實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車的尖端科技

今天先進(jìn)的車載技術(shù)正在促成自福特汽車公司1903年成立以來汽車歷史上最振奮人心的革命性飛躍：汽車駕駛無需人為干預(yù)，撞車事故不復(fù)存在。雖然科技正被指控為分散駕駛?cè)藛T注意力、導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生的新罪魁禍?zhǔn)?，但它也有望打造公路安全的新時(shí)代。此類車載技術(shù)可實(shí)現(xiàn)駕駛時(shí)不做白日夢(mèng)、不打盹、不伸手拿咖啡，而且也不在高速路上邊開車邊發(fā)短信。

從駕駛員輔助到無人駕駛汽車

減少人為差錯(cuò)是汽車行業(yè)推行智能駕駛員輔助系統(tǒng)的動(dòng)力，該系統(tǒng)具有自動(dòng)泊車、車道保持、障礙物警示以及自動(dòng)加速或制動(dòng)等智能特點(diǎn)。毫不夸張地說，實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車所需的一切功能都已進(jìn)入汽車。行業(yè)現(xiàn)在的關(guān)注重點(diǎn)是軟件優(yōu)化，以期在繁忙的城市街道上根據(jù)多個(gè)傳感器的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航，這些傳感器可一次性檢測(cè)數(shù)百個(gè)對(duì)象，包括十字路口交通協(xié)管員手中的“停車” 標(biāo)牌。

“駕駛”技術(shù)

無人駕駛汽車的要求：首先要提供具有360度視野的傳感器和攝像頭圖像，同時(shí)還要有能夠分析傳感器/攝像頭輸入數(shù)據(jù)并采取行動(dòng)的智能軟件。然后是在整個(gè)系統(tǒng)中接收和分發(fā)數(shù)據(jù)，發(fā)送軟件命令給汽車電子控制裝置及致動(dòng)器的中央計(jì)算機(jī)。數(shù)字地圖和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)從A點(diǎn)到B點(diǎn)的定向和駕駛具有非常重要的作用。行駛在道路上的無人駕駛汽車不僅需要彼此通信，而且還必須與交通信號(hào)燈和收費(fèi)站等基礎(chǔ)設(shè)施通信。

奠定基礎(chǔ)

行業(yè)已經(jīng)在著手開發(fā)車對(duì)車(V2V)通信系統(tǒng)，其將實(shí)現(xiàn)用戶汽車與其他車輛之間數(shù)據(jù)的無線動(dòng)態(tài)交換。匿名交換“我在這里”數(shù)據(jù)，可根據(jù)方位、速度和位置360度全方位地感知其他車輛，從而將為我們的道路運(yùn)行方式帶來變革。駕駛?cè)藛T將根據(jù)這一數(shù)據(jù)流來感知和識(shí)別即將遇到的威脅和危險(xiǎn)，從而采取預(yù)防性措施以避免發(fā)生撞車事故。

過去幾年，美國(guó)交通部(U.S. Department of Transportation)一直在與密歇根大學(xué)交通研究所(University of Michigan’s Transportation Research Institute)在安阿伯市做“車對(duì)外界信息交換”(V2X)技術(shù)試點(diǎn)。專家認(rèn)為只要V2X部署得當(dāng)，將大幅降低汽車事故的數(shù)量，挽救生命。在投入使用時(shí)，V2X還將增加各種數(shù)據(jù)，如交通信號(hào)時(shí)限、即將遇到的彎道或障礙物、路面狀況、高速公路車道數(shù)量以及其它重要警示等。

下面我們來詳細(xì)了解一下幕后的支持技術(shù)：

• 攝像頭與傳感器

車頂傳感器和360度攝像頭將使用激光測(cè)量處于 650英尺范圍內(nèi)的各種物體的距離，從而在實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車的過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，這不僅可實(shí)現(xiàn)3D地圖，而且還可帶來“看見”危險(xiǎn)的能力。另一部攝像頭與遠(yuǎn)程及近程雷達(dá)傳感器都安裝在擋風(fēng)玻璃中，實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車前后的車輛。后置天線可接收來自GPS衛(wèi)星的地理位置數(shù)據(jù)，而超聲波傳感器則有助于處理狹小空間內(nèi)的工作。

每種傳感技術(shù)都各有優(yōu)劣。雖然都能在黑暗中良好工作，但激光雷達(dá)遙感技術(shù)先使用激光照亮目標(biāo)，然后通過分析返回的光線來測(cè)量距離，從而在特定方向提供聚焦視角，而且它還可使用雷達(dá)來實(shí)現(xiàn)更大的覆蓋范圍。此外，激光雷達(dá)技術(shù)在測(cè)量速度和距離方面優(yōu)于攝像頭，但在識(shí)別物體方面較為遜色。在較高速度下無法發(fā)揮作用的超聲波傳感器在近距離范圍內(nèi)則能發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

• Wi-Fi

Wi-Fi在汽車內(nèi)部起著顛覆性的作用，分析人士預(yù)計(jì)到2019年具備Wi-Fi功能的應(yīng)用將銳增8倍。汽車可直接升級(jí)軟件和應(yīng)用新功能。駕駛?cè)藛T不僅可利用智能移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程檢查其汽車的位置、燃油余量和行駛里程，同時(shí)還可用其接收關(guān)于汽車性能和診斷的警示。此外，Wi-Fi技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)從移動(dòng)設(shè)備到汽車信息娛樂系統(tǒng)及后座顯示器的無縫內(nèi)容傳輸。

使用最新推出的無線802.11ac標(biāo)準(zhǔn)，駕駛?cè)藛T和乘客還可輕松實(shí)現(xiàn)從移動(dòng)設(shè)備到汽車信息娛樂系統(tǒng)及后座顯示器之間的內(nèi)容傳輸及同步。

車內(nèi)Wi-Fi技術(shù)正在日益普及。就在今年，通用汽車宣布把Wi-Fi連接納入其整個(gè)產(chǎn)品線的標(biāo)準(zhǔn)配置，該連接通過其成熟的On-Star技術(shù)實(shí)現(xiàn)。Wi-Fi將在V2X通信和實(shí)現(xiàn)無人駕駛車輛方面發(fā)揮重要作用，尤其是在各種標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展以支持千兆位及更高傳輸速率的情況下。

• GPS/GNSS

大多數(shù)人都熟知數(shù)字地圖和GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航，也就是人們常說的GPS。GPS也將在V2X通信中發(fā)揮重要作用。與Wi-Fi相結(jié)合，這些技術(shù)將實(shí)現(xiàn)車對(duì)車(V2V)和車對(duì)人(V2P)的通信。

通過匿名無線交換包括定位數(shù)據(jù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)，各車輛將共享有關(guān)其方位、速度和位置的信息。V2V和V2X均依賴于一種稱之為專用短程通信的Wi-Fi技術(shù)。Wi-Fi Direct的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)也將支持V2P通信，可讓行人和騎自行車的人利用智能手機(jī)應(yīng)用提醒車輛自己的存在以及所處的位置。

• 近場(chǎng)通信

近場(chǎng)通信(NFC)是一套通過短暫接觸或極度接近來建立智能設(shè)備間無線連接的標(biāo)準(zhǔn)。NFC配對(duì)也叫“即刷即連(tap-to-connect)”技術(shù)，不僅能簡(jiǎn)化車輛內(nèi)部移動(dòng)設(shè)備連接的設(shè)置過程，而且還可實(shí)現(xiàn)包括無匙門禁和車輛設(shè)置等一系列舒適方便的應(yīng)用。

通過運(yùn)用NFC技術(shù)，駕駛?cè)藛T只需讓移動(dòng)設(shè)備輕觸儀表盤，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的配對(duì)，無需在兩個(gè)分開的屏幕上分別操作菜單。在擋風(fēng)玻璃中集成NFC，可讓具有NFC功能的數(shù)字密鑰能夠交換身份認(rèn)證信息、用戶資料以及車輛信息等數(shù)據(jù)，這在簡(jiǎn)化車輛租用流程方面特別有用。此外，具有NFC功能的數(shù)字密鑰的使用還可擴(kuò)展到汽車應(yīng)用之外，用于完成移動(dòng)支付和訪問有門禁的建筑物或停車場(chǎng)等任務(wù)。

• 以太網(wǎng)

對(duì)聯(lián)網(wǎng)汽車的保護(hù)將日漸受到行業(yè)的關(guān)注，尤其是在無人駕駛汽車領(lǐng)域。這就是車載以太網(wǎng)的用武之地，它能將整個(gè)車輛變成一個(gè)集中的安全網(wǎng)絡(luò)。與其數(shù)十年來在企業(yè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心發(fā)揮的作用一樣，以太網(wǎng)技術(shù)可提供業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的性能、合規(guī)性及網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)，具有能使汽車免受潛在黑客攻擊的固有特性。

有線以太網(wǎng)連接作為汽車的網(wǎng)絡(luò)主干，能提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包格式、VLAN隔離、帶寬感知、設(shè)備/消息認(rèn)證以及數(shù)據(jù)加密等特性，從而可幫助網(wǎng)絡(luò)抵御惡意攻擊、竊聽以及無服務(wù)許可的設(shè)備安裝。

以太網(wǎng)可提供獲得廣泛支持和部署的各種成熟選項(xiàng)，不僅可防止汽車免受惡意攻擊，而且還可保護(hù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。而且這些固有特性只是以太網(wǎng)在未來幾年里保護(hù)互聯(lián)汽車方面發(fā)揮重要作用的原因之一。