自動(dòng)泊車技術(shù)簡(jiǎn)史 從人工智障變?nèi)斯ぶ悄?/h1>
2021-03-17 10:12:26
作者:黃恒樂
評(píng)論
【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】當(dāng)?shù)罔F入站后停歪了,屏蔽門擋住半個(gè)列車出口,被擠成沙丁魚的上下車乘客都會(huì)吐槽司機(jī)不會(huì)開車。
實(shí)際上,這次泊車是由電子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、運(yùn)算、操作的,系統(tǒng)通過傳感器了解車輛的速度、位置、載荷并數(shù)字化控制其制動(dòng)過程,只不過有時(shí)候精度并不如意罷了。但若換地鐵司機(jī)來開,誤差就大到?jīng)]邊了,門縫可能小到魯豫姐都擠不進(jìn)去。
因?yàn)楣糯r(nóng)業(yè)社會(huì)生產(chǎn)力落后,只有大富人家才坐擁馬匹與馬車。與農(nóng)家不同,自帶大型動(dòng)物濃烈氣味的馬匹不會(huì)停泊到主人家隔壁(畢竟大宅子占地面積大),一般會(huì)在用木制或石制的拴馬樁固定在府邸大門附近。
有些石制拴馬樁比較豪華,上頭的方形石柱還雕刻有吉祥如意的祥瑞,一般是對(duì)應(yīng)其階級(jí)的神獸(雕龍會(huì)掉腦袋的)。


![自動(dòng)泊車技術(shù):從人工智障變?nèi)斯ぶ悄?/></a></p><p> 馬車會(huì)比馬相對(duì)復(fù)雜點(diǎn)。特別是中國(guó)的馬車,因?yàn)槲覀児糯鷽]發(fā)明轉(zhuǎn)向架,所以多數(shù)馬車都打造成了更輕盈的兩輪樣式(但我們是有四輪馬車的),松開馬匹之后用人力倒推進(jìn)泊位時(shí)也相對(duì)輕松一些。</p><p style= 自動(dòng)泊車技術(shù):從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=](http://img0.pcauto.com.cn/pcauto/1309/13/3059862_blank.gif)

倒車?yán)走_(dá)。
1906年,英國(guó)傳奇女賽車手多蘿西·萊維(Dorothy Levitt)創(chuàng)造了女性駕駛者最高車速,并在1909年發(fā)布的《The Woman and The Car》一書中描述了使用化妝鏡觀察后方的方法。
看圖吧,Dorothy女神怎么可能離得開化妝鏡呢?



以上是泊車小史,我們今天要聊更先進(jìn)的自動(dòng)泊車,因此必須從自動(dòng)化定位技術(shù)的鼻祖?zhèn)冮_始說。
巡航導(dǎo)彈是最早的自動(dòng)泊車技術(shù)的集大成者。筆者在此前文章中提到過,德軍的V1巡航導(dǎo)彈用陀螺儀、空速計(jì)、機(jī)械計(jì)時(shí)器、高度儀組成慣性制導(dǎo)系統(tǒng),工程師根據(jù)A/B兩地的地圖坐標(biāo)設(shè)定飛行方向和時(shí)間, 飛行夠預(yù)定時(shí)間后自動(dòng)切斷油路,導(dǎo)彈失去動(dòng)力掉下去,自動(dòng)停入擬定的“泊位”——可能是某座倫敦建筑的屋頂。
當(dāng)然,這種離線式定位技術(shù)比較菜,有時(shí)候飛離目標(biāo)二三十公里最終轟掉一個(gè)小山包,山包上正吃草的英格蘭薩??搜蛞矝]理解到為什么吃個(gè)草都能被五雷轟頂。






自動(dòng)泊車技術(shù)的基礎(chǔ)概念
支線任務(wù)做完,我們現(xiàn)在回到主線上面來。
自動(dòng)泊車技術(shù)分為兩大類,定義并不相同:
自動(dòng)泊車系統(tǒng)(APS,Automated Parking System)
APS是一種自動(dòng)泊車的空間結(jié)構(gòu),利用自動(dòng)升降機(jī)將車輛塞進(jìn)狹窄的泊車位,大眾就比較喜歡用這種結(jié)構(gòu)來置放新生產(chǎn)出來的商品車。
在廣州遠(yuǎn)洋大廈就有一套很老的APS,小時(shí)候看著老爸把車子開進(jìn)一個(gè)泊位之后,下車離場(chǎng),工作人員按動(dòng)開始按鈕,下部轉(zhuǎn)盤就會(huì)旋轉(zhuǎn)90°之后,再用傳輸帶和升降機(jī)塞到地庫(kù)泊位中。取車時(shí),反而行之即可。

泊車輔助系統(tǒng)(PAS,Parking Assist System)
自動(dòng)泊車輔助(APA,Auto Parking Assist)
遠(yuǎn)程遙控泊車(RPA,Remote Parking Asist)
自動(dòng)代客泊車(AVP,Automated Valet Parking)
以上幾種都是汽車自帶的自動(dòng)泊車系統(tǒng),車輛通過視覺與位置傳感器識(shí)別車位、計(jì)算路線,再通過PAS/APA/RPA/AVP完成泊車入位工作。
目前業(yè)界總把APS和以上四個(gè)混淆,算不上錯(cuò)誤,只是概念分割不清。因此筆者寫一個(gè)前提:下文我們聊的自動(dòng)泊車技術(shù)均指的是PAS/APA/RPA/AVP(車載的泊車輔助系統(tǒng)),而非APS(供車輛使用的空間)。
其中,我們最常用到的APA也分F-APA全自動(dòng)泊車輔助和Semi-APA半自動(dòng)泊車輔助。



自動(dòng)泊車的基礎(chǔ)技術(shù)
下面我們針對(duì)自動(dòng)泊車技術(shù)的幾樣核心技術(shù)進(jìn)行探討:
位置傳感器的作用是“讓系統(tǒng)知道車子在環(huán)境中的什么位置”,目前最常用的位置傳感器是“超聲波雷達(dá)”,聽起來很牛,其實(shí)就是倒車?yán)走_(dá)而已,去途虎300多塊能裝前后8個(gè)的……
因?yàn)檫@種小雷達(dá)的工作頻率高于20kHz(人耳聽覺上限),準(zhǔn)確來說是40kHz、48kHz、58kHz三選一,所以人耳是聽不到它們工作的,滴滴滴那個(gè)是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的蜂鳴器而已。
開過大型豪華車的朋友應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn),車子不止前后有雷達(dá),兩側(cè)也有。你沒感受錯(cuò),前后的UPA倒車?yán)走_(dá)的工作范圍在0.15-2.5m之間(下圖白色),兩側(cè)的APA雷達(dá)則在0.3-5.0m(下圖藍(lán)色)之間,這兩種雷達(dá)在自動(dòng)泊車系統(tǒng)中都是主要功臣。

傳感器性能對(duì)比 |
| 雷達(dá) | 激光雷達(dá) | 攝像頭 | 雷達(dá) + 激光雷達(dá) + 攝像頭 |
物體識(shí)別 | 良 | 優(yōu) | 良 | 優(yōu) |
物體分類 | 差 | 良 | 優(yōu) | 優(yōu) |
識(shí)別范圍 | 優(yōu) | 良 | 良 | 優(yōu) |
車道追蹤 | 差 | 差 | 優(yōu) | 優(yōu) |
惡劣天氣 可靠性 | 優(yōu) | 良 | 差 | 優(yōu) |
低亮環(huán)境 可靠性 | 優(yōu) | 優(yōu) | 良 | 優(yōu) |
可見,三種傳感器都有各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷,三者結(jié)合之后才能揚(yáng)長(zhǎng)避短達(dá)到全優(yōu),不過激光雷達(dá)當(dāng)前的成本嘛……目前已有萬(wàn)元級(jí)的車規(guī)級(jí)激光雷達(dá)面市,不過相對(duì)于超聲波/毫米波雷達(dá)而言依然是個(gè)天價(jià)。
比如下圖筆者翻譯的四代A8,超聲波雷達(dá)、長(zhǎng)距和中距毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭環(huán)環(huán)相扣,才打造出全球第一款L3自動(dòng)駕駛量產(chǎn)車。造A8的團(tuán)隊(duì),從來不是成本核算優(yōu)先的團(tuán)隊(duì)。
視覺傳感器就是攝像頭,以前我們有車載的后視攝像頭,現(xiàn)在有很多車都裝載了全景攝像頭,與自動(dòng)駕駛相關(guān)度最高的前置高清視攝像頭則分為單目、雙目、三目,目數(shù)越大就能覆蓋越多的焦段。
在自動(dòng)泊車領(lǐng)域,單靠視覺方案是可以實(shí)現(xiàn)的,問題是攝像頭在惡劣天氣和低亮度環(huán)境中工作就很容易拉胯,必須配合超聲波雷達(dá)/毫米波雷達(dá)才能精準(zhǔn)定位。

寶馬X5(G05)上就試過“即時(shí)定位與地圖構(gòu)建”技術(shù)(SLAM,Simultaneous Localization And Mapping)的基礎(chǔ)版本,用起來很方便。
哈弗H6都裝備了SLAM原路返回功能(循跡倒車輔助),當(dāng)駕駛者錯(cuò)誤駛?cè)胍粭l狹窄道路無法動(dòng)彈時(shí),一鍵即可原路返回,其中寶馬的原路返回可以執(zhí)行50m。
奔馳S級(jí)也有類似的配置。AVP還分“提前學(xué)習(xí)”和“當(dāng)場(chǎng)學(xué)習(xí)”兩種,前者需要經(jīng)過SLAM系統(tǒng)訓(xùn)練之后(之前到過這進(jìn)行地圖建模了)才能用,后者只需駕駛員開到停車場(chǎng)就可以離席,車子自己找車位泊入,從SAE分級(jí)來看屬于L4(法規(guī)是否允許那是另一回事)。
百度Apollo項(xiàng)目近幾年在做自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā),選的都是操縱機(jī)構(gòu)全有電動(dòng)備份的車型,電控油門、電控轉(zhuǎn)向、電控制動(dòng)、電控?fù)跷欢疾荒苋薄?/p>

長(zhǎng)安UNI-K也用上了同類技術(shù)。新一代奔馳S級(jí)W223和威馬W6這種更高階一些,人在車外就可以啟動(dòng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng),依靠超聲波/毫米波雷達(dá)和全景攝像頭泊入/泊出。
類似的還有蔚來全系,二代換電站終于配上了自動(dòng)泊車技術(shù)(之前有硬件沒軟件),再也不用換電站工作人員倒車入庫(kù)之后再離車換電。之前筆者去體驗(yàn)的時(shí)候一臉尷尬,說好的自動(dòng)泊車呢?
動(dòng)力類型其實(shí)并非直接相關(guān)。
廣州街頭上那么多文遠(yuǎn)知行的自動(dòng)駕駛汽車,用的不就是燒油的林肯。只要油門、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、擋位這些機(jī)構(gòu)有電動(dòng)備份就成,只有機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)的話就“雞同鴨講”無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛/自動(dòng)泊車了。
制動(dòng)力分配EBD、防抱死制動(dòng)ABS等等都要參與打工,ESP還會(huì)主動(dòng)對(duì)某一個(gè)車輪進(jìn)行制動(dòng)來校正車輛實(shí)時(shí)重心。
除此之外,警告單元也要被集成到系統(tǒng)里面。如果自動(dòng)泊車期間遇到突然侵入路徑的障礙物,自動(dòng)泊車系統(tǒng)不僅要制動(dòng),還得通過蜂鳴器和燈光信號(hào)告訴駕駛者有程咬金。
上一篇《無人驅(qū)》我們聊到“荊軻刺秦王”典故中的燕國(guó)督亢地圖,在兩千多年前算得上高精度地圖了。哥倫布當(dāng)年用的航海地圖是瞎整的,結(jié)果這哥們憑著瞎畫圖、瞎計(jì)算、瞎猜測(cè)、瞎騙下屬的導(dǎo)航術(shù)找到了新大陸,完全就是運(yùn)氣太好。
問題是現(xiàn)在我們行車可不能靠運(yùn)氣好,自動(dòng)泊車技術(shù)需要高精度地圖才能更好地完成任務(wù)。
高精度地圖不僅有更高精準(zhǔn)度的道路坐標(biāo)信息,還有每個(gè)車道的坡度、曲率、高程、航向、交通標(biāo)識(shí),包括劃好的停車位等等多維信息。


上一篇《無人驅(qū)》我們聊了很多衛(wèi)星定位系統(tǒng)的事情,這一篇我們就不展開說了。之前立了一個(gè)Flag說是之后詳細(xì)聊北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng),我先欠著。
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) |
系統(tǒng) | 北斗 | 伽利略 | Glonass | GPS | IRNSS | QZSS |
擁有者 | 中國(guó) | 歐盟 | 俄羅斯 | 美國(guó) | 印度 | 日本 |
覆蓋面 | 全球 | 全球 | 全球 | 全球 | 南亞 | 東亞 |
編碼 | CDMA | CDMA | FDMA CDMA | CDMA | CDMA | CDMA |
高度 | 21150km | 23222km | 19130km | 20180km | 36000km | 32600km 39000km |
繞地周期 | 12.63h | 14.08h | 11.26h | 11.97h | 23.93h | 23.93h |
Rev./S.day | 17/9 | 17/10 | 17/8 | 2 | 1 | 1 |
衛(wèi)星 | 北斗3: 28顆運(yùn)作 5顆在軌驗(yàn)證 | 26顆工作 2顆備用 6顆將發(fā)射 | 24顆工作 1顆調(diào)試 1顆飛行試驗(yàn) | 30顆工作 | 3 GEO 5 GSO MEO | 4顆工作 7顆待發(fā)射 |
狀態(tài) | 運(yùn)作中 | 運(yùn)作中 | 運(yùn)作中 | 運(yùn)作中 | 運(yùn)作中 | 運(yùn)作中 |
精準(zhǔn)度 | 民用:3.6m 軍用:0.1m | 民用:1.0m 軍用:0.01m | 2-4m | 0.3-5.0m | 民用:1.0m 軍用:0.1m | 民用:1.0m 軍用:0.1m |
系統(tǒng) | 北斗 | 伽利略 | Glonass | GPS | NavIC | QZSS |
自動(dòng)泊車技術(shù)分為離線和在線,離線的冗余肯定比不過在線,因此依靠衛(wèi)星定位技術(shù)的自動(dòng)泊車才是未來的主流方向。
但若真的沒有衛(wèi)星定位信號(hào),比如在摩納哥那些底下九層的停車場(chǎng)呢,是不是當(dāng)?shù)赜绣X人們都得自己泊入車位呢?
并非如此。脫離了衛(wèi)星定位信號(hào)之后,我們還可以使用室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)有不少創(chuàng)業(yè)公司在做室內(nèi)高精度地圖,用的地位技術(shù)是GPS與藍(lán)牙結(jié)合的,比較常見的微定位技術(shù)是蘋果“必肯”(iBeacon)低功耗藍(lán)牙(BLE)通信功能。
5G對(duì)于L4和L5等級(jí)的自動(dòng)駕駛/自動(dòng)泊車技術(shù)而言是必需品,因?yàn)橹挥?G信號(hào)的低時(shí)延、大帶寬、高可靠、低功率才能滿足智能汽車的通訊需求,因?yàn)長(zhǎng)4/L5的實(shí)時(shí)信息量實(shí)在太大了。
歐美國(guó)家對(duì)中國(guó)5G技術(shù)進(jìn)行封鎖,并非只是針對(duì)3C電子領(lǐng)域,而是5G信號(hào)牽扯到汽車工業(yè)這個(gè)第二產(chǎn)業(yè)巨頭。未來智能汽車將是發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)壟斷的行業(yè),只有這些工業(yè)巨頭才有能力承包重工業(yè)、芯片、5G/6G、自動(dòng)駕駛/無人駕駛、衛(wèi)星定位技術(shù)的全套研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)。