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为了实现对期望车速的精确跟随,无人驾驶汽车是怎么做的?

作者: 学术侠

时间: 2019-01-04 12:10

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当今,无人驾驶技术已经成为整个汽车产业的最新发展方向。

应用无人驾驶技术可以全面提升汽车驾驶的安全性、舒适性,满足更高层次的市场需求等。

无人驾驶技术得益于人工智能技术的应用及推广,在环境感知、精准定位、决策与规划、控制与执行、高精地图与车联网V2X等方面实现了全面提升。

之前为大家介绍了环境感知、精准定位和决策与规划三个技术。

今天将介绍控制与执行、高精地图与车联网V2X技术和无人驾驶汽车测试与验证技术

控制与执行

1.控制

无人驾驶汽车的车辆控制系统是无人驾驶汽车行驶的基础,包括车辆的纵向控制和横向控制。

(1)纵向控制:即车辆的驱动与制动控制,是指通过对油门和制动的协调,实现对期望车速的精确跟随,如下图所示。

(2)横向控制:即通过方向盘角度的调整以及轮胎力的控制,实现无人驾驶汽车的路径跟踪。

车辆横向控制主要有两种基本设计方法:

A.基于驾驶员模拟的方法:一种是使用较简单的动力学模型和驾驶员操纵规则设计控制器;另一种是用驾驶员操纵过程的数据训练控制器获取控制算法。

B.基于车辆动力学模型的方法:需要建立较精确的汽车横向运动模型。典型模型如单轨模型,该模型认为汽车左右两侧特性相同。

(3)车辆控制平台

它是无人车的核心部件,控制着车辆的各种控制系统。其主要包括电子控制单元(ECU)和通信总线两部分。

A.ECU:又称“行车电脑”“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器,也叫汽车专用单片机,主要用来实现控制算法。

B.通信总线主要用来实现ECU与机械部件间的通信功能,目前,车用总线技术被SAE下的汽车网络委员会按照协议特性分为A、B、C、D共4类。

高精地图与车联网V2X

1.高精地图

高精地图拥有精确的车辆位置信息和丰富的道路元素数据信息,起到构建类似于人脑对于空间的整体记忆与认知的功能。

可以帮助汽车预知路面复杂信息,如坡度、曲率、航向等,更好地规避潜在的风险,是无人驾驶汽车的核心技术之一。

高精地图相比服务于GPS导航系统的传统地图而言,最显著的特征是其表征路面特征的精准性

同时,高精地图还需要有比传统地图更高的实时性。由于道路路网经常会发生变化,如道路整修、标识线磨损或重漆、交通标识改变等。

这些改变都要及时反映在高精地图上,以确保无人驾驶汽车的行车安全。

2.车联网V2X

V2X表示Vehicle to X,其中X表示基础设施(Infrastructure)、车辆(Vehicle)、行人(Pedestrian)、道路(Road)等。V2X网联通信集成了V2N、V2V、V2I和V2P共四类关健技术,如下图所示。

2015年我国开始相关的研究工作。2016年国家无线电委员会确定了我国的V2X专用频谱。

2016年6月,V2X技术测试作为第一家“国家智能网联汽车试点示范区”及封闭测试区的重点布置场景之一。

2017年9月,《合作式智能交通系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》正式发布。

无人驾驶汽车测试与验证技术

1.实测

让车辆行驶数百万公里,以确定设计的系统是否安全并按照预期运行。该方法的困难在于必须累积的测试里程数,这可能要花费大量的时间。

2.软件在环或模型在环仿真

另一种更可行的方法是将现实世界的测试与仿真相结合。

在仿真软件所构建的各种场景中,通过算法控制车辆进行相应的应对操作,来证明所设计的系统确实可以在各种场景下做出正确的决定,这可以大大减少必须完成的测试里程数

3.硬件在环仿真

为了验证真实硬件的运行情况,硬件在环仿真可以对其进行测试,并将预先记录的传感器数据提供给系统,此种技术路线可以降低车辆测试和验证的成本

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