汽车传感器可以拯救生命

新车上安装了更多的传感器,包括摄像头、激光雷达和雷达系统。这些传感器收集和传输信息,可以帮助其他汽车和交通管理部门避免事故并识别道路危险。

交通管理部门面临的主要挑战之一是持续更新路况信息。如果没有街道和高速公路的直接视图,几乎不可能实时跟踪交通状况、危险、临时工程和其他事情的持续变化。

配备一组传感器的新型联网车辆,在收集环境信息后,如果能够向交通管理系统发送传感信息,不断更新当前状况,那么就有可能会成为救生员。

联网汽车拥有大量的计算机视觉传感器来绘制环境地图

如今,不配备摄像头或其他检测设备的新车型并不多见。即使是最基本的汽车型号也有近距传感器来帮助驾驶员在狭小的空间内停车和移动。

先进车型还配有多个摄像头,用于检测周围的其他车辆和基础设施。这些摄像头以 360° 视角持续监控道路,有助于高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 提醒驾驶员注意变道和其他车辆的接近或制动情况。此外,在一些车型中,这些摄像头可以实现自动停车和有限的无人驾驶功能。

许多配备先进 ADAS 功能的车辆还配有其他传感器,如雷达和光成像探测和测距 (LiDAR)。这两项技术现在对于实现部分和完全自动驾驶汽车功能都至关重要。

LiDAR 用于首批实验性无人驾驶汽车。这是一种检测路面物体及其大小和确切位置的技术。美国宇航局在 45 年前发明了这项技术,用于测量太空中的距离。LiDAR 的优势在于可以生成任何物理对象的数字副本(数字孪生),并绘制车辆周围的环境。

如今,LiDAR 传感器体积小巧,能耗比早期型号低得多。新型传感器可以安装在车辆周围的几个位置,使其计算机能够“看到”周围的 3D 真实世界。LiDAR 最大的缺点是在多云的天气条件下或在雾气中效果不太好。由于使用光束,因此需要清晰的视线才能准确绘制出周围的地图。

为弥补 LiDAR 的不足,并应对摄像头面临的挑战,一些型号还使用了雷达。这项技术广泛用于航空和执法,利用无线电波测量不同物体的距离和组成。它的主要限制是不能检测小物体。它可以检测较大的物体,如其他车辆,但它不能提供精确的图像。这就是为什么大多数车辆都将雷达作为 LiDAR 的备份,而非替代品。

现在,许多车辆依靠先进的新型高清摄像头来实现大多数 ADAS 功能。Mobileye 等公司的技术开发了复杂的摄像头和软件,以重现人类看待环境和对环境做出反应的方式。

Mobileye 的理念是:“如果人类可以仅凭视觉驾驶汽车,那么计算机也可以”。他们认为,虽然其他传感器可为物体检测提供冗余,但摄像头是唯一一个用于驾驶路径几何和其他静态场景语义(如交通标志、道路标记等)的实时传感器。

由于缺乏数据,Vision-Zero 项目正走向失败

1997 年,瑞典议会出台了一项 “Vision Zero” 政策,要求到 2020 年将死亡和重伤事故降至零。

如今,全球许多城市都制定了 Vision-Zero 计划,以减少道路交通事故和死亡人数。在大多数人口密集的城市,如纽约或旧金山,超过三分之一的严重和致命碰撞发生在少数街道上。为解决这一问题,市政当局通常针对这些地区采取切实可行的安全改进措施,如保护自行车道、拓宽人行道和降低交通速度。

虽然这有助于减少某些地区的事故数量,但 Vision Zero(无死亡事故)的目标却难以实现。在旧金山,2021 年有 10 名行人死亡,2019 年有 15 名,2016 年有 11 名。

为了加强对驾驶员、骑车者和行人的保护,对环境的准确测绘是关键。虽然交通摄像头提供了一些基本信息,但运营安全标准需要备份传感器(“冗余”)用于链条上的所有元素,从传感到执行,等等不一而足。

一个例子是使用 Google Maps 来检测交通拥堵。由于许多智能手机用户的定位功能一直处于激活状态,谷歌服务器可以看到交通流量和速度,准确地更新地图,以显示哪里的交通通畅,哪里发生了堵塞。

因此,一些汽车制造商与交通部门合作,开始实施“众包地图”项目,利用摄像头系统的激增,以近乎实时的方式建立和维护一个准确的环境地图。基本上,配备不同传感器的联网汽车都可传输关于车辆周围区域几何形状和地标的压缩数据。有了精确的位置信息,数据就被发送到云端进行汇总和分析。然后,系统更新其数据库,进一步用于为联网车辆和交通当局更新高度精确的地图。

此外,网络中的任何车辆都可以实时提醒潜在危险,而无需驾驶员干预。例如,假设部分道路因树木倒下或交通信号故障而堵塞。在这种情况下,车载计算机可以自动向相关服务部门发送警报。

启用后,这些众包地图和实时检测系统可以随时随地帮助减少事故和消除潜在危险。

标准和协作至关重要

显然,一套共同的标准和利益相关者之间的合作,对于实现道路环境的共同愿景和解决潜在危险至关重要。

据估计,全自动驾驶汽车(5 级或 6 级)可能在每 100 次危险情况下发生一次事故。如果在 ADAS 系统中保持这种故障率,并提供正确的信息和连接性,而驾驶员仍然积极响应,就可以避免 99% 的汽车事故。

如今,全球数百万辆汽车配备传感器、处理能力和连接能力,以实现更安全的出行未来。这取决于汽车制造商、交通部门和其他利益相关者如何找到共享信息的方法,并最终实现 Vision Zero 目标。


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