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自动驾驶人工智能算法和多传感器融合技术

时间:2023-03-21 15:49:23 科技观察

高级自动驾驶提供对周围环境的高级感知,并在很少或没有人为干预的情况下驾驶。3-5级包括控制关键制动、转向和其他无人驾驶自主功能的自动安全系统。因此,鉴于这些先进的自动驾驶功能,安全性是汽车制造商必须考虑的最重要因素之一。3级以上的自动驾驶要求系统具有ASILD(更高级别的汽车安全完整性级别)的功能安全级别和ISO26262下根据车辆的严重性、暴露性和可控性定义的风险分类系统。当速腾聚创的初创团队开始研究基于激光雷达的感知算法时,他们意识到激光雷达不仅成本太高,而且是一项不成熟的技术。传感器严重依赖原始点云数据,这些数据是通过测量周围物体外表面上的许多点获得的。然而,这些原始点云数据仅由传感器独立生成,严重影响了技术的发展。为了实现与人眼相同的能力,需要结合传感器硬件和软件算法。因此,在2015年,他们开始研究LiDAR硬件/软件组合。最初,他们开发了一个能够每秒发射500,000个点的单个激光发射器,具有2毫米3D激光扫描仪和多用途点云算法软件的精度。紧接着,他们发布了一款满足自动驾驶需求的多线激光雷达设备,并将该设备与感知算法一起投放市场,打造了全集成的激光雷达自动驾驶环境感知系统。他们意识到,由于当前摄像头和雷达传感器的局限性,没有任何一个传感器可以完全独立地达到ASILD级别,以确保自动驾驶汽车乘客的安全。因此,为了给乘用车提供更高ASILD级的感知系统,他们发现多传感器、软件和技术的融合是感知子系统的选择,并结合传感器(如前置摄像头、雷达和LiDAR)和AI软件算法相结合,构建了一个全冗余的ASILD系统,实现类人感知和车辆级安全。此外,为了实现最高的安全性,强大的嵌入式计算平台和可靠的通信系统(如5GV2x),以及自动驾驶车辆友好的基础设施系统(如Infrastructuresystem)实现之间的交互和数据共享双方确保道路交通安全,减少隐患。这种融合传感器概念是感知系统的基础,该感知系统将不同的机械和基于MEMS的激光雷达传感器与用于自动驾驶技术的人工智能算法相结合,即使在最黑暗或最恶劣的天气条件下,无论是雾天还是雨天或雪天,你才能真正看清路。基于人工智能的融合传感系统是速腾科技自成立以来一直在研发的感知系统,目标是与他们的P系列产品(一个结合了32层机械激光雷达,两个16层机械激光雷达和人工智能感知算法)并达到ASILD的安全等级。传统上,LiDAR传感器通过发射激光束来提供测量和检测点云数据。然而,在M1智能传感器系统的情况下,可以在SOC中处理点云数据,并可以从点云数据中提取物体信息。也就是说,能够了解周围环境的感知算法软件,就是智能传感器的大脑。例如,从点云中,M1智能传感器了解不同物体的点云信息并提取,然后输出检测和分类的物体数据。为了说明这一点,请参见下面的图1。在下图的左侧,您可以看到基于智能传感器生成的点云的最终输出。图1:智能传感系统:左:通过点云得到的最终输出;右:纯点云数据;中下:右边是车辆驾驶员看到的真实路况,可以看到单独的纯点云数据。智能传感系统可以根据客户的需求输出数据,如图2所示,也可以提供包含附加物体信息的点云数据。图2:智能传感系统的数据输出,右侧:车辆驾驶员看到的真实路况为了实现先进、安全的自动驾驶,需要能够达到ASILD安全等级的环境感知系统,尤其是其物体检测功能。而要实现如此关键的高安全级别,单个传感器显然是不够的。因此,多种传感器和算法的融合是实现高安全性的最安全、最简单、成本最低的方法。再者,感知算法的加持远比单独使用多个传感器要好得多,因为传感器只能提供不完整的原始路况数据。我们认为这种传感器融合技术是一种解决方案,可以消除阻碍大众消费者采用自动驾驶汽车的固有安全问题。