人物在自动驾驶汽车中如何应用传感器技术的自动化等级
导语:自动驾驶技术是指通过人工智能、传感器和其他技术实现车辆在没有人为干预的情况下自主行驶的能力。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,使电脑能够在没有任何人类主动操作的情况下,安全地操作机动车辆。
自动驾驶汽车通常分为不同的自动化等级,从L0到L5:
L0:无自动化,车辆完全由驾驶员操控,没有任何自动驾驶辅助功能。
L1:驾驶辅助,车辆具备一些基础辅助功能,如定速巡航和车道偏离预警。
L2:部分自动化,车辆能同时进行横向和纵向控制,如自适应巡航和车道保持辅助。
L3:有条件自动化,在特定条件下车辆可以自动驾驶,但驾驶员需随时准备接管。
L4:高度自动化,在限定区域和条件下车辆完全自動駕駛,无需驾驶员干预。
L5:完全自動駕駛,車輛在任何場景下都能自動駕駛,没有需要有人介入。
为了实现这些不同级别的自主性,我们需要核心技术包括传感器和人工智能。传感器如激光雷达(LiDAR)和摄像头用于感知周围环境,为路况提供信息;人工智能则用于决策并确保高效行走。
惯性传感器,加速度计以及角速度陀螺仪作为汽车的“内耳”,多年来一直在汽车安全气囊中执行基本任务。它们能够独立探测到车辆的运动,并且决定了汽车是否能够在设置好的轨道上稳定运行。
现在常见的惯性传感器组件可以测量某个方向上的运动状态,而惯性测量单元(IMU)作为一个嵌入了三轴线性加速度计、三轴角速度陀螺仪模块,可测量六个自由度("6 DOF或六轴”)。通过组成六轴结构的线性运动(三维空间)与旋转测量组件(滚动、俯仰与偏航),IMU能够捕获所有自由度中的数据。IMU不仅可用于安全气囊与稳定控制,还能实时跟踪计算位置及方向。此外,它还可以结合扩展卡尔曼滤波算法以提高精度,并融合GPS接收器甚至视觉传感器数据以获得更准确的地理位置。
最新一代高级ADAS系统以及全自动生成L5级别驱动应用要求高精度IMU来预测机动行为,以确定实时位置。在这些先进系统中,IMU信息与GPS接收器甚至视觉传感器相融合,不断估计更新位置信息,然后输入中央计算模块。这类依赖额外数据输入但仍然利用其自身性能估计位置信息的是被称作惯性的导航系统(INS)。
虽然MEMS IMU价格低廉,但是它无法提供足够的小误差范围,有些情况可能会导致错误。如果我们想要使用MEMS IMU进行更高级别的事务,比如L3或更高,我们需要考虑如何改善它的一些缺点,比如对温度变化敏感的问题,以及如何减少噪声影响等问题。不过,这种成本较低且尺寸小巧使得它非常适合于消费市场以及工业领域使用。而对于那些追求极致性能的人来说,他们可能会选择更加昂贵但是具有更好性能的大型、高端设备来满足他们需求。