車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展

無人駕駛技術早已在1980年代出現,但隨著科技的進步,21世紀開始,無人駕駛技術突飛猛進,相關產業也如雨後春筍般冒出,更有汽車工業人士預估,無人駕駛在2030年以前就會普及。

許多科技公司、汽車大廠無不投入無人駕駛車輛的研發,像是 Google、Apple(蘋果)、Uber(優步)、Tesla(特斯拉)、BMW 等等,族繁不及備載。而當中尤以特斯拉已經正式量產「自動駕駛(Autopilot)」車輛為最,儘管還無法達成無人駕駛,但特斯拉的自動駕駛系統已經能夠預測路上交通狀況,提升駕駛人的安全性。

剖析自動駕駛運作原理

要真的達到無人駕駛的境界還需要一段時間,而自動駕駛算是達到無人駕駛的必經之路。

自動駕駛分五大層級

美國汽車工程師協會(SAE)將自動駕駛分為五大層級,分別為,第零層級:車輛無自動化功能,但系統能針對駕駛提出警告與保護措施;第一層級:主要由人類駕駛控制車輛,但系統能針對方向盤轉動或是加減速的一項操作進行支援;第二層級:主要由人類駕駛控制車輛,但系統能針對方向盤轉動或是加減速的多項操作進行支援;第三層級:車輛能自動行駛,必要時由駕駛人操控;第四層級:由自動駕駛系統操控車輛,人類駕駛不一定需要對系統做出回應,僅限於特定環境行駛;第五層級:自動駕駛能在任何情況下操控車輛,人類在必要時也可接管車輛。

除了 SAE 有針對自動駕駛條列出五大層級外,美國交通部直轄的美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)也有推出四大層級的規範,但後來專家普遍認為應該要給予自動駕駛更廣泛的規範,因而逐漸採用 SAE 的版本。

三大技術取決無人車成功與否

車輛中心資料指出,無人車要能夠成功,必須搭配幾項不可或缺的技術,分別是感測技術、定位技術(優劣互補)、決策技術。感測技術意指車輛要能夠確實偵測行駛間的週遭狀況,像是有無行人通過、交通號誌的變換、車道狀況等等。而定位技術則是能確實把乘客載送到定點的重要技術,同時也能讓無人車自動停好車。最後決策技術綜合以上的技術,要能夠做出適當的判斷,比如偵測到有行人通過,無人車要能立即停車或是車輛偏離車道時要能立刻導正。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲大陸集團(Continental Corporation)在2014年時,就於日本街道上測試其技術研發的自動駕駛汽車。會選擇亞洲進行測試是因為亞洲產出全球超過50%的汽車。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲無人車的研發在台灣以 ARTC 車輛中心為最,不僅有完善的場地可供測試,還有許多技術的研發都是由 ARTC 一手包辦。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲圖為大陸集團的自動駕駛汽車行進模擬圖,可看到自動駕駛汽車會配備許多雷達、攝影機甚至是超音波系統,來偵測周遭環境的狀況,以做出適當的因應措施。

ADAS 系統為無人車發展重要條件

無人車要能上路,須倚賴先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems;ADAS)的幫助才能辦到。ADAS 系統及其子系統是現今許多發展無人車技術的廠商極力研發的系統,它能蒐集車內外的環境資料,並加以評估,做出適當的決策。而現在雖然我們還沒能夠享受到完全自動化的無人車,但相關的技術已經逐漸應用到一般車輛中,大幅提升駕駛人的行車安全。

蒐集車內外資料是第一步

無人車的 ADAS 系統藉由不同的感測器來蒐集車內外的資料,像是毫米波雷達、超聲波雷達、紅外線雷達、雷射雷達、CCD\CMOS 影像感測器及輪速感測器等,並將不斷變化的機械運動變成電子訊號(電壓、電阻及電流)。而這些電子訊號會連動到對應的因應措施上,像是夜視系統會使用紅外線感測器,讓無人車可以在夜間安全駕駛而不偏離軌道或是撞上障礙物;而停車輔助系統則會使用超聲波來判別停車位置的空間,避免撞上其他車輛或是護欄等等。

ADAS 系統如何提升車輛安全性?

自動駕駛汽車的最大目標就是讓車輛行駛更安全,而 ADAS 系統整合了諸多技術提升車輛的緊急應變能力,當中相當值得拿出來探討的就是 AEB 自動緊急剎車系統。簡單來說就是能夠透過 AEB 系統偵測前方障礙物,若駕駛人沒有立即踩下煞車,AEB 系統會自動煞住車輛,避免碰撞。除此之外,BAS 煞車輔助系統也是相當重要的一環,歐盟自2012年已強制小客車及小貨車必須配備 BAS。在台灣,交通部已參考歐規(UNECE)研擬相關規定,並預定2018年起強制國內車輛亦配備本套系統。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲ADAS 包含許多輔助系統,這些系統都通稱為 ADAS,可以幫助車輛偵測內外環境,並做出合適的處理。(圖片取自股感知識庫)

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲圖為特斯拉車身上的攝影機,用來探測車身周遭的環境。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲圖為台灣車輛中心模擬採用 AEB 自動緊急煞車系統的自動駕駛汽車,遇到前方車輛時自動減速、煞車的情境測試。

特斯拉可以自動駕駛帶你到目的地

自動駕駛汽車已經可以在市面上看到囉!除了前述提到已經有越來越多車子搭載 AEB 系統,或是輔助停車系統,知名車廠特斯拉也已經推出多款採 Autopilot 自動輔助駕駛技術的車輛。儘管現階段的自動駕駛汽車還無法做到完全自動化,但技術的成熟度也已經相當令人驚嘆。

8個環景攝影機讓車輛行駛無死角

特斯拉搭載 Autopilot 的車款配有8個環景攝影機,可以無死角360度查看車輛周遭的狀況,就算是在自動駕駛的狀態,也不用擔心車輛會偏離車道或是撞到任何障礙物。另外,相關車款還搭配12個超音波感測器,可以分辨周遭物體的堅硬程度,搭配前置雷達以及視覺處理系統,將周遭環境以3D 建模方式描繪出來,確保車子行進的安全性。

特斯拉能做到自動找車位、停車

找停車位這件事對許多人來說應該像夢魘一般,而且有些車位實在是非常難停,就算是老手也不見得能停得「漂亮」。特斯拉除了可以讓駕駛在出發前輸入目的地後,讓車子帶自己到目的地之外,到了目的地,駕駛只要下車,車子就會自動搜尋停車位,並幫駕駛停好車。而當駕駛要將車子取回時,只要用手機 App,就能「召喚」自己的愛車。這全仰賴特斯拉的 Autopilot 技術,能夠辨別車位,並確保能安穩的停妥於車位當中,也不用怕技術不好刮傷他人的車。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲如圖所示,特斯拉的 Autopilot 技術可以偵測周遭的其他車輛,並保持距離,如果其他車輛突然轉彎,Autopilot 也會協助緊急剎車或是避開。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲駕駛人在測試全程中沒有碰過方向盤,而特斯拉也會自動偵測周遭的號誌、行人、來車等等。

車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
▲特斯拉的輔助停車系統可以幫駕駛人找車位、停車,而且只要透過 App 就能將車子「召喚」到眼前。

本文同步刊載於PC home雜誌
 
車子就是你的 專屬駕駛:無人車- 一次搞懂無人車運作原理及其發展
歡迎加入PC home雜誌粉絲團
艾格
作者

使用 Facebook 留言
發表回應
謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則