能;激光雷達(dá)的主要任務(wù)則是提供高精地圖信息,以便汽車(chē)完成自動(dòng)導(dǎo)航并及時(shí)發(fā)現(xiàn)行人和自行車(chē)。
對(duì)全自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō),這些技術(shù)至關(guān)重要。
舉例來(lái)說(shuō),特斯拉使用視覺(jué)攝像頭來(lái)完成高速公路上的自動(dòng)駕駛,而谷歌則力求精確,主要依靠激光雷達(dá)和 3D 地圖數(shù)據(jù),同時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)則負(fù)責(zé)探測(cè)其他車(chē)輛和障礙物。
需要注意的是,這些技術(shù)的作用范圍要看硬件配置和部署場(chǎng)景。如果在郊區(qū)行駛,雷達(dá)的作用范圍可達(dá) 200 米,激光雷達(dá)也有 35 米,視覺(jué)攝像頭則為 30 米。如果換到城市環(huán)境,由于交通擁堵、障礙物眾多,這些硬件的探測(cè)范圍就會(huì)縮到至幾米。
最重要的是,這些外部傳感器會(huì)受制于它們的“視力”,如果加上通訊,車(chē)輛的傳感范圍則會(huì)大幅提升,因?yàn)樗拿姘朔降能?chē)輛都能給它提供重要信息。
當(dāng)然,自動(dòng)駕駛車(chē)輛到底要交換什么數(shù)據(jù)目前還沒(méi)定論,如果數(shù)據(jù)傳輸速率較低,汽車(chē)間恐怕只能交換那些經(jīng)過(guò)精細(xì)處理的數(shù)據(jù)了。
舉例來(lái)說(shuō),一輛車(chē)上的傳感器如果探測(cè)到一輛自行車(chē),會(huì)將其位置和速度傳給了其他車(chē)輛。如果傳輸速率高,它發(fā)送的可能就是處理較少的原始信息,其他車(chē)輛則需要根據(jù)自己傳感器搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理。也就是說(shuō),擁有高速率和低延遲的通訊系統(tǒng)就能讓處理和未處理的信息進(jìn)行快速交換。
下圖是汽車(chē)傳感器及其相關(guān)數(shù)據(jù)摘要,其中也涉及各種傳感器所需的傳輸速率對(duì)比。
專(zhuān)用短程通訊技術(shù)(DSRC)主要為交換基礎(chǔ)安全信息和為交通管理提供應(yīng)用而生,該技術(shù)可同時(shí)支持 V2V 和V2I。經(jīng)過(guò) 20 年的發(fā)展,DSRC 現(xiàn)在已經(jīng)在開(kāi)始在美國(guó)的新車(chē)型上部署了。不過(guò),要想大規(guī)模普及這種技術(shù),還需要政府授權(quán)。
眼下,DSRC 能支持的數(shù)據(jù)速率還很低,每秒傳輸幾兆而已。此外,DSRC 技術(shù)并不支持原始傳感器數(shù)據(jù)的交換,而這類(lèi)數(shù)據(jù)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)至關(guān)重要。
隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,蜂窩通訊也成了車(chē)輛間交流的新方式,車(chē)輛可直接利用 D2D 模式或通過(guò)蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施在850 MHz,1800 MHz 或 2100 MHz 三個(gè)頻段進(jìn)行通信。
通過(guò) D2D 模式,在 LTE-A 網(wǎng)絡(luò)下基站將幫助車(chē)輛完成發(fā)現(xiàn)和溝通的任務(wù)。不過(guò),即使在 LTE-A 網(wǎng)絡(luò)下,D2D 的傳輸速率也有限制,因?yàn)槠湫诺罓顟B(tài)信息不夠準(zhǔn)確,這對(duì)移動(dòng)設(shè)置會(huì)產(chǎn)生影響。4G 網(wǎng)絡(luò)通訊較為依賴(lài)基礎(chǔ)設(shè)施,但在中高速行駛時(shí)傳輸速率還是會(huì)降到每秒幾兆。
下圖展示了 DSRC 和 LTE-A 用在 V2V/V2I 通訊時(shí)的傳輸速率對(duì)比??紤]到自動(dòng)駕駛時(shí)車(chē)輛每小時(shí)能生成 1 TB 的數(shù)據(jù),因此兩項(xiàng)技術(shù)都無(wú)法滿足聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛數(shù)據(jù)交換的需要。
傳感器面臨的挑戰(zhàn)如今,5G 成了業(yè)內(nèi)眼中自動(dòng)駕駛的好搭檔,新一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用包括車(chē)輛自動(dòng)化、交通規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)和資訊娛樂(lè)等。
確實(shí),5G 網(wǎng)絡(luò)上馬后,延遲會(huì)低上十倍,而帶寬則會(huì)增長(zhǎng)十倍,因此非常適合應(yīng)用在汽車(chē)上。此外,5G 網(wǎng)絡(luò)特有的毫米波技術(shù)能提供高速數(shù)據(jù)傳輸,原始傳感器數(shù)據(jù)也不在話下。
需要注意的是,高速率資訊娛樂(lè)應(yīng)用、聯(lián)合通訊和雷達(dá)未來(lái)都會(huì)集中在毫米波這一頻率。在毫米波鏈接狀態(tài)下,車(chē)輛和行人可能會(huì)阻斷主要通訊路徑,同時(shí)樹(shù)木和建筑等靜態(tài)實(shí)體也會(huì)產(chǎn)生阻擋效應(yīng)。
假設(shè)基站搭載了不同的傳感器,如雷達(dá)和攝像頭,就可以通過(guò)傳感器的結(jié)合與機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)探測(cè)潛在的障礙物和相關(guān)的移動(dòng)物體來(lái)幫忙配置通訊鏈接,并提升 V2I 通訊的表現(xiàn)。機(jī)器學(xué)習(xí)算法會(huì)利用過(guò)去的通訊性能數(shù)據(jù)將特殊的雷達(dá)反饋?zhàn)R別為障礙。
舉例來(lái)說(shuō),在與靜態(tài)環(huán)境地圖進(jìn)行結(jié)合后,得出的信息會(huì)成為算法生成的“養(yǎng)料”,該算法可以預(yù)測(cè)車(chē)輛行駛中將遇到的不同形式的障礙。算法得出的障礙預(yù)測(cè)結(jié)果可反饋到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)端,這樣基礎(chǔ)設(shè)施就能對(duì)車(chē)輛起到提醒作用。
除此之外,傳感器和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的結(jié)合還能讓交通運(yùn)行中心發(fā)掘更多與交通環(huán)境相關(guān)的信息,同時(shí)它們還能不斷提升交通信號(hào)和規(guī)劃方面的服務(wù)。
除了以上各個(gè)方面,精確定位也是自動(dòng)駕駛車(chē)輛導(dǎo)航時(shí)的關(guān)鍵因素。
標(biāo)準(zhǔn)的 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng),即使在多路徑情況下,精確度也只能保持在 2 到 3 米之內(nèi),但這樣的精度用在自動(dòng)駕駛上完全不夠,自動(dòng)駕駛的精確度至少要達(dá)到分米或者厘米級(jí)別,這樣車(chē)輛才能與其他物體保持安全距離。
即使我們實(shí)現(xiàn)了高精定位,在城市里也會(huì)遭遇“城市峽谷”效應(yīng)(高層建筑間)。同時(shí),能完成高精度定位的 GPS 傳感器現(xiàn)在還相當(dāng)昂貴。要想解決這些挑戰(zhàn),我們就必須使用汽車(chē)其他傳感器采集到的數(shù)據(jù)或者用道路基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的 GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行校正,這樣才能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)厘米級(jí)精確定位。
還有一點(diǎn),在車(chē)輛自動(dòng)駕駛程度和通訊能力有差別的環(huán)境下,挑戰(zhàn)也會(huì)相當(dāng)巨大。想解決這一挑戰(zhàn),我們可以在基站安裝傳感器,隨后這些傳感器采集到的信息會(huì)直接傳遞給聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛,讓它們對(duì)非聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛和非機(jī)動(dòng)車(chē)產(chǎn)生態(tài)勢(shì)感知。
這種依靠基礎(chǔ)設(shè)施的方式,即使在大多數(shù)車(chē)輛都沒(méi)有通訊能力時(shí)也能穩(wěn)定工作,同時(shí)全自動(dòng)駕駛汽車(chē)也能借助它更高效地通過(guò)十字路口。
*蜂窩網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的交通運(yùn)輸愿景這樣的方式(如上圖)將圍繞 5G 網(wǎng)絡(luò)完成,因?yàn)槠淠繕?biāo)就是提供更快的傳輸速率。同時(shí),下圖的愿景也正是傳感器、機(jī)器學(xué)習(xí)和通訊等技術(shù)的結(jié)合。
新的戰(zhàn)略研究計(jì)劃
德克薩斯大學(xué)最近推出了新的戰(zhàn)略研究計(jì)劃,負(fù)責(zé)推動(dòng)該計(jì)劃的是德克薩斯大學(xué)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和通信集團(tuán)(SAVES),它的目標(biāo)就是解決下一代聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛遇到的挑戰(zhàn)。
SAVES 為先進(jìn)車(chē)輛通訊系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施、傳感器技術(shù)等設(shè)計(jì)了一個(gè)通用框架。同時(shí),SAVES 還邀請(qǐng)通訊和汽車(chē)界的公司齊聚一堂,與擅長(zhǎng)無(wú)線通訊、機(jī)器學(xué)習(xí)和交通的學(xué)者們進(jìn)行了一番交流。
借助自己強(qiáng)大的影響力,SAVES 還成功拉美國(guó)交通部“入伙”,它的“籌碼”就是數(shù)據(jù)支持的交通運(yùn)營(yíng)和管理系統(tǒng)(DSTOP)與德州交通部門(mén)資助的多個(gè)項(xiàng)目。
SAVES 的強(qiáng)悍之處在于它們的無(wú)線性能指標(biāo)(如數(shù)據(jù)傳輸速率)和交通運(yùn)輸指標(biāo)(如交通效率和安全)。
最近,該團(tuán)隊(duì)在開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)理論、算法上做了不少實(shí)驗(yàn),其中一個(gè)研究方向是為了建立傳感器輔助通訊技術(shù)的基礎(chǔ),并利用這一基礎(chǔ)在毫米波 V2X 通訊中完成訓(xùn)練。
另一個(gè)研究方向則是毫米波車(chē)載通訊基礎(chǔ)理論的研究,他們對(duì)最優(yōu)波束寬度和光束的相干時(shí)間對(duì)其進(jìn)行了調(diào)查,成績(jī)斐然。
在一系列實(shí)驗(yàn)中,SAVES 充分利用了美國(guó)國(guó)家儀器公司的設(shè)備,其中包括毫米波原型產(chǎn)品、雷達(dá)測(cè)試和測(cè)量工具。在信道測(cè)量中,它找來(lái)了豐田信息技術(shù)中心和國(guó)家儀器公司來(lái)幫忙。
同時(shí),一款混合型毫米波 MIMO 原型系統(tǒng)也得到了有效開(kāi)發(fā),SAVES 的目的就是測(cè)試自研混合型預(yù)編程和信道預(yù)估算法。
在國(guó)家儀器公司的設(shè)備之上,SAVES 還成功開(kāi)發(fā)了聯(lián)合毫米波通訊與雷達(dá)原型產(chǎn)品。除此之外,在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之上完成數(shù)據(jù)融合也是研究的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。
總結(jié)
5G 和毫米波通訊無(wú)疑會(huì)成為下一代傳感器密集型自動(dòng)駕駛車(chē)輛的標(biāo)配,而高速率連接對(duì)于傳感器數(shù)據(jù)交換則至關(guān)重要,該技術(shù)能擴(kuò)大車(chē)輛傳感器的探測(cè)范圍,讓車(chē)輛所做的決定更加安全。
傳感能力將成為車(chē)載系統(tǒng)性能的分水嶺,而傳感器數(shù)據(jù)不但能提升車(chē)輛安全和交通效率,還能直接反哺通訊系統(tǒng),在低成本的情況下就能建立毫米波鏈接。
基礎(chǔ)設(shè)施不但是通訊的載體,它還成了傳感器和數(shù)據(jù)平臺(tái),它采集的數(shù)據(jù)將用于實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)、交通網(wǎng)絡(luò)控制和規(guī)劃上。
不過(guò),前途并非一片光明,在前進(jìn)的道路上我們還有許多挑戰(zhàn)需要面對(duì)。
- 蜜度索驥:以跨模態(tài)檢索技術(shù)助力“企宣”向上生長(zhǎng)
- 長(zhǎng)安汽車(chē)前瞻布局再深化:5年200億競(jìng)速低空經(jīng)濟(jì)
- 日媒稱(chēng)本田和日產(chǎn)將開(kāi)始進(jìn)行合并談判,應(yīng)對(duì)電動(dòng)車(chē)競(jìng)爭(zhēng)
- 比亞迪海豹獲評(píng)2024-2025日本年度風(fēng)云車(chē)“十大最佳車(chē)型”獎(jiǎng) 中國(guó)品牌首次
- 11月我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)同比增長(zhǎng)11.1%和11.7% 新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占比達(dá)45.6%
- 一定紅開(kāi)啟電混越野新時(shí)代 最強(qiáng)泛越野坦克500 Hi4-Z預(yù)售價(jià)37.98萬(wàn)元
- 蘿卜快跑宣布獲批香港首個(gè)自動(dòng)駕駛牌照
- 鴻蒙智行尊界S800正式亮相,預(yù)計(jì)售價(jià)100-150萬(wàn)開(kāi)啟預(yù)訂
- 華為與江淮強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,尊界S800在華為Mate品牌盛典正式亮相
- 尊界S800時(shí)代旗艦亮相華為Mate品牌盛典,鴻蒙智行“四界”陣容齊聚
- 智界新S7驚艷登場(chǎng),售價(jià)22.98萬(wàn)元起
免責(zé)聲明:本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿,凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息,均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性,但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性,讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí),并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏,概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí),應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書(shū)面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明,并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后,將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí),溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開(kāi)相關(guān)鏈接。