詳解Uber自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器系統

　　當地時(shí)間19日凌晨，Uber一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)在亞利桑那州撞死了一名橫穿馬路的婦女。因是第一起自動(dòng)駕駛汽車(chē)在公共道路上發(fā)生的致人身死事故，Uber一時(shí)間被推上了風(fēng)口浪尖。

　　然而，僅幾個(gè)小時(shí)之后，負責調查此次事故的利桑那州坦佩警察局局長(cháng)卻表示，根據事故的初步調查顯示，在此次交通事故中，Uber可能不存在過(guò)錯。

　　劇情的反轉，讓人有些摸不著(zhù)頭腦。

　　從事故現場(chǎng)視頻和Uber事故汽車(chē)的配置看，雷達和攝像頭“失職”或是原罪

　　為了還原事故真相，利桑那州坦佩警察局公開(kāi)了一段由事故汽車(chē)拍攝的視頻。從事故現場(chǎng)視頻看，Uber的自動(dòng)駕駛事故汽車(chē)(沃爾沃XC90)當時(shí)正超速行駛在一段光線(xiàn)環(huán)境極差，甚至可以說(shuō)完全黑暗的道路上，僅有的光線(xiàn)來(lái)自于汽車(chē)前燈。而受害者就是這樣的環(huán)境下“突然”出現在了汽車(chē)前方，加之汽車(chē)行駛速度極快，瞬間就被撞倒。顯然，無(wú)論是車(chē)上的測試人員還是自動(dòng)駕駛汽車(chē)，都沒(méi)能及時(shí)反應過(guò)來(lái)。

　　然而，人沒(méi)反應過(guò)來(lái)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)就應該反應不過(guò)來(lái)嗎?自動(dòng)駕駛汽車(chē)的出現，難道就僅在解放司機雙手，“駕駛技術(shù)”也只與人類(lèi)司機持平就可以了嗎?

　　答案顯然是否定的。

　　那么，到底是什么讓Uber的這輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)“失職”的?解答這一問(wèn)題之前，我們有必要了解一下，這輛事故車(chē)到底是如何做到自動(dòng)駕駛的。

　　根據事故現場(chǎng)圖片看，Uber的這輛事故自動(dòng)駕駛汽車(chē)正是由其ATG(Uber先進(jìn)技術(shù)部門(mén))研發(fā)的。依據Uber此前公開(kāi)的相關(guān)信息，該汽車(chē)應是配備了一整套的傳感器系統：

　　頂部激光雷達，能夠以每秒多次的速度生成汽車(chē)周?chē)?D成像;

　　前端無(wú)線(xiàn)電波雷達，位于汽車(chē)前后，可實(shí)現360度無(wú)死角的探測;

　　短焦和長(cháng)焦光學(xué)相機，對成像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。

　　很顯然，Uber是希望能夠通過(guò)這一套傳感器系統做到實(shí)時(shí)、全范圍探測的，但事故還是發(fā)生了。

　　這種情況下，造成事故最大的可能就是各傳感器自身性能不足以及搭配方案不合理。甚至可以說(shuō)，正是因為頂部、前端雷達與攝像頭圖像處理協(xié)作不善，才導致了這場(chǎng)事故的發(fā)生。

　　自動(dòng)駕駛汽車(chē)想要安全上路，需要先了解各傳感器特性及不足

　　對于Uber此次事故，美國國家運輸安全委員會(huì )前主席馬克·羅森克表示，這起事故或成自動(dòng)駕駛技術(shù)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)阻礙，必須設法解決其中的問(wèn)題，才能重獲公眾對自動(dòng)駕駛汽車(chē)的信任。顯然，雷達和攝像頭就是這些問(wèn)題的重中之重。

　　· 雷達

　　雷達方面，當前已在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域廣泛應用的有三種：激光雷達、超聲波雷達和毫米波雷達。

　　激光雷達

　　激光雷達，也稱(chēng)Lidar，就是激光(Laser)與雷達(Radar)的集合，通常有16線(xiàn)、32線(xiàn)和64線(xiàn)，線(xiàn)束越多，性能越強。

　　激光雷達，工作在紅外和可見(jiàn)光波段，其探測精度很高，探測范圍也很廣，能夠再短時(shí)間內區分障礙物除此之外，還可在光線(xiàn)條件差的環(huán)境中正常運行。

　　但其易被環(huán)境中“雜物”干擾，所以在雨雪等極短天氣中性能較差，無(wú)法提供全天候服務(wù)。此類(lèi)雷達成本極高，因此，一輛汽車(chē)上通常只配備一個(gè)，且位于頂部。

　　超聲波雷達

　　超聲波雷達，通過(guò)發(fā)射近距離超聲波及收集、分析反射數據的方式進(jìn)行探測。此類(lèi)雷達能量消耗較緩慢，穿透性強，在短距離測量中，具有非常大的優(yōu)勢。此外，因其測距的方法簡(jiǎn)單，所以該類(lèi)雷達成本很低。

　　除去自動(dòng)駕駛，超聲波雷達在汽車(chē)領(lǐng)域早有廣泛應用，如警示周邊3米以?xún)鹊恼系K物，幫助駕駛員停車(chē)等。

　　毫米波雷達

　　毫米波雷達，是工作在毫米波波段探測的雷達，可穿透霧、煙、灰塵，具有全天候(大雨天除外)、全天時(shí)的特點(diǎn)，對金屬異常敏感。而由于毫米波短波長(cháng)對應的光學(xué)區尺寸較小，其更適用于30km以下的近距離探測，但也只能做到識別出前方有一團東西，不知道具體是什么。

　　因為成本低，且技術(shù)相對成熟，毫米波雷達是當前自動(dòng)駕駛傳感器中應用最普遍的。

　　· 攝像頭

　　相較于雷達，攝像頭較為簡(jiǎn)單，其主要功能就是借由鏡頭采集圖像，再通過(guò)攝像頭內的感光組件電路及控制組件對圖像進(jìn)行處理并轉化為電腦能處理的數字信號，從而實(shí)現感知車(chē)輛周邊的路況情況，實(shí)現前向碰撞預警，車(chē)道偏移報警和行人檢測等功能。

　　當前，車(chē)載攝像頭有單目攝像頭、后視攝像頭、立體攝像頭和環(huán)視攝像頭四大類(lèi)。其中，市場(chǎng)上主要以單目攝像頭為主。

　　縱觀(guān)各大自動(dòng)駕駛汽車(chē)，大多選擇的是混合搭配上述設備的方案，以形成一套完整的傳感探測系統。如撞人致死的Uber自動(dòng)駕駛汽車(chē)，其頂部就配備了一個(gè)Uber自家的激光雷達，前后也配備了多個(gè)無(wú)線(xiàn)電波雷達以及短程和長(cháng)程光學(xué)相機。

　　雖然尚不知曉Uber自研激光雷達和使用的其他傳感器真實(shí)性能如何，但可以肯定的是，除去出傳感器自身性能有限之外，Uber自動(dòng)駕駛汽車(chē)在這種搭配方案之下，依就發(fā)生了事故，該方案就一定沒(méi)能做到360度無(wú)死角探測，才不足以保證汽車(chē)在光線(xiàn)環(huán)境較差、極端天氣等情況下正常行駛的。

　　那么，怎樣的搭配方案才是最合理，能最大程度上避免安全事故的發(fā)生呢?

　　特斯拉以攝像頭為主，百度以雷達為主，各有利弊

　　和Uber一樣，特斯拉也非常熱衷于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的研發(fā)與路測。2016年10月20日，馬斯克宣布將為所有的特斯拉新車(chē)搭載“具有完全自動(dòng)駕駛功能”的硬件系統——Autopilot 2.0，其大致的搭配如下：

　　1.車(chē)頭6個(gè)、車(chē)尾6個(gè)，共12個(gè)超聲波傳感器;

　　2.前擋風(fēng)玻璃下內后視鏡上端長(cháng)焦、標準、短焦共3個(gè)前視攝像頭;

　　3.外后視鏡前端翼子板后端兩側共2個(gè)后測視攝像頭;

　　4.前后門(mén)中柱靠上端兩側共2個(gè)側視攝像頭;

　　5.后窗上部中間1個(gè)后視攝像頭;

　　6.后車(chē)牌位置上一個(gè)倒車(chē)攝像頭;

　　7.前保險杠中部1個(gè)毫米波雷達。

　　很明顯的，特斯拉的硬件系統滯后于Uber，由毫米波雷達+攝像頭+超聲波傳感器組成。從這一搭配看，整體投入成本較低，不僅沒(méi)有激光雷達加持，還以攝像頭為主，全自動(dòng)無(wú)人駕駛系統售價(jià)僅8000美元。