低速和高速自動駕駛的應(yīng)用場景和技術(shù)方向有何不同?
在很多交流場景中,當我說到自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用還不成熟,現(xiàn)在只能達到L2級時,就會有些小伙伴提到快遞、外賣小車的應(yīng)用,他們認為這些小車已經(jīng)不需要駕駛員駕駛了,而且道路識別和任務(wù)完成度也非常高,這是否代表著自動駕駛技術(shù)已然達到了非常高的水平?其實與我們常提的乘用車自動駕駛而言,快遞、外賣小車的自動駕駛完全不屬于同一領(lǐng)域,使用場景也并不相同,今天智駕最前沿就和大家聊聊這兩者的區(qū)別。
從使用場景來看,低速配送車多在市區(qū)人流密集的環(huán)境中行駛,常見于小區(qū)道路、商業(yè)街道和校園內(nèi)部等封閉或半封閉場景。其行駛速度一般不超過30公里/小時,路線較為固定,對路線的重復(fù)性要求高。相比之下,高速智能駕駛乘用車則需要在城市主干道、高速公路等開放道路上行駛,速度可達100公里/小時以上,行駛路線多變且涉及更多如并線超車、高速入口匝道匯入、高架橋標線模糊等復(fù)雜路況,這就對乘用車的自動駕駛技術(shù)提出了更高的要求。
在環(huán)境感知層面,低速配送車的感知范圍相對較小。由于速度較低,其在感知算法上更側(cè)重于近距離低速行人、騎行者、小型障礙物的檢測與跟蹤,以及對窄路、盲區(qū)的精細識別。攝像頭與超聲波傳感器往往成為主力,三維激光雷達可選配但分辨率要求相對較低。而高速智能駕駛乘用車則需面對高速行駛下的遠距離物體檢測,要求激光雷達具備更遠的探測距離(一般300米以上)與更高的線數(shù)(64線或以上),并且需要毫米波雷達在快速運動狀態(tài)下準確測量前后車輛的相對速度和距離,以及高速攝像頭在光照變化下的穩(wěn)定識別能力。
兩者定位與地圖的技術(shù)要求也大相徑庭。低速配送車多依賴于高精度靜態(tài)地圖與慣導(dǎo)融合定位,定位精度在厘米級即可滿足需求,且地圖更新頻率相對較低,主要應(yīng)對固定路線的微小變化。高速智能駕駛乘用車則需要實時更新的高精度地圖(HD Map),這其中就包括車道線拓撲結(jié)構(gòu)、坡度、限速、交通標識等信息,此外還要結(jié)合實時定位(RTK/PPP+慣導(dǎo)),在高速行駛中保持亞米級甚至亞分米級的定位精度,以應(yīng)對車速變化帶來的位置信息時延。
在決策與路徑規(guī)劃上,低速配送車的決策空間較小,常見的路徑多為“起→終”固定場景,配合簡化的局部避障與緩行策略,即可滿足日常配送需求。其規(guī)劃算法可基于圖搜索或Sample-Based方法,結(jié)合規(guī)則庫快速生成行駛路徑,并以行為樹(Behavior Tree)或有限狀態(tài)機(FSM)進行任務(wù)切換。而高速智能駕駛乘用車則需解決如多車道協(xié)同并線、匝道合流、高速超車等更復(fù)雜的高速場景決策問題,常借助分層決策架構(gòu),全局路線規(guī)劃(Global Planner)、行為決策層(Behavior Planner)、局部軌跡規(guī)劃(Local Planner)、以及實時控制層(Controller),在保證乘員舒適度和交通規(guī)則合規(guī)的同時,提高通行效率。
在控制執(zhí)行層面,低速配送車以啟?刂坪偷退俎D(zhuǎn)向為主,控制周期可以相對放寬到50–100毫秒,要求車輛能夠在狹窄環(huán)境中平順起步與精準泊入。底層控制常采用經(jīng)典PID與模型預(yù)測控制(MPC)相結(jié)合的方案,重點在于低速細膩的軌跡跟蹤與障礙物緊急停車。而高速智能駕駛乘用車則需要更高頻率的控制更新(10–20毫秒),以應(yīng)對高速行駛帶來的時延敏感性。其底層控制常采用改進型MPC或自適應(yīng)控制策略,引入車體動力學(xué)模型與輪胎力學(xué)模型,確保在高速彎道、制動以及緊急避障時擁有精確且平穩(wěn)的操控性能。
在功能安全與冗余設(shè)計方面,低速自動駕駛平臺常在有限場景內(nèi)運行,其對安全的核心關(guān)注在于行人與騎行者的保護,因此多采用多傳感器冗余(攝像頭+超聲波或短距激光雷達)與雙系統(tǒng)控制器冗余來提升可靠性。高速智能駕駛乘用車則屬于更高等級(L2級)的自動駕駛系統(tǒng),功能安全要求更為嚴格,需要滿足ISO 26262 ASIL-D級標準,包含雙重或多重感知傳感器(長距激光雷達、毫米波雷達、高清攝像頭組合)、雙重或三重ECU處理冗余、剎車和轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的機械或電氣雙冗余,以及電源與通信總線的備份設(shè)計,確保任何單點故障都不會導(dǎo)致系統(tǒng)失效。
從軟件架構(gòu)與算法復(fù)雜度方面討論,低速配送車的軟件棧相對輕量,;赗OS 2等開源平臺,算法模塊數(shù)量有限,如感知、定位、規(guī)劃與控制模塊較為粗粒度,且可以針對固定場景進行高度優(yōu)化;而高速智能駕駛乘用車的軟件堆棧則更為復(fù)雜,包含感知網(wǎng)絡(luò)(多模態(tài)融合)、在線地圖更新、多人機交互、功能安全中間件和整車域控制器軟件等,各模塊之間需要通過高可靠、低延時的汽車以太網(wǎng)或CAN/CAN-FD進行通信。
在人工干預(yù)與監(jiān)管要求上,低速配送車由于速度與動能較低,法規(guī)要求相對寬松,使用者多為運營方遠程監(jiān)控或現(xiàn)場安全員隨車監(jiān)管,處置流程簡單。高速智能駕駛乘用車因涉及乘員安全,須在車內(nèi)配備駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS),在L2及以下級別還需駕駛員時刻保持接管準備;更高等級(L3/L4)需要多傳感器監(jiān)控駕駛員狀態(tài),并制定嚴格的接管流程與上線測試認證方案。
成本與量產(chǎn)難度方面,低速自動駕駛配送車注重量產(chǎn)成本的可控性,常選擇性價比更高的傳感器方案,如成本數(shù)千至萬元級的激光雷達與工業(yè)級相機,搭配開源軟件和統(tǒng)一硬件平臺,可大批量鋪設(shè)。而高速智能駕駛乘用車則需要頂級性能的傳感器和算力平臺(ADAS SoC),單車成本可能達到數(shù)十萬甚至上百萬人民幣,不僅對供應(yīng)鏈、測試與驗證提出更高要求,也對整車廠的研發(fā)與量產(chǎn)能力形成嚴峻考驗。
從迭代與上線節(jié)奏來看,低速配送車因所處半封閉環(huán)境,軟件和地圖版本更新周期可以相對靈活,通過空中下載(OTA)推送運營策略優(yōu)化;而高速智能駕駛乘用車的每次軟件升級都必須充分驗證與回歸測試,甚至可能需要司法、保險、行業(yè)監(jiān)管部門的重新認證,更新節(jié)奏較慢但更注重可靠性驗證。
其實兩者在市場定位與發(fā)展前景上也各有千秋。低速配送車著重滿足城市場景下的“最后一公里”效率與成本控制,技術(shù)門檻相對可控,具備大規(guī)模示范與快速落地的優(yōu)勢;高速智能駕駛乘用車則是未來自動駕駛技術(shù)升級的“旗艦應(yīng)用”,代表著車輛自主決策與城市交通全面升級的方向,盡管面臨更高的技術(shù)壁壘與監(jiān)管挑戰(zhàn),但一旦成功推廣,對提升出行安全與效率具有重大意義。
綜上所述,低速自動駕駛配送車與高速智能駕駛乘用車在使用場景、感知與定位精度、決策與控制復(fù)雜度、安全冗余設(shè)計、通信方式、法規(guī)監(jiān)管、成本結(jié)構(gòu)等方面均存在顯著差異。理解并針對這些差異進行系統(tǒng)化的技術(shù)規(guī)劃與實施,是推動自動駕駛技術(shù)在不同細分市場成功落地的關(guān)鍵。未來,隨著感知算法、算力平臺與車路協(xié)同技術(shù)的不斷成熟,兩類自動駕駛形態(tài)勢必在各自領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大突破,共同繪就智慧交通的美好愿景。
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原文標題 : 低速和高速自動駕駛的應(yīng)用場景和技術(shù)方向有何不同?
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