談了這麼久自動駕駛,自動泊車會是個很好的切入口

雷鋒網 於 10/05/2016 發表 收藏文章
雷鋒網(搜索“雷鋒網”公眾號關注)按:本文作者朱玉龍,汽車行業從業工程師,主做汽車電子,領域從新能源汽車過渡到ADAS。

引用自動泊車不僅是單車智能,隨着未來加入對外通信,會產生更多領域間的碰撞。

本文主要從幾個方面來談談自動泊車技術,第一部分是自動泊車的發展歷史,第二部分是自動泊車的內部結構和一些廠家的方案。值得注意的是,在不同的國家,落實不同場景自動化的意願也不相同,唯一確定的是,大家都不愛停車,確切的説是不愛找車位和停車。這是整個汽車智能化和自動駕駛裏面最迫切的需求,也是一個比較容易切入的環節。


圖1 各個自動駕駛功能的民眾接受度,自動泊車需求呼聲很高


第一部分 自動泊車的發展歷史

引用泊車輔助系統可以分三個大的階段,分為被動式、半自主式泊車輔助、全自動泊車。

1)被動式:在泊車時提醒駕駛員前方或車輛後方障礙。在發展的過程中從只有後方預警,發展成車輛往前運動前方檢測也有預警、加入視覺圖像、加入輔助線還有周邊盲區預警,到現在最複雜的是兩種系統結合,包括倒車雷達+360度環視的兩種功能。


圖2 被動式泊車系統結構

被動式主要利用超聲波傳感器+蜂鳴器+HMI圖標來提示駕駛者外部障礙物情況,防止車輛在倒車時碰撞,一般由下面幾個功能構成:

引用防碰撞聲音+圖像提示

測量停車位大小的系統

提供轉彎角度的提示

提供後視圖像和輔助線檢測

360度環視圖像

被動式是充分考慮了成本的系統,採用低成本的超聲傳感器來實現倒車時候的障礙物檢測,一般距離為1米~1.5米的情況,消費者對此類系統接受度高。

2)半主動式泊車輔助

隨着自動化水平的提高,各個汽車公司都想要幫助駕駛者更好地停車,所以開發出不同的系統如Toyota Intelligent Park Assist、BMW Park Assistant、VW/AUDI Parking System Plus with Rear View Camera、Daimler Parktronic with Active Parking Assist和Ford Active Park Assist,這些系統的特點是一般需要駕駛員來負責油門和剎車,車輛幫忙計算軌跡路徑,幫助駕駛員入庫。


圖3 半自動泊車系統的一些對比


圖4 法雷奧Park 4U系統

如圖4所示法雷奧的Park 4U,其系統構成為:

引用超聲傳感器

半自動泊車ECU 控制器

外部傳感器:輪速、加速、轉彎角度、轉矩、車速、變速箱情況

HMI按紐和前後報警蜂鳴器

EPS控制轉向系統

對消費者來説,檔位需要控制、加速和減速都需要控制,整個過程的責任需要承擔。各車企,在HMI、車位大小上面有差異,基本的操作沒有差異。J.D. Power的《2015年駕駛員汽車交互體驗報告》(2015 Driver Interactive Vehicle Experience (DrIVE) Report)顯示,“最沒用汽車新技術”榜單上半自動泊車排第三位,1/3車主都不會去嘗試這個功能,因為並沒有什麼用。

3)全自動泊車

從半自動泊車到全自動泊車的進化過程中:

引用首要點:人是否需要在車內,僅通過手機可以指揮車進行泊車。

檔位:在泊車過程中軌跡計算需要調整的時候,出現不成功的情況,系統是否有切換檔位、實現前後進退的權限。

加速:系統有沒有權限來自己進行加速。

剎車:系統是不是會檢測到碰撞之後控制剎車系統。

可以看到這基本上是整個泊車把人的工作全部接盤過去的過程。


圖5 從半自動到全自動泊車

我們看到的就是比較酷的人在外面用手機進行操控:


圖6 智能手機操控自動泊車

當然這一部分,人還是需要找到車位的。目前正在研究的所謂Valet Parking(停車場自動泊車),就完全是不需要你去找到那個車位的概念了。在某些充電運營的模式中,Valet Parking被賦予更多的意義:

引用1.停車位的自動搜索:車輛自動地尋找空車位,而且發現空車位。

2.電動車的無線充電:對電池進行無線充電。

3.充電完成之後的停車位分離:充電完成後,系統自動將充電槽釋放給其它電動車輛,轉而尋找普通停車位。
4.乘客召喚使用車輛:在限定運行的場景出口處,將車輛交還給所有人。


圖7 停車場自動泊車(V-Charge)



第二部分 停車場自動泊車的結構

其實從被動輔助停車(L0)→半自動泊車(L1)→全自動泊車(L2)→停車場自動泊車(L3與L4之間),是一步步迭代和改進的過程。停車場自動泊車之所以是L3和L4之間,主要是沒人介入了,但需要在特殊場景裏面,而且是低速行駛。我們把Valet Parking需要做的事情進行分解:

1.與停車場設施進行通信,獲取地圖和管理系統分配的可以泊車車位位置和編號信息。

2.進行定位和路徑規劃,自主決策來確定過去的路徑。

2.1 執行低速無人駕駛前往待停車位

2.2 遇到障礙物的時候緊急制動(前後方都需要)


圖8 靠近車位路徑規劃

3.車庫位置的自動入位

3.1 檢測周邊環境、車位的信息,制定入庫策略

3.2 自動轉彎進入

3.3 如果有緊急情況進行剎車


圖9 車輛入庫軌跡計劃

所以這個故事比較簡單,我們可以看到全球幾乎所有的車企都在籌劃這些方案,比較典型的如V-Charge大眾方案、雷諾方案、本田方案。關於傳感器、地圖等配置以及具體技術路線有兩個案例:

案例一——V-Charge方案

引用攝像頭+超聲波傳感器被安排成360°覆蓋周圍環境。

12 個超聲傳感器負責短距離探測。

2個雙目立體攝像頭。

4個魚眼攝像頭,做360度環視。

連接到遠程停車場服務器後,車輛定位會接收到專門設計的地圖+停車場的道路網絡信息。

本地地圖存儲了停車場的所有地方,使車輛可以根據攝像的信息來確定自身位置。

不依賴於GPS傳感器,從而使導航也是在室內環境中,如地下停車位(GPS不可用時),並完善提供釐米級的精度。

這裏配合無線充電,停車場的費用管理,加了不少別的東西進去。


圖10 V-Charge方案

案例二——法雷奧方案

引用超聲傳感器:必須短距離測距,前後各6個,12個標配。

視覺傳感器:一般用兩個雙目傳感器(前後),視覺是主要解決車位的形狀和定位問題的。

激光雷達用的是SCALA 的激光雷達,好處是可靠性更高一些。

這個更加純粹一些,因為總體而言,它是按照方案來走的,而不是演示項目的概念。

結語

總的來説,未來停車場等基礎設施智能化,特別是建立一個局部道路分配的計算雲以後,會與路上所有的智能車輛之間通信交互和協同。自動泊車未來會涉及到諸多領域之間碰撞,使智能後台系統和運動終端開始博弈整個智能化的未來。

參考資料:

圖1、圖3、圖4和圖5出自法雷奧2015-06 Engaging the Open Source Gear Impact on an Automotive Supplier.

圖2出自《Handbook of intelligent vehicle》中31章 Parking Assist和《Handbook of Driver Assistance Systems》.

圖6 、圖7和圖10出自V-Charge Project Overview.

圖8和圖9出自Design and Implementation of Parking Control Algorithm for Autonomous Valet Parking.

本文首發車雲網,原文:全世界都不愛停車,於是有了自動泊車


資料來源:雷鋒網
作者/編輯:朱玉龍

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