自动驾驶技术应用实例:公交场站车辆自主泊车技术

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国际、国内各大主机厂均已开展面向L3级自动驾驶的研究和量产计划推进,在中国新能源汽车发展起来以后,必然要发展自动驾驶技术,下面介绍自动驾驶技术基本知识和公交场站车辆自主泊车技术原理及实例。

一、自动驾驶技术分级慨念

自动驾驶难度太多、太复杂,技术上要研究如何落地,才能推广来。业界目前对这个技术进行了分级:

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图1 无人驾驶技术分级示意图

①自动驾驶一级技术:一辆车在行驶中只有纵向或侧向某一方面控制能力,则为L1;

②自动驾驶二级技术:一辆车同时具有纵向和侧向的自动控制能力,则为L2;

③自动驾驶三级技术:一辆车对所有环境的感知,是由汽车视觉来完成的,则为L3;

④自动驾驶四级技术:在前三级的基础上,车辆整个自动驾驶能够形成一个“闭环”,则是L4;

⑤自动驾驶五级技术:自动驾驶是全工况全天候的,则是L4。

注意四级和五级的区别:L4是局部路况 (高速公路,城郊或城区、公交场站内等),L5是全工况全天候。

可以看出,L4级技术可以推广开来,L5级技术要推广起来,目前条件不具备。

二、自动驾驶技术水平介绍

就自动驾驶技术单一层面而言,长沙国防科技大学安向京教授团队,武汉大学李明教授团队、都开发出L4(L5)水平级自动驾驶车辆。国防科技大学安向京教授团队开发的自动驾驶乘用车从长沙开到武汉;武汉大学李明教授团队开发的自动驾驶公交车在城郊或城区,实现了样车上路实验行驶。

当然高校的技术,要得到汽车主机厂的认可,还要进行工程化深入。目前国内主机厂,也在开发样自动驾驶商业车的样车,如一汽。我国自动驾驶技术汽车要正式上路行驶,路还比较长。主要有三个方面:

①自动驾驶技术汽车即自身的技术,如稳定性、可靠性、成本性,这些要由统计学来论证,这个要经过试验、示范推广、推广应用的阶段;

②自动驾驶技术汽车与环境彼此要交互。如何实现车辆与环境交互?要求目前道路环境要进行改造?如何改造?目前还没有这前提条件。

③目前汽车驾驶主体是驾驶员,自动驾驶技术汽车的责任主体是谁?目前法律、法规,还没有人进行研究。

三、自动驾驶技术基本原理介绍

通过传感器组合,即能够对车辆自身位置进行定位,也能够探测出行车过程中周围的交通环境信息,将这些融合后传给辆决策模块。中央决策模块运行自动进行驾驶算法 ,接受来自于传感器层的感知信息,通过行为预测模块、决策模块、运动规划模块、车辆控制模块等控制器内部主要模块, 输出到车辆执行器层,形成控制指令。动力控制单元作为底层执行器,直接对车辆执行层(即转向系统,驱动系统,制动系统,档位和驻车状态)进行控制。

L3级自动驾驶通过摄像头、激光雷达、毫米波雷达及超声波雷达等多传感器进行环境感知和自身定位定姿。决策模块根据传感器得到的障碍物位置和速度(速率和方向)及车自身位置和速度,并结合高精度地图(导航模式、召车模式)或车道线信息(巡航模式、拥堵模式)对障碍物和车自身的运动趋势进行预测;再根据当前模式决定是该加速还是减速,该换道超车还是跟车;从而规划出一条最佳的轨迹(轨迹包含每个点的坐标和速度)。控制模块根据规划下发的坐标和速度信息对车辆进行横向和纵向的控制。

四、公交场站车辆自主泊车是其应用推广的切入点

大城市的公交场站有固定区域,相对封闭。其固定区域内,由公交公司管理的,不在道路交通法律、法规管理范围。在公交场站推行自主泊车的基本理由:

①目前公交车公司在积极响应交通部的要求,在创建公交都市,对公交车辆的定位泊车有较高要求。自主泊车技术能满足这个要求;

②自主泊车技术在公交场站推广应用,可以提供公交场站安全管理水平,降低其管理成本,实现公交场站内无人调动;

③自主泊车技术在公交场站推广应用,可以实现公交场站无人化管理,如果是电动车辆,可以实现自动充电。

五、公交场站车辆自主泊车技术原理及要求

1)公交场站车辆自主泊车技术原理(见图2)

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图2 L3级自动驾驶技术系统框架图

2)基本功能:

车辆在进入站场范围内,车辆可根据具体路面情况自主选择行车道,并选择不同的泊车方式,达到后停在指定泊车位置即:

当驾驶员驾驶车辆回到场站门口,自己下车后,通过手机给车辆输入自动驾驶指令后,车辆进入自动驾驶状态,车辆自己负责周边环境监控,自主负责车辆的行驶行为,按要求,百分之百的安全听停泊在规定停车位。

同理,要出车时,驾驶员在场站出口处,等公交车从停泊处驾驶到位,后面有驾驶员接管驾驶即可。

3)技术指标设定

①自动驾驶最高车速设定不超过15KM/小时;

②白天和夜间均可(夜间能见度不小于0.5公里),晴天,多云及阴天均可;

③风力:0~4级(风速0~7.9m/s,即无风~小树枝摇动);

④雨天:可满足小雨条件,小雨(1d(或24h)降雨量小于10mm);

⑤雾霾:可满足轻雾条件,轻雾,能见度1~10公里;

⑥场站路面上会有极少量的行人(比如调动员、清洁工、修路工以及其他各种突发情况下的人员。

4)本模式要求:

①公交场站指定路段上要进行绘制高精度地图;

②基本系统成本,其他气象条件(如中雨、大雨、下雪、中度及以上雾霾,大风等)暂不考虑。

六、公交场站车辆自主泊车技术推广应用实例介绍

1)车辆进入场站后,进入无人驾驶状态(见图3),向泊车位方向;

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图3 车辆进入场站的后状态

2)在手机地图引导下,车内驾驶室状态((见图4)

图4 在手机地图引导下车在前行,驾驶室的状态


来源:第一电动网

作者:雷洪钧

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