探地雷達如何確保自動駕駛車輛安全行駛?

2020-11-22 電子發燒友

探地雷達如何確保自動駕駛車輛安全行駛？

胡薇 發表於 2018-10-04 09:08:00

當其它傳感器在雨雪天氣失效時，WaveSense的探地雷達（ground-penetrating radar）可以確保自動駕駛車輛安全行駛

科技即使發展到今天，未來的自動駕駛汽車在短期內還是無法應對降雪天氣。略顯尷尬的是，當自動駕駛系統已經被認為足以在充滿不確定性的交通環境導航車輛，改善人類感知的不足時，這仍然是該領域公認的難題。在美國波士頓，NuTonomy公司與城市規劃官員合作對自動駕駛汽車進行了道路測試，結果發現雪和海鷗是影響路測的兩個最大障礙。「雪不僅會改變了車輛的牽引力，也影響了車輛攝像頭和其它傳感器對道路的感知，」世界經濟論壇（World Economic Forum）和波士頓諮詢集團（Boston Consulting Group）的一項研究得出的結論稱。當地的海鷗似乎膽子很大，根本不受NuTonomy安靜的電動汽車所影響，它們降落在街道上就可以輕易的「逼停」自動駕駛車輛。工程師通過使車輛緩慢蠕行來嚇走海鷗。但是，現在還沒有解決方案來應對波士頓的大雪。

WaveSense的探地雷達可以探測各種駕駛環境

迄今，利用公共街道和私人設施已經在對數百輛自動駕駛車輛進行測試，經過多年的路測，即使是最好的自動駕駛系統，仍然在和惡劣天氣做「抗爭」。無人駕駛技術下一階段的最終障礙，可能不是來自算法和人工智慧，而可能是霧、雨或雪等惡劣天氣。WaveSense「另闢蹊徑」，無懼雨雪的探地雷達解決方案據麥姆斯諮詢報導，一家位于波士頓的創業公司WaveSense，正在開發一種有望解決這類天氣難題的方案。WaveSense的方案避開了風雪交加的路面，而是構建了一種雷達系統來掃描路面以下的區域，那裡根本沒有雪。

WaveSense開發的一組探地雷達傳感器像滑板一樣固定在車輛底盤下方，可以掃描地下10英尺（約3米）的區域，以顯示地下的土壤、水、植物根莖和巖石細節。一旦WaveSense完成了整個道路的掃描，它就能創建了一張路面以下地層的地圖，就像地層的「指紋掃描圖譜」，能夠以幾釐米的精度實現車輛的定位。探地雷達並不是一項新技術，考古學家和地理勘測人員一直在應用。WaveSense聲稱它們是第一個利用該技術定位地面物體的廠商，能夠對以65英裡/小時（約104千米/小時）的速度移動的物體進行定位。WaveSense專注於使自動駕駛汽車能夠在任何天氣下保持在道路上行駛，而攝像頭、雷達或LiDAR（雷射雷達）等其他傳感器則負責感知交通狀況、交通燈和路上的行人。「迄今為止，自動駕駛行業一直站在人類的角度，專注於複製人類的駕駛方式，」WaveSense執行長Tarik Bolat表示，「我們其實應該換個角度，從零開始。」

4D新視角目前的自動駕駛方案試圖通過模仿人類視覺和感知來重建完美的「類人」駕駛員。但自動駕駛車輛可以且必須比人類駕駛員更安全。WaveSense的探地雷達不是模仿人類的視覺駕駛，而是幫助自動駕駛車輛看到人類無法感知的部分，位於地下的狀況。

探地雷達可以實現全新的視覺維度。利用地表以下的探測數據，補充地上攝像頭和LiDAR傳感器數據，將幫助自動駕駛汽車在駕駛決策時，擁有更完整的環境感知。安全是自動駕駛領域的第一要務。融合多種獨立的方案（攝像頭、雷達、LiDAR、GPS/INS到探地雷達），是確保系統更穩健的最佳方法。目前，該公司僅在種子輪接受了來自Rhapsody Venture Partners風險投資的300萬美元投資，並和兩家客戶籤約，在其自動駕駛車輛上測試探地雷達傳感器。WaveSense暫未透露這兩家公司的名稱。如今，自動駕駛車輛主要依賴GPS、傳統攝像頭、雷達和LiDAR等傳感器技術。LiDAR利用從附近物體和行人反射的雷射來實現環境感知。攝像頭在霧或大雪天基本無法發揮作用；LiDAR傳感器發射的雷射在雨或雪天會發生嚴重的反射和散射，從而影響性能；GPS連接經常會速度慢或不穩定；而雷達在障礙物識別方面有欠缺，很難分辨障礙物到底是行人還是海鷗。

WaveSense技術源自美國軍方

WaveSense的探地雷達技術源自MIT Lincoln Laboratory（麻省理工學院林肯實驗室），最初為美軍2013年在阿富汗的軍事應用而開發

WaveSense大部分的研發成本已經由美國軍方覆蓋了。該公司源自麻省理工學院的林肯實驗室——一家由聯邦政府資助的研發中心，主要從事國防相關的研究工作。美國陸軍多年來一直在使用探地雷達探測地雷。WaveSense現任首席技術官Byron Stanley，大約在2009年研究裝甲卡車的自動駕駛系統時，開始研究探地雷達。他在麻省理工學院的研究團隊於2012年展示了一款軍用原型產品；一年後，它們被安裝於美軍軍用卡車的保險槓中，在阿富汗的偏遠地區中馳騁。拉吉斯坦沙漠的道路看起來非常像充滿積雪的地形，這個問題在2月幾乎每個下雪的美國城市都很普遍。

WaveSense表示，它已經為民用領域做好了準備，並已經將探地雷達硬體尺寸進行了一定程度的縮小。目前，這款產品的外觀長5英尺（約1.5米）、寬2英尺（約0.6米）、高3英寸（約7.6釐米），預計在未來幾個月會推出尺寸更小的版本。最終，在需求充足的情況下，其價格可能會降到100美元左右。這個冬季，WaveSense將在波士頓地區忙於測試其探地雷達傳感器。一個充滿積雪的冬天，甚至調皮的海鷗，將有助於產品開發。「最終，我們預期這款探地雷達將成為每輛自動駕駛汽車的標配，」WaveSense的Bolat說。

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