汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)都有哪些?
汽車(chē)自動(dòng)化駕駛技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步;即使是一些大眾車(chē)款,很多都配備了防死鎖剎車(chē)系統(tǒng)、循跡控制、數(shù)個(gè)安全氣囊,以及許多其他自動(dòng)化和安全技術(shù)。這些技術(shù)大多數(shù)是補(bǔ)充、甚至取代駕駛對(duì)車(chē)輛的控制;目前這些技術(shù)包括哪些?有多少(如果真的有)才算是太多?
無(wú)論你幾歲,只要你有駕照、會(huì)開(kāi)車(chē),應(yīng)該發(fā)現(xiàn)了汽車(chē)自動(dòng)化駕駛技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步;即使是一些大眾車(chē)款,很多都配備了防死鎖剎車(chē)系統(tǒng)(AnTI-lock Brake System,ABS)、循跡控制(tracTIon control)、數(shù)個(gè)安全氣囊,以及許多其他自動(dòng)化和安全技術(shù)。
這些汽車(chē)技術(shù)大多數(shù)是補(bǔ)充、甚至取代駕駛對(duì)車(chē)輛的控制;目前這些技術(shù)包括哪些?有多少(如果真的有)才算是太多?
安全氣囊應(yīng)該是無(wú)庸置疑(安全氣囊在1998年就成為美國(guó)法規(guī)強(qiáng)制要求的汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)配備);在過(guò)去幾年出現(xiàn)了許多先進(jìn)技術(shù),其中有很多已經(jīng)透過(guò)立法強(qiáng)制列入美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)(Federal Motor Vehicle Safety Standards,F(xiàn)MVSS),由美國(guó)國(guó)家高速公路安全管理局(NHTSA)管轄,所有車(chē)廠在美國(guó)銷(xiāo)售汽車(chē)都需要滿足這些法規(guī)。從1967年針對(duì)安全帶的強(qiáng)制性要求開(kāi)始,每年都有新技術(shù)加入。
最近一次NHTSA強(qiáng)制要求增加的最新技術(shù)是倒車(chē)影像;所有在2019年于美國(guó)上市的車(chē)輛都要求安裝倒車(chē)攝影機(jī)。該系統(tǒng)利用現(xiàn)在汽車(chē)上普遍配備的LCD顯示器(有時(shí)是隱藏在后照鏡中),顯示安裝于后保險(xiǎn)桿、行李箱蓋或車(chē)牌框上的小型攝影機(jī)擷取之影像。
圖1 部分汽車(chē)自動(dòng)化與安全技術(shù)已經(jīng)成為許多大眾車(chē)款的標(biāo)準(zhǔn)配備。(照片來(lái)源:IIHS)
盲點(diǎn)檢測(cè)(spot detecTIon)雖然目前還不是強(qiáng)制要求配備,但NHTSA已經(jīng)在考慮納入;盲點(diǎn)偵測(cè)功能在幾年前已經(jīng)是高階車(chē)款的配備,該類(lèi)系統(tǒng)使用汽車(chē)兩側(cè)后照鏡中的近接傳感器,偵測(cè)相鄰車(chē)道是否有汽車(chē)、并及時(shí)提醒駕駛員。
當(dāng)相鄰車(chē)道或盲點(diǎn)區(qū)域內(nèi)有汽車(chē)或其他物體時(shí),車(chē)側(cè)后照鏡里、或是靠近后照鏡的地方會(huì)有一個(gè)警報(bào)指示燈被點(diǎn)亮;這是一種非常簡(jiǎn)單并且相對(duì)便宜的技術(shù),一般用超音波或電容傳感器偵測(cè)物體,并用便宜的處理器和多種算法進(jìn)行譯碼、偵測(cè),最后把信息回饋給駕駛。
圖2 倒車(chē)攝影機(jī)已經(jīng)被美國(guó)法規(guī)列為強(qiáng)制要求標(biāo)準(zhǔn)配備(2019年上市車(chē)款)(圖片來(lái)源:Cadillac)
更進(jìn)一步,有部分非常高階車(chē)款利用攝影機(jī)與視訊處理來(lái)對(duì)車(chē)道偏離示警,透過(guò)振動(dòng)方向盤(pán)、座椅或其他方式,在車(chē)輛偏離車(chē)道時(shí)提醒昏昏欲睡或注意力不集中的駕駛?cè)?;就像視訊攝影機(jī)一樣,這種處理技術(shù)所需的硬件尺寸已經(jīng)變得越來(lái)越小巧、整合度也越來(lái)越高,具備識(shí)別車(chē)道標(biāo)線的功能水平,或簡(jiǎn)單的比對(duì)(哪條是路、哪條不是)。
另外,雖然不算太高科技、但也值得注意的,是特斯拉(Tesla)和福斯(Volkswagon)最近都推出了一種概念車(chē),以小型顯示器完全取代車(chē)側(cè)后照鏡。這樣做的主要原因是出于空氣動(dòng)力學(xué)之考慮,日產(chǎn)(Nissan)電動(dòng)車(chē)LEAF的大尺寸、時(shí)髦大燈設(shè)計(jì),就是專門(mén)為了減少由車(chē)側(cè)后照鏡引起的空氣阻力和湍流而設(shè)計(jì)的,這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾汽車(chē)設(shè)計(jì)師很長(zhǎng)一段時(shí)間。因此很容易推測(cè),下一步是使用類(lèi)似于車(chē)道偏離警示系統(tǒng)中識(shí)別鄰道是否有汽車(chē)的視訊處理技術(shù)。
而你可能不知道,但電子車(chē)身穩(wěn)定控制(Electronic Stability Control,ESC)現(xiàn)在也是FMVSS的強(qiáng)制要求配備(從2012年生產(chǎn)的輕型車(chē)輛開(kāi)始);許多高階車(chē)款很早就配備這個(gè)功能(最早期版本可以追溯到2000年車(chē)款)。
圖3 LEAF大燈設(shè)計(jì)可降低空氣阻力(圖片來(lái)源:Nissan USA)
與(1990年代就有的)通常只是減少車(chē)輪打滑的簡(jiǎn)單循跡控制,以及在作動(dòng)時(shí)是采取快速脈沖方式剎車(chē)的防死鎖車(chē)系統(tǒng)(工作時(shí)快速點(diǎn))都不同,ESC運(yùn)作時(shí)會(huì)主動(dòng)切斷動(dòng)力、并選擇性啟動(dòng)剎車(chē)(即使你沒(méi)做剎車(chē)動(dòng)作)將動(dòng)力傳導(dǎo)到需要的車(chē)輪上;這種系統(tǒng)使用多種傳感器(車(chē)輪速度、前進(jìn)速度、方向輸入和翻滾/傾斜加速度計(jì))來(lái)判斷汽車(chē)駕駛的意圖、汽車(chē)將有的動(dòng)作,以及汽車(chē)翻滾或失去控制的可能性有多大。
更加令人印象深刻的是防碰撞技術(shù),它能在即將發(fā)生的撞擊之前自動(dòng)啟動(dòng)剎車(chē);同樣的,這種功能只有較高階車(chē)款才有,它使用近接傳感器(類(lèi)似盲點(diǎn)警告指示)偵測(cè)停止的車(chē)輛并啟動(dòng)剎車(chē)。一樣的技術(shù)還被用于打造主動(dòng)車(chē)距控制巡航系統(tǒng)(AdapTIve Cruise Control),它可以降低設(shè)定的巡航速度來(lái)配合前方車(chē)輛的速度。
也許給人印象最深刻的技術(shù)是停車(chē)輔助(Parking Assist)。目前已有多款汽車(chē)提供半自動(dòng)的平行路邊停車(chē)功能,只需簡(jiǎn)單的按下按鈕,對(duì)齊停車(chē)網(wǎng)格線,車(chē)子就能自己停好。這需要車(chē)輛周遭布滿傳感器,包括車(chē)前、車(chē)后與車(chē)側(cè)的近接傳感器;油門(mén)和車(chē)控制也需要加入,輔之以ESC,剩下的是就是方向盤(pán)驅(qū)動(dòng)──這是相對(duì)簡(jiǎn)單的一個(gè)問(wèn)題,可以用步進(jìn)馬達(dá)和控制器解決。
所以,現(xiàn)在我們的汽車(chē)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)能夠做到剎車(chē)、加速、方向控制和防碰撞,還少了什么?我們很快就能實(shí)現(xiàn)令人神往的自動(dòng)駕駛汽車(chē)了,平價(jià)感測(cè)與和處理技術(shù)已經(jīng)使之成為可能;隨著先進(jìn)功能不斷推出、并成為新車(chē)的標(biāo)配──到什么程度,F(xiàn)MVSS可能會(huì)為了大眾安全考慮,而要求人類(lèi)駕駛完全別插手?
圖4 Tesla的概念車(chē)以攝影機(jī)和顯示器完全取代車(chē)側(cè)后照鏡(圖片來(lái)源:Tesla)





