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低速和高速自動(dòng)駕駛的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)方向有何不同?

在很多交流場(chǎng)景中,當(dāng)我說到自動(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用還不成熟,現(xiàn)在只能達(dá)到L2級(jí)時(shí),就會(huì)有些小伙伴提到快遞、外賣小車的應(yīng)用,他們認(rèn)為這些小車已經(jīng)不需要駕駛員駕駛了,而且道路識(shí)別和任務(wù)完成度也非常高,這是否代表著自動(dòng)駕駛技術(shù)已然達(dá)到了非常高的水平?其實(shí)與我們常提的乘用車自動(dòng)駕駛而言,快遞、外賣小車的自動(dòng)駕駛完全不屬于同一領(lǐng)域,使用場(chǎng)景也并不相同,今天智駕最前沿就和大家聊聊這兩者的區(qū)別。

從使用場(chǎng)景來看,低速配送車多在市區(qū)人流密集的環(huán)境中行駛,常見于小區(qū)道路、商業(yè)街道和校園內(nèi)部等封閉或半封閉場(chǎng)景。其行駛速度一般不超過30公里/小時(shí),路線較為固定,對(duì)路線的重復(fù)性要求高。相比之下,高速智能駕駛乘用車則需要在城市主干道、高速公路等開放道路上行駛,速度可達(dá)100公里/小時(shí)以上,行駛路線多變且涉及更多如并線超車、高速入口匝道匯入、高架橋標(biāo)線模糊等復(fù)雜路況,這就對(duì)乘用車的自動(dòng)駕駛技術(shù)提出了更高的要求。

在環(huán)境感知層面,低速配送車的感知范圍相對(duì)較小。由于速度較低,其在感知算法上更側(cè)重于近距離低速行人、騎行者、小型障礙物的檢測(cè)與跟蹤,以及對(duì)窄路、盲區(qū)的精細(xì)識(shí)別。攝像頭與超聲波傳感器往往成為主力,三維激光雷達(dá)可選配但分辨率要求相對(duì)較低。而高速智能駕駛乘用車則需面對(duì)高速行駛下的遠(yuǎn)距離物體檢測(cè),要求激光雷達(dá)具備更遠(yuǎn)的探測(cè)距離(一般300米以上)與更高的線數(shù)(64線或以上),并且需要毫米波雷達(dá)在快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)量前后車輛的相對(duì)速度和距離,以及高速攝像頭在光照變化下的穩(wěn)定識(shí)別能力。

兩者定位與地圖的技術(shù)要求也大相徑庭。低速配送車多依賴于高精度靜態(tài)地圖與慣導(dǎo)融合定位,定位精度在厘米級(jí)即可滿足需求,且地圖更新頻率相對(duì)較低,主要應(yīng)對(duì)固定路線的微小變化。高速智能駕駛乘用車則需要實(shí)時(shí)更新的高精度地圖(HD Map),這其中就包括車道線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、坡度、限速、交通標(biāo)識(shí)等信息,此外還要結(jié)合實(shí)時(shí)定位(RTK/PPP+慣導(dǎo)),在高速行駛中保持亞米級(jí)甚至亞分米級(jí)的定位精度,以應(yīng)對(duì)車速變化帶來的位置信息時(shí)延。

在決策與路徑規(guī)劃上,低速配送車的決策空間較小,常見的路徑多為“起→終”固定場(chǎng)景,配合簡(jiǎn)化的局部避障與緩行策略,即可滿足日常配送需求。其規(guī)劃算法可基于圖搜索或Sample-Based方法,結(jié)合規(guī)則庫快速生成行駛路徑,并以行為樹(Behavior Tree)或有限狀態(tài)機(jī)(FSM)進(jìn)行任務(wù)切換。而高速智能駕駛乘用車則需解決如多車道協(xié)同并線、匝道合流、高速超車等更復(fù)雜的高速場(chǎng)景決策問題,常借助分層決策架構(gòu),全局路線規(guī)劃(Global Planner)、行為決策層(Behavior Planner)、局部軌跡規(guī)劃(Local Planner)、以及實(shí)時(shí)控制層(Controller),在保證乘員舒適度和交通規(guī)則合規(guī)的同時(shí),提高通行效率。

在控制執(zhí)行層面,低速配送車以啟?刂坪偷退俎D(zhuǎn)向?yàn)橹,控制周期可以相?duì)放寬到50–100毫秒,要求車輛能夠在狹窄環(huán)境中平順起步與精準(zhǔn)泊入。底層控制常采用經(jīng)典PID與模型預(yù)測(cè)控制(MPC)相結(jié)合的方案,重點(diǎn)在于低速細(xì)膩的軌跡跟蹤與障礙物緊急停車。而高速智能駕駛乘用車則需要更高頻率的控制更新(10–20毫秒),以應(yīng)對(duì)高速行駛帶來的時(shí)延敏感性。其底層控制常采用改進(jìn)型MPC或自適應(yīng)控制策略,引入車體動(dòng)力學(xué)模型與輪胎力學(xué)模型,確保在高速彎道、制動(dòng)以及緊急避障時(shí)擁有精確且平穩(wěn)的操控性能。

在功能安全與冗余設(shè)計(jì)方面,低速自動(dòng)駕駛平臺(tái)常在有限場(chǎng)景內(nèi)運(yùn)行,其對(duì)安全的核心關(guān)注在于行人與騎行者的保護(hù),因此多采用多傳感器冗余(攝像頭+超聲波或短距激光雷達(dá))與雙系統(tǒng)控制器冗余來提升可靠性。高速智能駕駛乘用車則屬于更高等級(jí)(L2級(jí))的自動(dòng)駕駛系統(tǒng),功能安全要求更為嚴(yán)格,需要滿足ISO 26262 ASIL-D級(jí)標(biāo)準(zhǔn),包含雙重或多重感知傳感器(長(zhǎng)距激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、高清攝像頭組合)、雙重或三重ECU處理冗余、剎車和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的機(jī)械或電氣雙冗余,以及電源與通信總線的備份設(shè)計(jì),確保任何單點(diǎn)故障都不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效。

從軟件架構(gòu)與算法復(fù)雜度方面討論,低速配送車的軟件棧相對(duì)輕量,;赗OS 2等開源平臺(tái),算法模塊數(shù)量有限,如感知、定位、規(guī)劃與控制模塊較為粗粒度,且可以針對(duì)固定場(chǎng)景進(jìn)行高度優(yōu)化;而高速智能駕駛乘用車的軟件堆棧則更為復(fù)雜,包含感知網(wǎng)絡(luò)(多模態(tài)融合)、在線地圖更新、多人機(jī)交互、功能安全中間件和整車域控制器軟件等,各模塊之間需要通過高可靠、低延時(shí)的汽車以太網(wǎng)或CAN/CAN-FD進(jìn)行通信。

在人工干預(yù)與監(jiān)管要求上,低速配送車由于速度與動(dòng)能較低,法規(guī)要求相對(duì)寬松,使用者多為運(yùn)營(yíng)方遠(yuǎn)程監(jiān)控或現(xiàn)場(chǎng)安全員隨車監(jiān)管,處置流程簡(jiǎn)單。高速智能駕駛乘用車因涉及乘員安全,須在車內(nèi)配備駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS),在L2及以下級(jí)別還需駕駛員時(shí)刻保持接管準(zhǔn)備;更高等級(jí)(L3/L4)需要多傳感器監(jiān)控駕駛員狀態(tài),并制定嚴(yán)格的接管流程與上線測(cè)試認(rèn)證方案。

成本與量產(chǎn)難度方面,低速自動(dòng)駕駛配送車注重量產(chǎn)成本的可控性,常選擇性價(jià)比更高的傳感器方案,如成本數(shù)千至萬元級(jí)的激光雷達(dá)與工業(yè)級(jí)相機(jī),搭配開源軟件和統(tǒng)一硬件平臺(tái),可大批量鋪設(shè)。而高速智能駕駛乘用車則需要頂級(jí)性能的傳感器和算力平臺(tái)(ADAS SoC),單車成本可能達(dá)到數(shù)十萬甚至上百萬人民幣,不僅對(duì)供應(yīng)鏈、測(cè)試與驗(yàn)證提出更高要求,也對(duì)整車廠的研發(fā)與量產(chǎn)能力形成嚴(yán)峻考驗(yàn)。

從迭代與上線節(jié)奏來看,低速配送車因所處半封閉環(huán)境,軟件和地圖版本更新周期可以相對(duì)靈活,通過空中下載(OTA)推送運(yùn)營(yíng)策略優(yōu)化;而高速智能駕駛乘用車的每次軟件升級(jí)都必須充分驗(yàn)證與回歸測(cè)試,甚至可能需要司法、保險(xiǎn)、行業(yè)監(jiān)管部門的重新認(rèn)證,更新節(jié)奏較慢但更注重可靠性驗(yàn)證。

其實(shí)兩者在市場(chǎng)定位與發(fā)展前景上也各有千秋。低速配送車著重滿足城市場(chǎng)景下的“最后一公里”效率與成本控制,技術(shù)門檻相對(duì)可控,具備大規(guī)模示范與快速落地的優(yōu)勢(shì);高速智能駕駛乘用車則是未來自動(dòng)駕駛技術(shù)升級(jí)的“旗艦應(yīng)用”,代表著車輛自主決策與城市交通全面升級(jí)的方向,盡管面臨更高的技術(shù)壁壘與監(jiān)管挑戰(zhàn),但一旦成功推廣,對(duì)提升出行安全與效率具有重大意義。

綜上所述,低速自動(dòng)駕駛配送車與高速智能駕駛乘用車在使用場(chǎng)景、感知與定位精度、決策與控制復(fù)雜度、安全冗余設(shè)計(jì)、通信方式、法規(guī)監(jiān)管、成本結(jié)構(gòu)等方面均存在顯著差異。理解并針對(duì)這些差異進(jìn)行系統(tǒng)化的技術(shù)規(guī)劃與實(shí)施,是推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)在不同細(xì)分市場(chǎng)成功落地的關(guān)鍵。未來,隨著感知算法、算力平臺(tái)與車路協(xié)同技術(shù)的不斷成熟,兩類自動(dòng)駕駛形態(tài)勢(shì)必在各自領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大突破,共同繪就智慧交通的美好愿景。

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       原文標(biāo)題 : 低速和高速自動(dòng)駕駛的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)方向有何不同?

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