目前的传感器能否满足更高级别自动驾驶的要求?

汽车   2024-10-07 21:02   上海  

Drive Pilot系统可使车辆在具有清晰车道标识的经批准高速公路上和中度至重度拥堵的车流中以低于40 mph(64 km/h)的速度行驶。 (梅赛德斯-奔驰)


  

本文介绍了应用于L3级自动驾驶汽车的传感器技术的发展现状。

SAE L3级自动驾驶技术允许驾驶员将注意力放在驾驶以外的事物上,是标志着高级别自动驾驶系统与低级别驾驶辅助系统之间的分界线。尽管该技术有时可能要求驾驶员重新接管车辆,但如果车辆发生事故,责任会从驾驶员转移至汽车制造商和供应商。目前仅少数汽车获得了运行L3级自动驾驶系统的监管批准。迄今为止,仅本田汽车(限日本国内)、搭载Drive Pilot系统的梅赛德斯-奔驰S级汽车和EQS电车,以及宝马最近推出的7系车型具备L3级自动驾驶功能。

梅赛德斯-奔驰 EQS 轿车可以在加利福尼亚州和内华达州部分地区的主要高速公路上使用Drive Pilot。(梅赛德斯-奔驰

随着应用L3级技术的车辆日渐增多以及自动驾驶技术进一步发展,我们希望与该技术领域的关键参与者进行交流,了解行业对高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶汽车(AV)传感器的最佳实践的最新见解。
1
实现更准确的三维目标检测
日本立命馆大学的研究人员开发了一款名为动态点像素特征对齐网络(DPPFA-Net)的创新模型。该模型结合了3D激光雷达和2D图像数据,旨在提高机器人和自动驾驶汽车对3D目标的检测能力。Hiroyuki Tomiyama教授带领团队解决了在恶劣天气条件下准确检测小型目标,以及2D数据和3D数据对齐的问题。
DPPFA-Net模型包含三个关键模块:
    • 基于记忆的点像素融合(MPPF,Memory-based Point-Pixel Fusion):通过使用2D图像作为记忆库,增强点云数据处理在噪声环境下的鲁棒性。

    • 可变形点像素融合(DPPF,Deformable Point-Pixel Fusion):聚焦关键像素位置,实现高分辨率特征的高效融合。

    • 语义对齐评估器(SAE,Semantic Alignment Evaluator):在融合过程中确保数据表征之间的语义对齐。
该模型的性能超越了KITTI Vision Benchmark的现有模型,其不同噪声环境下平均精度最高提升了7.18%。此外,该模型在模拟降雨的新数据集中也展现出了卓越的性能。

立命馆大学的研究人员表示,这一进展对自动驾驶汽车和机器人技术具有重要意义。该模型可能减少交通事故,改善交通流量,提高道路安全性,以及增强机器人在各种应用中的功能。三维目标检测技术的进展有望提升交通安全、增强机器人的功能,以及加快自动驾驶系统的研发。

2
AEVA
AEVA公司推出了首款针对量产汽车应用的4D激光雷达传感器Atlas,旨在提高ADAS和自动驾驶技术,以满足车规级要求。两项关键创新为Atlas传感器提供了技术支持:
    • 第四代芯片级激光雷达模块Aeva CoreVision——采用硅光子技术在更小的模块中集成了所有关键的激光雷达元件;

    • Aeva X1新型系统级芯片(SoC)激光雷达处理器——集成了数据采集、点云处理、扫描系统和应用软件。
这些创新技术使Atlas传感器的体积较Aeva上一代产品缩小了70%,能效提高了四倍,从而能够在无主动冷却的情况下实现多种集成方案。该传感器采用的调频连续波(FMCW,Frequency Modulated Continuous Wave)4D激光雷达技术提高了Atlas对目标的检测范围和抗干扰性能。此外,Atlas对低反射率目标的检测范围亦增加了25%,最大检测距离可达到500米。
Aeva CoreVision 激光雷达芯片模块(左)和Aeva X1处理器。(Aeva)
Atlas搭配的Aeva感知软件采用了基于先进机器学习的分类、探测和跟踪算法。此外,该软件还额外集成了速度数据维度,相较于基于飞行时间测距法(ToF)的传统3D激光雷达传感器,Atlas的感知软件展现出了独特优势。

Atlas传感器预计将于2025年开始应用于量产车,部分精选客户将提前获得样品。Aeva的联合创始人兼首席技术官Mina Rezk表示,Atlas技术将使OEM能够在车辆上集成适用于高速公路行驶速度的高级安全和自动驾驶功能,从而解决以往难以克服的挑战。Rezk认为,Atlas将加速行业改用FMCW 4D激光雷达技术。因其增强的感知功能和独特的瞬时速度数据,越来越多的人将该技术视为最理想的激光雷达技术。

3
Luminar
历经数月的财务困境和五年的研发,汽车技术公司Luminar推出了全栈软件套件Sentinel。该套件包含3D投影技术、仿真和动态激光雷达等功能,使汽车制造商能够加快研发高级安全与自动驾驶功能。瑞士再保险研究所(Swiss Re Institute)的一项研究表明,搭载Luminar激光雷达和Sentinel软件的汽车最高可将事故严重性降低40%。
Luminar在消费类汽车中使用基于激光雷达的实时高清地图,开发下一代 ADAS 和自动驾驶技术。(Luminar
Sentinel套件主要由Luminar公司内部开发,同时获得了Scale AI、Applied Intuition和Civil Maps(2022年被Luminar收购)等合作伙伴的支持。该套件利用了Luminar的激光雷达硬件和基于AI的软件技术。

Luminar的首席执行官兼创始人Austin Russell表示,Luminar自2017年开始致力于研发下一代基于AI技术的安全与自动驾驶软件。他表示:“目前,大多数主要汽车制造商均不具备搭配下一代辅助系统和自动驾驶系统的软件解决方案,而我们推出的Sentinel套件可以说是恰逢其时,因为美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)出台了新规,要求所有在美国生产的车辆在2029年前达到下一代安全标准。据我们所知,Sentinel方案是目前为止完全满足这些要求的唯一方案。”

4
Mobileye
Mobileye公司与一家大型西方汽车制造商达成了合作,将为其2026年及以后推出的17款车型集成自动驾驶解决方案。此次合作涵盖了Mobileye的SuperVision、Chauffeur和Drive三大平台,将为车辆提供不同级别的自动驾驶技术——从较低级别的需注视可脱手的自动驾驶技术,到全自动驾驶出租车技术。
所有系统将采用集成了传感、地图测绘和驾驶策略的Mobileye EyeQ 6H芯片。此外,合作协议还涉及可定制软件,确保各品牌能够维持其独特的用户体验。
Mobileye声称其成像雷达比传统雷达系统具有更详细的物体探测能力。(Mobileye
首席执行官Amnon Shashua将此次合作称为自动驾驶领域的一个“历史性里程碑”,并强调了Mobileye技术的可扩展性。同时,他特别指出了SuperVision平台对于消费者车辆和出行服务车辆向离眼驾驶系统发展过程中的桥梁作用。

首批搭载无人驾驶系统的车辆将于2026年交付。

5
宝马
新款宝马7系轿车成为全球首辆获批在同一辆车上整合L2级和L3级驾驶辅助系统的车型。这一标志性成就将使用户同时享受两套系统的优势。
新款宝马7系是全球首款获准使用 L2级/L3级驾驶辅助系统组合的汽车。(宝马)
L2级系统“BMW Highway Assistant”使车辆能够在具有多条车道的高速公路上最高以81 mph(130 km/h)的速度行驶,提高了长途驾驶的舒适性。该系统允许驾驶员在保持注意力的同时,长时间将双手从方向盘上移开,还可执行自主变道或在驾驶员确认后变道。
L3级系统“BMW Personal Pilot”则能在特定条件下(如高速公路交通拥堵),最高以37 mph(60 km/h)的速度实现高度自动驾驶。驾驶员可暂时将注意力从道路上移开,但必须在系统发出提示时重新接管车辆。
7系使用HERE提供的高清地图来支持其L2+级自动驾驶功能。(宝马)

组合系统提供了全面的驾驶功能,无论在长途驾驶还是短途驾驶中,均能够为驾驶员提供更加舒适和放松的驾驶体验。同时包含两套系统的L3级BMW Personal Pilot在德国独家发售,售价为6,000欧元(约6,500美元)。从8月24日起,符合条件的现有宝马车主可免费在其车辆上搭载L2级BMW Highway Assistant

6
梅赛德斯-奔驰
梅赛德斯-奔驰的开创性Drive Pilot L3级自动驾驶系统现已应用于S级和EQS轿车。该系统允许驾驶员在特定条件下暂时解除驾驶任务,例如,批准通行的高速公路上发生交通拥堵,且车辆以低于40 mph(64 km/h)的速度行驶。该系统使用集成了雷达、激光雷达、超声波和摄像头等功能的高级传感器进行导航和决策。
配备 Drive Pilot 的梅赛德斯-奔驰的方向盘会显示不同颜色的指示灯,以显示系统的状态。例如,它会闪烁红色灯光,警告驾驶员接管车辆。(梅赛德斯-奔驰
当Drive Pilot系统启动时,驾驶员可在中央显示屏上使用车载娱乐功能。但驾驶员必须保持警觉,并在系统发出要求时接管车辆。Drive Pilot系统必须在满足以下条件的前提下工作:
    • 具有清晰车道标识的经批准高速公路
    • 中度至重度拥堵的交通,速度低于40mph
    • 光线充足的日间、晴天
    • 驾驶员位于仪表屏上方的摄像头可视范围内
    • 车辆处于施工区域外

Drive Pilot系统根据道路及其周围环境的高清3D地图运行。目前,该系统已获得在加州主要高速公路和内华达州部分地区的使用认证。

7
NPS
在国际消费类电子产品展览会(CES 2024)上,Neural Propulsion Systems(NPS)公司展示了其用于汽车视觉传感的超分辨率成像雷达软件。该技术显著提高了雷达精度,且无需使用昂贵的激光雷达传感器,也没有任何天气限制。
NPS的首席执行官Behrooz Rezvani将汽车的成像能力比作人类的视力,称该技术进一步增强了原本已经相当高的清晰度。NPS公司表示,该软件可使现有传感器的分辨率达到雷达波束宽度的三分之一,从而能够生成比原来密集10倍的点云,并将误报率降低10倍以上。
NPS公司在演示中比较了德州仪器(Texas Instruments)77 GHz芯片组在使用NPS技术和不使用NPS技术时的性能差异。曾任通用汽车研发副总裁和Waymo自动驾驶汽车公司顾问的Lawrence Burns指出,汽车制造商可在现有硬件的基础上,借助NPS这项技术提高驾驶辅助功能的安全性、性能和性价比。
NPS的算法是以原子范数框架为基础构建的,而该框架的技术基础是磁共振成像技术。该软件可在各种传感平台上部署,并在具有神经网络功能的处理器上运行。结合宽孔径多波段雷达后便能实现NPS软件的高级应用,它能够穿透灌木丛、树木和建筑物等物理屏障,甚至捕捉到拐角处的景象。这项技术有望助力汽车制造商达到NHTSA提出更为严格的自动紧急制动标准,从而减少美国道路上的行人和骑行者事故死亡人数。

end


   点击 阅读英文原文



SAE International
SAE International国际自动机工程师学会 (原译:美国汽车工程师学会) 1905年成立于美国,是一家非盈利性技术组织,致力于推动全球航空航天、汽车、商用车行业技术发展,为广大工程技术人员提供最全面、最重要的技术资源整合平台。
 最新文章