自動(dòng)駕駛為何失?。?/h1>
2016-10-21 20:58:02
CHIP新電腦 2016年10期
特斯拉的自動(dòng)駕駛車輛出現(xiàn)致命意外，它沒有檢測(cè)到一輛橫穿馬路的卡車，徑直地撞向卡車的側(cè)面。本文CHIP將告訴大家為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。
特斯拉的Model S是一輛支持自動(dòng)駕駛技術(shù)的車輛，但不是完全自動(dòng)駕駛的，預(yù)警系統(tǒng)會(huì)保持讓駕駛員的手握住方向盤。特斯拉Model S號(hào)稱是馬路上最安全的車輛，因而，駕駛特斯拉的布朗（Joshua Brown）意外死亡的消息令所有人震驚：事故發(fā)生時(shí)車輛處于自動(dòng)駕駛模式，然而，車輛的傳感器與駕駛員都沒有發(fā)現(xiàn)前方一輛18輪的大卡車正橫穿馬路，徑直地撞向卡車的側(cè)面，導(dǎo)致車頂部被掀開，駕駛員當(dāng)場(chǎng)死亡。為什么會(huì)發(fā)生這樣的事故？要了解事情的真相，我們必須深入研究事件的過程以及特斯拉與其他汽車制造商使用的傳感器技術(shù)。
傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀
檢測(cè)車輛和障礙物最重要的手段是攝像機(jī)和雷達(dá)傳感器，安裝在特斯拉和其他高檔汽車上的超聲波傳感器有效范圍只有數(shù)米，因此，在高速公路上行駛時(shí)只能夠用于檢測(cè)相鄰車道的車輛。
在其他高檔汽車上可以通過立體攝像系統(tǒng)確定物體的距離，就像人的大腦，通過左右眼的差異形成立體的影像。然而，在特斯拉上攝像系統(tǒng)僅使用一個(gè)單一的光學(xué)系統(tǒng)，這意味著只有通過圖像處理方法同步幾個(gè)連續(xù)圖像來獲得深度相關(guān)的信息，而這樣做需要時(shí)間。
無論是攝像系統(tǒng)還是眼睛，都有著相同的弱點(diǎn)：它們可以被蒙蔽，例如，可能因?yàn)楣饩€太暗而無法識(shí)別物體。它們需要以一個(gè)鮮明的對(duì)比度，才能夠檢測(cè)物體，它們不能透過迷霧看到物體，而且它們的分辨率功率也有一定限度。而通過采用雷達(dá)信號(hào)的傳感器技術(shù)基本上可以解決分辨率以外所有這些問題，并且雷達(dá)傳感器能夠在汽車行駛的條件下探測(cè)物體。
雷達(dá)傳感器能夠完美區(qū)分移動(dòng)對(duì)象（即潛在的危險(xiǎn)）和防撞護(hù)欄或者臺(tái)架之類的東西，此外，它不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤消息和引起假警報(bào)。經(jīng)由多普勒效應(yīng)或反射雷達(dá)信號(hào)的特定相位移動(dòng)，系統(tǒng)可以在可視范圍內(nèi)確定對(duì)象的相對(duì)速度，多普勒測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)單一的“圖像”即可判斷車輛是否以高速接近中。
無視靜止障礙
不過，對(duì)于多普勒測(cè)量來說一個(gè)靜止的車輛和一個(gè)防撞護(hù)欄之間并沒有什么差異。而使用雷達(dá)來檢測(cè)車輛行進(jìn)方向的潛在危險(xiǎn)，區(qū)分移動(dòng)車輛或靜止車輛的計(jì)算成本是巨大的。只有最新一代雷達(dá)傳感器才允許系統(tǒng)獲取靜止物體的詳細(xì)信息，例如區(qū)分車道和路肩綠化帶。
然而，當(dāng)前生產(chǎn)的車輛在檢測(cè)橫向方向移動(dòng)的物體或者靜止物體方面仍是一個(gè)巨大的問題：雖然奧迪、寶馬和戴姆勒的檢測(cè)數(shù)據(jù)流可以工作在200km/h的速度，并相應(yīng)地調(diào)整自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)，但只能在70km/h（戴姆勒）或85km/h（奧迪和寶馬）的速度下可以可靠地對(duì)靜止物體進(jìn)行檢測(cè)，另外，這項(xiàng)工作是在光學(xué)攝像機(jī)的幫助下完成的，而特斯拉則使用它自己的軟件來解決這個(gè)問題。
在布朗的事故中還有另外一個(gè)因素導(dǎo)致駕駛者和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)很難對(duì)交通情況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估：美國(guó)27號(hào)高速公路雖然是筆直的，但事故的現(xiàn)場(chǎng)是山谷的一個(gè)交叉路口。從Google街景的圖像不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置有視覺問題：要知道Google拍攝街景的攝像頭位于超過2m高的自動(dòng)相機(jī)上，而車輛的駕駛?cè)藛T眼睛的高度只有1m左右，而雷達(dá)傳感器甚至距離路面只有約40cm左右。在這種情況下，當(dāng)布朗的車開往路口時(shí)，只有當(dāng)卡車出現(xiàn)在100m外的路口時(shí)特斯拉的傳感器才可以檢測(cè)到它，但是由于當(dāng)時(shí)的光線條件下白色的卡車和天空的對(duì)比度極低，而卡車在經(jīng)過岔道時(shí)速度很慢，留給傳感器做出反應(yīng)的時(shí)間極短（以120km/h的速度計(jì)算約為3s的時(shí)間），這對(duì)于本來就對(duì)橫向移動(dòng)物體和靜止物體不怎么敏感的系統(tǒng)來說時(shí)間明顯不足。
德國(guó)車可以做到更好嗎？
對(duì)于這一事故，奧迪、寶馬和戴姆勒一致聲明，他們的輔助系統(tǒng)并不是為防止高速公路上類似的行駛情景準(zhǔn)備的。這3個(gè)廠商強(qiáng)調(diào)的是，他們的輔助系統(tǒng)只是提供輔助，而不是代替駕駛員駕駛車輛。事實(shí)上，正如我們上面所分析的，按照目前傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀，駕駛“自動(dòng)駕駛”車輛的人們還必須保持警惕。
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