為什么我們需要無人駕駛車?
先來回顧一下從原始社會發(fā)展至今的“交通工具變遷史”吧:
通過上圖,我們可以發(fā)現(xiàn),自動駕駛汽車比駕駛員駕駛汽車更具優(yōu)勢:
更安全。自汽車問世以來,人類駕駛員被卷入大量汽車碰撞事故中。據(jù)不完全統(tǒng)計,全球每年有超過100萬人死于車禍。與人類駕駛員相比,無人駕駛車有很多優(yōu)勢:不會喝醉,不會疲倦,不會分心。
更智能。無人駕駛車也可以相互學(xué)習(xí)。作為人類,我們每個人都必須從零開始學(xué)習(xí)駕駛,我們會犯我們的祖輩父輩在學(xué)習(xí)駕駛時所犯的大多數(shù)類似錯誤。另一方面,無人駕駛車可以向路上駕駛過的其他任何無人駕駛車輛學(xué)習(xí),所以它們從一開始就能成為“富有經(jīng)驗”的駕駛員。
更方便。除安全外,無人駕駛還具有其他優(yōu)勢,想一想你上次去雜貨店的時間也許是在周末,你不得不開車四處轉(zhuǎn)悠找停車位。現(xiàn)在設(shè)想一個不存在停車位的未來世界,因為無人駕駛車會將你送到所需要的地方,就像出租車和共享車輛那樣。想一下這會增加多少歡樂,又會減輕多少壓力。
無人駕駛車的等級
汽車工程師已經(jīng)建立并確定了6個等級的無人駕駛車:0到5。
0級:基本等級,在該等級,駕駛員是系統(tǒng)的唯一決策者,駕駛員控制方向盤、油門、制動器和所有其他車輛控制裝置;
1級:駕駛員輔助,在該等級,車輛為駕駛員提供轉(zhuǎn)向或加速支持,例如巡航控制為1級自動化系統(tǒng),在該等級中,駕駛員必須保持充分參與但可以放棄對自治系統(tǒng)的一些控制;
2級:部分自動化,在該等級,車輛自動控制幾項功能,如自動巡航控制和車道保持,但是駕駛員仍然必須執(zhí)行自治系統(tǒng)處理的任何功能;
3級:有條件的自動化,在該等級,車輛自主駕駛,但駕駛員必須準(zhǔn)備在必要的時候隨時接管;
4級:高度自動化,在該等級,車輛控制駕駛體驗的所有方面并且不期望駕駛員的介入,事實上,在該等級中車輛可能根本沒有方向盤或任何駕駛員控制裝置,但是在該等級中車輛可能被限制在某些區(qū)域,通常這被稱為“地理圍欄”,車輛可以在特定的地理圍欄內(nèi)完全自主地運行,但是在地理圍欄之外,車輛不能自主操作或者根本無法操作。
5級:最高級別,即完全自動化,在該等級,車輛可以在人類可以駕駛的任何地方完全自主地運行,5級自動化在所有情況下應(yīng)與人類駕駛員的水平一樣高或比其更高。
無人駕駛車的發(fā)展歷程
1986年,卡耐基梅隆大學(xué)的 Navlab 制造了一輛首批由計算機(jī)控制的汽車;1995年,Mercedes 完成了 EUREKA Prometheus 項目,該項目是有史以來最偉大的無人駕駛車輛研發(fā)項目,它重新定義了無人駕駛車輛的最新技術(shù),許多大學(xué)和汽車制造商從1987年到1995年都參與了這個泛歐洲項目;2005年,Sebastian Thrun 也即優(yōu)達(dá)學(xué)城的創(chuàng)始人率領(lǐng)斯坦福車隊贏得了 DARPA 大挑戰(zhàn)賽,這是一場穿越加利福利亞州沙漠的100英里無人駕駛比賽,贏得 DARPA 大挑戰(zhàn)賽之后,Sebastian 加入了谷歌。2009年,Sebastian 啟動了 Google 無人駕駛車項目。在過去的幾年里,無人駕駛車測試已經(jīng)在舊金山、鳳凰城、新加坡、匹茲堡、拉斯維加斯、底特律、波士頓、北京以及世界許多其他城市進(jìn)行。2017年,百度發(fā)布了名為 Apollo 的開源無人駕駛項目,該平臺幫助合作伙伴整合自有車輛和硬件系統(tǒng)以構(gòu)建完整的無人駕駛系統(tǒng)。
無人駕駛車輛由專用計算機(jī)和傳感器組成,自主計算單元比個人計算機(jī)快10倍,甚至快更多倍。在 Apollo 系統(tǒng)中,車輛車載計算單元受到大規(guī)模且強(qiáng)有力的云集群支持,任何給定的無人駕駛車輛都有許多先進(jìn)的傳感器,它們可執(zhí)行感知和定位等任務(wù),借助人工智能和這些傳感器,車輛可以獨立于任何人類駕駛員實現(xiàn)自主操作。
如何成為一名無人駕駛汽車工程師?
丨了解自動駕駛的主要模塊
無人駕駛開源平臺的主要部分包括高精度地圖、定位、感知、預(yù)測、規(guī)劃和控制。
高精度地圖:介紹無人駕駛車的核心模塊。高精度地圖幾乎支持著軟件棧的所有其他模塊,包括定位、感知、預(yù)測和規(guī)劃。
定位:討論汽車如何確定它所處的位置。汽車?yán)眉す夂屠走_(dá)數(shù)據(jù),將傳感器感知內(nèi)容與高分辨率地圖進(jìn)行對比。這種對比使汽車能夠以個位數(shù)厘米級精度進(jìn)行自定位。
感知:了解無人駕駛車如何感知這個世界。深度學(xué)習(xí)使一個重要且強(qiáng)有力的感知工具,卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成深度學(xué)習(xí)分支,對感知任務(wù)至關(guān)重要,如分類、檢測和分割。這些方法適用于幾種不同無人駕駛車傳感器的數(shù)據(jù)來源,包括攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。
預(yù)測:學(xué)習(xí)幾種不同的方式,用于預(yù)測其他車輛或行人可能如何移動。一種方法成為遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可對其他物體隨時間的運動進(jìn)行跟蹤,并使用該時間序列數(shù)據(jù)預(yù)測未來;規(guī)劃課程將涵蓋如何將預(yù)測與路線相結(jié)合,以生成車輛軌跡。
規(guī)劃:涵蓋如何將預(yù)測與路線相結(jié)合,以生成車輛軌跡。你將了解到 Apollo 用于自動駕駛車路徑規(guī)劃的幾種不同方式。
控制:講解自動駕駛車是如何使用轉(zhuǎn)向、油門和制動來執(zhí)行規(guī)劃軌跡,我們將闡述幾種不同類型的控制器,類型從簡單到愈加復(fù)雜,而性能卻從弱到強(qiáng)。并掌握 Apollo 中不同類型的控制器。
我們將在后續(xù)課程中為大家具體詳述以上模塊。
丨了解無人車的工作原理
無人駕駛車包括五個核心部件:計算機(jī)視覺,傳感器融合,定位,路徑規(guī)劃以及控制。
計算機(jī)視覺:通過攝像頭圖像弄清楚我們周圍的世界是怎樣的。
傳感器融合:合并來自其他傳感器的數(shù)據(jù),如激光和雷達(dá),從而更加深入地了解我們周圍的環(huán)境。
定位:只要我們對周圍的世界有了深刻的理解,就可以使用定位來精確地確定我們在那個世界所處的位置和環(huán)境。
路徑規(guī)劃:繪制這個世界的路線,幫助我們到達(dá)我們想去的地方。
控制:為了讓汽車沿著我們在路徑規(guī)劃期間建立的軌道行駛,我們該如何轉(zhuǎn)動方向盤、踩油門、踩制動器。
通過計算機(jī)視覺和傳感器融合,我們就會得到一幅關(guān)于我們周圍環(huán)境的豐富畫面,并可以使用定位來精確地確定我們在這個世界所處的位置和環(huán)境,然后使用路徑規(guī)劃來繪制一條通過這個世界到達(dá)目的地的路徑,通過控制轉(zhuǎn)動方向盤、打開油門、然后踩制動器,沿著該軌跡行駛并最終移動車輛。
所以說,只要我們知道了這個世界是什么樣子的,以及如何測量它,就可以將這些信息結(jié)合在一起,從而得到一個關(guān)于我們周圍環(huán)境的豐富畫面。下一步就是在那個環(huán)境中定位自己,準(zhǔn)確度要精確到一位數(shù)厘米級別。
從本質(zhì)上講,其他一切無人車都是這些核心功能更復(fù)雜的實現(xiàn)。