智能網(wǎng)聯(lián)汽車如何感知環(huán)境？

靳衛(wèi)明

近日，上海這座至少有著700多年歷史的城市再次成為了新時(shí)代的聚焦點(diǎn)。這次不是因?yàn)樯虾５耐鉃?、東方明珠廣播電視塔，也不是因?yàn)樾窔S、奉賢海棠糕，而是因?yàn)樗蔀榱死^北京之后，我國第二個(gè)出臺(tái)自動(dòng)駕駛相關(guān)路測規(guī)章的城市。上汽、蔚來成功拿到上海智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試號牌。智能汽車的熱浪也再次掀起。

在上一期的車百科中，+記者通過三問梳理了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的基礎(chǔ)概念、產(chǎn)業(yè)狀態(tài)、政策狀態(tài)。然而要探索智能網(wǎng)聯(lián)汽車這個(gè)交叉學(xué)科的概念，這還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。單純從概念的層面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智能汽車、無人駕駛汽車、智能交通系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)有著千絲萬縷的聯(lián)系，而且這些概念之間并沒有一個(gè)十分明確的分界線，相反，卻有著很多內(nèi)容的交叉與重疊。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要分為智能化與網(wǎng)聯(lián)化兩個(gè)層面，并通過這兩條技術(shù)路徑協(xié)同實(shí)現(xiàn)“信息感知”和“決策控制”功能。

從技術(shù)構(gòu)成的角度來看，《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）》指出，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)邏輯有兩條主線，即“信息感知”和“決策控制”。其發(fā)展的核心是由系統(tǒng)進(jìn)行信息感知、決策預(yù)警和智能控制，逐漸替代駕駛員的駕駛?cè)蝿?wù)，并最終完全自主執(zhí)行全部駕駛?cè)蝿?wù)。

具體而言，環(huán)境感知層、智能決策層、控制和執(zhí)行層構(gòu)成了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的全部技術(shù)體系。對這三個(gè)層級再進(jìn)行細(xì)分，我們可以挖掘出其涵蓋的具體領(lǐng)域，比如環(huán)境感知層涉及到攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、夜視傳感器、GPS/BDS、4G/5G、V2X等；智能決策層涉及到道路識別、車輛識別、行人識別、交通標(biāo)志識別、交通信號識別、駕駛員疲勞識別、決策分析與判斷等；控制和執(zhí)行層涉及到制動(dòng)與驅(qū)動(dòng)控制、轉(zhuǎn)向控制、擋位控制、協(xié)同控制、安全預(yù)警控制、人機(jī)交互控制等。

環(huán)境狀態(tài)如何感知？

智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知信息與網(wǎng)聯(lián)信息的接入能夠使智能網(wǎng)聯(lián)汽車同時(shí)具備環(huán)境感知與網(wǎng)聯(lián)信息獲取能力，從而為實(shí)現(xiàn)高級輔助駕駛和自動(dòng)駕駛提供全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

正如上所言，環(huán)境感知層的主要功能是通過車載環(huán)境感知技術(shù)、微型定位技術(shù)、4G/5G及V2X無線通信技術(shù)等，讓車輛能夠?qū)ψ陨頎顩r與外界的道路狀況、車輛狀況、行人狀況等，進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)的信息讀取與收集，并將信息流順利傳輸給下一個(gè)層級，即智能決策層。

隨著機(jī)器視覺、雷達(dá)傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器等傳感技術(shù)的進(jìn)步，大量的傳感器開始在汽車上應(yīng)用。這一階段，智能汽車環(huán)境感知傳感系統(tǒng)主要使用毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器。具體的感知方法有雷達(dá)感知和視覺感知。

從目前的發(fā)展情況看，自動(dòng)駕駛汽車搭載激光雷達(dá)，可以感知到周圍360度的全景狀況。圖像傳感器可識別標(biāo)志、交通信號燈以及車道標(biāo)線。

關(guān)于視覺感知，圖森互聯(lián)聯(lián)合創(chuàng)始人郝佳男表示：“視覺感知，說白了就是拿一個(gè)攝像頭拍一張圖片，或者拍一個(gè)連續(xù)的圖片序列，最后告訴計(jì)算機(jī)，你要給我完成一個(gè)任務(wù)?！倍蝿?wù)卻有多種多樣，比如識別車輛，識別某個(gè)物體，追蹤移動(dòng)的物體，以及場景分割等。

正確的打開方式應(yīng)該是一組傳感器，單目、雙目或者多目，有不同的視角，有一些窄一點(diǎn)的去關(guān)注比較遠(yuǎn)的，有一些寬一點(diǎn)的去關(guān)注有沒有闖入的行人等，此外還需要跑多個(gè)算法，比如目標(biāo)檢測、目標(biāo)追蹤、可行駛路面等。

總體而言，通過研究雷達(dá)感知技術(shù)、視覺感知技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知的進(jìn)展，有助于把握未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)的發(fā)展趨勢。

多方數(shù)據(jù)如何融合？

有專業(yè)人士分析認(rèn)為，結(jié)合各種傳感裝置、利用車聯(lián)網(wǎng)、通過信息融合，可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜道路交通環(huán)境的全息感知，這也是智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

就產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)而言，目前的傳感器數(shù)據(jù)尚需要實(shí)現(xiàn)融合。比如，對一個(gè)目標(biāo)，用雷達(dá)取得距離、相對速度；用攝像頭識別類型和其與車道線位置關(guān)系；用激光識別其外形輪廓等，從而構(gòu)成一個(gè)完整的目標(biāo)信息體系，之后再傳輸?shù)教幚砥鬟M(jìn)行運(yùn)算。

從技術(shù)發(fā)展來看，每種傳感器都有其局限性，比如雷達(dá)的橫向精度和對行人的檢測算法不夠先進(jìn)，激光雷達(dá)雖然方向性好，波束窄，測角、測距精度高，不受地面雜波干擾，但其受大氣的光傳輸效應(yīng)影響大，不能全天候工作，遇濃霧、雨、雪天氣無法工作。

在智能汽車多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，國內(nèi)有G-BOS系統(tǒng)，歐洲有CVIS系統(tǒng)，美國有IVHS系統(tǒng)，日本有SmartWay系統(tǒng)等。

就問題而言，車輛行駛環(huán)境感知尚存在盲區(qū)，感知空間的廣度和時(shí)間縱向的深度不足等問題還需要眾多創(chuàng)新技術(shù)的支持才能得以解決。