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自動駕駛系統(tǒng)的定海神針—慣性測量單元

2021-03-26 09:21:25來源：蓋世汽車 閱讀量：219 評論

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　　業(yè)界對自動駕駛汽車何時開始商用化的預(yù)測從未停止。是2021年？2025年？還是2030年…
 
　　事實上，L4級自動駕駛汽車已經(jīng)出現(xiàn)。在美國亞利桑那州鳳凰城的路上，數(shù)十輛Waymo One旗下自動駕駛汽車已經(jīng)投入試運行。為了安全起見，車內(nèi)配有一名備用司機。但隨著技術(shù)的優(yōu)化和升級，司機、方向盤、剎車和油門等控制裝置將不復(fù)存在。
 
　　當(dāng)然，目前自動駕駛汽車尚處于測試階段，實現(xiàn)大規(guī)模商用化依舊困難重重—在成本、安全性、使用壽命上都有待大幅改進(jìn)，更不用說通過復(fù)雜的市場審批和監(jiān)管了。
 
　　而且，實現(xiàn)自動駕駛的傳感器解決方案仍存有爭議。埃隆·馬斯克和特斯拉認(rèn)為不需要激光雷達(dá)，但這似乎與其他所有人的觀點背道而馳。
 
　　激光雷達(dá)的*問題是成本高居不下。馬斯克認(rèn)為既然人本身不需要激光雷達(dá)來開車，那么沒有激光雷達(dá)的人工智能系統(tǒng)也可以實現(xiàn)自動駕駛。在特斯拉今年4月舉辦的“自動駕駛”投資者日上，馬斯克就表示，特斯拉的Full Self Driving全自動駕駛系統(tǒng)(無激光雷達(dá))將在2019年底完成開發(fā)，到了2020年第二季度，可以讓用戶實現(xiàn)自動駕駛；同時特斯拉計劃在2020年推出Robotaxi服務(wù)。在不久的未來，我們就會知道馬斯克本次預(yù)測的準(zhǔn)確性。
 
　　自動駕駛系統(tǒng)傳感器概述
　　這些傳感器或多或少存在一些盲點，從而傳感器性能的重疊和數(shù)據(jù)的融合就顯得至關(guān)重要。例如，當(dāng)激光雷達(dá)受到惡劣天氣干擾時，雷達(dá)、紅外和可見光攝像機可保證汽車的安全駕駛。
 
　　GNSS(*導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng))是自動駕駛系統(tǒng)的一個核心要素。GNSS通過兩種增強改正模式，RTK(實時動態(tài))和PPP(精確點定位)，*地提高了GNSS的精度，將定位精度從幾米提高至幾厘米。在過去，RTK / PPP硬件成本和服務(wù)費用較高，但新型芯片模組有望將其成本降低到大眾市場水平。但GNSS存在信號丟失和城市中心多路徑等問題。
 
　　慣性測量單元(IMU)可以作為傳感器數(shù)據(jù)缺失時的有效補充。IMU可測量三維線性加速度和三維角速度，根據(jù)這些信息，可計算出車輛的姿態(tài)(俯仰角和滾動角)、航向、速度和位置變化。IMU可用于填補GNSS信號更新之間的空白，甚至可以在GNSS和系統(tǒng)中的其他傳感器失效時進(jìn)行航位推算。
 
　　IMU的關(guān)鍵優(yōu)勢在于它在任何天氣和地理條件下都能正常工作。作為一個獨立的數(shù)據(jù)源，它可用于短期導(dǎo)航，并驗證來自其他傳感器的信息，也不會因為天氣、透鏡污垢、雷達(dá)和激光雷達(dá)信號反射或城市峽谷效應(yīng)而失效。作為一個獨立的傳感器，IMU被視為補充和證實其他傳感器的傳感器，即“最后的傳感器”，用于確保車輛行駛安全，并在其他傳感器受損或失效時以可控的方式使車輛停止，因此我們把IMU稱為自動駕駛系統(tǒng)的定海神針。
 
　　目前市場上所有配備ESC(電子穩(wěn)定控制)的車輛都已經(jīng)配備了低精度低成本的IMU，而高精度IMU雖可滿足自動駕駛慣性導(dǎo)航的性能要求，但過去數(shù)千美元的價格使其無法在汽車市場上大規(guī)模部署。
 
　　幸運的是，就像業(yè)界在努力降低激光雷達(dá)的成本一樣，包括新納傳感在內(nèi)的諸多企業(yè)正在致力于把高精度IMU的成本降至100美元以下。
 
　　在未來的12-18個月內(nèi)，我們將會知曉：1)特斯拉能否成功地在沒有激光雷達(dá)的情況下實現(xiàn)L4級自動駕駛；2)激光雷達(dá)、GNSS(RTK或PPP)和高精度IMU的成本能否降至大規(guī)模商用化的量級。汽車行業(yè)最激動人心的變革即將到來，讓我們一起拭目以待！
 
　　原標(biāo)題：自動駕駛系統(tǒng)的定海神針—慣性測量單元
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