智能网联汽车智能驾驶的核心技术由环境感知层、智能决策层和控制执行层组成。
1.环境感知层
环境感知层的主要功能是通过车载环境感知技术、卫星定位技术、4G/5G及V2X无线通信技术等,实现对车辆自身属性和车辆外在属性(如道路、车辆和行人等)静、动态信息的提取和收集,并向智能决策层输送信息。其中,小型化和嵌入式的视觉传感器、雷达以及高精度定位与导航系统在智能网联汽车上得到了广泛应用。
智能驾驶汽车的视觉传感器可实现车道偏离警告、前方碰撞预警、行人碰撞预警、交通标志识别、盲点监控、驾驶人注意力监控、全景停车、停车辅助和车道保持辅助等功能。人们可以从车载摄像头中获得更智能的结果,即通过摄像头的视场,感知驾驶环境。根据汽车摄像头模块的不同,目前使用的摄像头(图1-2-2)分为单目摄像头、双目摄像头和红外摄像头。单目摄像头的工作原理是先识别后测距,首先通过图像匹配对图像进行识别,然后根据图像的大小和高度进一步估计障碍物和车辆移动时间。双目摄像头的工作原理是先对物体与本车辆距离进行测量,然后对物体进行识别。夜间可见光成像的信噪比较低,导致视觉传感器夜间成像的难度增大,而红外摄像头在这时就能发挥自身独特的优势。
图1-2-2
汽车车载雷达技术源自军工技术,超声波雷达(图1-2-3)是汽车常用的一种传感器,被广泛应用于倒车辅助系统和自动泊车系统中。它可以通过接收到反射后的超声波探知周围的障碍物情况,消除驾驶员停车、倒车和启动车辆时前、后、左、右探视带来的麻烦,帮助驾驶员消除盲点和视线模糊缺陷,提高行车安全性。超声波雷达的工作原理是利用传感器中的超声波发生器产生40 kHz的超声波,接收探头接收障碍物反射的超声波,并根据超声波反射接收的时差计算出与障碍物的距离。毫米波雷达是ADAS系统的主要传感器,其工作频率范围为30～300 GHz,可以检测目标、测速、测距和测量方位。
图1-2-3
对于智能网联汽车来说,引导车辆到达目的地,需要将环境中尽可能丰富的信息提供给自动驾驶系统。自动驾驶系统和导航系统作为存储静态、准静态交通信息的数据库,为了满足自动驾驶系统的导航、路径规划要求,需要高精度地图(图1-2-4)提供更精细、精确的交通信息,提供更高精度的路径。在高精度地图生产过程中,通过提取车辆上传感器采集的原始数据,获取高精度地图特征值,构成特征地图。在此基础上,进一步提取、处理和标注矢量图形,包括道路网络信息、道路属性信息、道路几何信息和道路上主要标志的抽象信息。目前,高精度地图在自动驾驶中被普遍认为是L3级及以上自动驾驶不可缺少的关键技术,不仅可以用于导航、路径规划,还可以为环境感知和理解提供先验知识,辅助车载传感器实现高精度定位。
2.智能决策层(www.xing528.com)
智能决策层的主要功能是接收环境感知层的信息并进行融合,对道路、车辆、行人、交通标志和交通信号等进行识别、决策分析、判断车辆驾驶模式和将要执行的操作,并向控制和执行层输送指令。
3.控制执行层
控制执行层的主要功能是根据智能决策层的指令对车辆进行操作和协调,为联网车辆提供道路交通信息、安全信息、娱乐信息、救援信息、商务办公、在线消费等,以保护汽车安全、舒适驾驶。与传统车辆比较,智能网联汽车在功能上主要增加了环境感知和定位系统、无线通信系统、车辆自组织网络系统和先进的驾驶辅助系统。其中,V2X(Vehicle to Everything的英文缩写,即车对外界的信息交换)(图1-2-5)是智能网联汽车通信技术的核心,主要实现车辆自身与外界车辆之间的信息交换内容,主要包括以下3个方面:
图1-2-4
①当前本体车辆的行驶速度与附近范围内车辆的行驶速度进行信息内容的交换。
②当前本体车辆的行驶方向与附近范围内车辆的行驶方向进行信息内容的交换。
③当前本体车辆紧急状况与附近范围内车辆的行驶状况进行信息内容的交换。
图1-2-5
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