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自动驾驶系统的定海神针—惯性测量单元
盖世汽车网    2021-03-25 15:02

业界对自动驾驶汽车何时开始商用化的预测从未停止。是2021年?2025年?还是2030年…

事实上,L4级自动驾驶汽车已经出现。在美国亚利桑那州凤凰城的路上,数十辆Waymo One旗下自动驾驶汽车已经投入试运行。为了安全起见,车内配有一名备用司机。但随着技术的优化和升级,司机、方向盘、刹车和油门等控制装置将不复存在。

自动驾驶系统的定海神针—惯性测量单元

当然,目前自动驾驶汽车尚处于测试阶段,实现大规模商用化依旧困难重重—在成本、安全性、使用寿命上都有待大幅改进,更不用说通过复杂的市场审批和监管了。

而且,实现自动驾驶的传感器解决方案仍存有争议。埃隆·马斯克和特斯拉认为不需要激光雷达,但这似乎与其他所有人的观点背道而驰。

激光雷达的最大问题是成本高居不下。马斯克认为既然人本身不需要激光雷达来开车,那么没有激光雷达的人工智能系统也可以实现自动驾驶。在特斯拉今年4月举办的“自动驾驶”投资者日上,马斯克就表示,特斯拉的Full Self Driving全自动驾驶系统(无激光雷达)将在2019年底完成开发,到了2020年第二季度,可以让用户实现自动驾驶;同时特斯拉计划在2020年推出Robotaxi服务。在不久的未来,我们就会知道马斯克本次预测的准确性。

自动驾驶系统传感器概述

自动驾驶系统的定海神针—惯性测量单元

这些传感器或多或少存在一些盲点,从而传感器性能的重叠和数据的融合就显得至关重要。例如,当激光雷达受到恶劣天气干扰时,雷达、红外和可见光摄像机可保证汽车的安全驾驶。

GNSS(全球导航卫星系统)是自动驾驶系统的一个核心要素。GNSS通过两种增强改正模式,RTK(实时动态)和PPP(精确点定位),极大地提高了GNSS的精度,将定位精度从几米提高至几厘米。在过去,RTK / PPP硬件成本和服务费用较高,但新型芯片模组有望将其成本降低到大众市场水平。但GNSS存在信号丢失和城市中心多路径等问题。

惯性测量单元(IMU)可以作为传感器数据缺失时的有效补充。IMU可测量三维线性加速度和三维角速度,根据这些信息,可计算出车辆的姿态(俯仰角和滚动角)、航向、速度和位置变化。IMU可用于填补GNSS信号更新之间的空白,甚至可以在GNSS和系统中的其他传感器失效时进行航位推算。

自动驾驶系统的定海神针—惯性测量单元

IMU助力自动驾驶汽车的安全运行

IMU的关键优势在于它在任何天气和地理条件下都能正常工作。作为一个独立的数据源,它可用于短期导航,并验证来自其他传感器的信息,也不会因为天气、透镜污垢、雷达和激光雷达信号反射或城市峡谷效应而失效。作为一个独立的传感器,IMU被视为补充和证实其他传感器的传感器,即“最后的传感器”,用于确保车辆行驶安全,并在其他传感器受损或失效时以可控的方式使车辆停止,因此我们把IMU称为自动驾驶系统的定海神针。

目前市场上所有配备ESC(电子稳定控制)的车辆都已经配备了低精度低成本的IMU,而高精度IMU虽可满足自动驾驶惯性导航的性能要求,但过去数千美元的价格使其无法在汽车市场上大规模部署。

幸运的是,就像业界在努力降低激光雷达的成本一样,包括新纳传感在内的诸多企业正在致力于把高精度IMU的成本降至100美元以下。

在未来的12-18个月内,我们将会知晓:1)特斯拉能否成功地在没有激光雷达的情况下实现L4级自动驾驶;2)激光雷达、GNSS(RTK或PPP)和高精度IMU的成本能否降至大规模商用化的量级。汽车行业最激动人心的变革即将到来,让我们一起拭目以待!

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责任编辑: 3976DBC

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