對于有車一族來說,開車是愉快的,但停車往往是件令人痛苦的事兒。停車之難,一是在于車位難找,二即使找到了,停車入位也是煩心事,縱然是老司機(jī)也不敢大意,以免發(fā)生不愉快的剮蹭。這種痛點(diǎn),自然也就催生了對“自動泊車(APS)”的需求。 所謂自動泊車,顧名思義就是汽車無需(或者只需盡可能少的)人工干預(yù),通過車載傳感器和車載處理器,來實現(xiàn)自動化的車位尋找、車位識別、停車入位等操作。這無疑會了卻菜鳥的一塊心病,對于老手來說也更省力氣。
市場日趨火熱
根據(jù)蓋世汽車的用戶調(diào)查,72%的用戶表示雖然沒有使用過自動泊車系統(tǒng),但有機(jī)會的話很愿意嘗試,而40%的用戶表示有購車計劃時,愿意購買配備自動泊車系統(tǒng)的車型,買方的強(qiáng)勁需求由此可見一斑。 從車企和汽車電子開發(fā)者這一“賣方”的角度來看,自動泊車也是其在ADAS和自動駕駛領(lǐng)域一個不錯的切入點(diǎn)。其原因主要有三點(diǎn):
第一是技術(shù)難度相對較小,停車場雖然屬于高復(fù)雜度的開放道路,但是由于車速較低、交通參與者較少,安全風(fēng)險及技術(shù)難度相對較小,現(xiàn)有的技術(shù)基本可以滿足需要。
第二是由于使用場景相對固定和簡單,實施起來法律和倫理方面的障礙也比較小。
第三是自動泊車的產(chǎn)品形態(tài)比較靈活,既適用于前裝市場,成為新車的新賣點(diǎn),也可以通過后裝市場對存量車輛進(jìn)行升級改造。
因此有分析認(rèn)為,基于上述的這些因素,自動泊車可以幫助汽車行業(yè)玩家在自動駕駛領(lǐng)域掘得第一桶金。佐思產(chǎn)研的研究數(shù)據(jù)顯示,中國乘用車市場自動泊車的裝配率已經(jīng)從2013年的1.34%上升到了2019年的7.7%。而中國汽車技術(shù)研究中心的分析也顯示,到 2020 年自動泊車系統(tǒng)在狹義乘用車市場的新車裝配率將達(dá)到20%。很顯然,市場已經(jīng)啟動了。
技術(shù)分級淺析
不過如果真的想進(jìn)入自動泊車,上面的分析還是顯得比較粗糙。實際上,既然自動泊車是自動駕駛中的一個場景,那么其也和自動駕駛一樣是有不同分級的,根據(jù)自動泊車自動化程度,其可被分為四類:
自動泊車輔助(APA):在泊車入位時駕駛員仍然需要在主駕駛位,車輛自動控制泊車的方向和速度,但駕駛員要隨時觀察周圍環(huán)境,準(zhǔn)備踩剎車等應(yīng)急操作。
遠(yuǎn)程泊車輔助(RPA):它是在APA基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,但與APA不同的是泊車過程中人處于駕駛座艙之外觀察環(huán)境,隨時準(zhǔn)備通過遙控器或手機(jī)APP進(jìn)行剎車和控制,這種方案特別適合于停車位狹窄的場合。
自學(xué)習(xí)泊車(HPA):也被稱為“記憶泊車”,它是依托360°全景影像功能,實現(xiàn)即時定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM),實現(xiàn)在特定場景中固定路線的自主泊車。
自主泊車(AVP):這實際上就是自動泊車系統(tǒng)的終極目標(biāo),它可以像高級酒店的車童一樣,幫助車主完成自動尋常車位、停車入圍、自動接駕等全流程的泊車自動化操作。
顯而易見,上述不同的類型(級別)的自動泊車系統(tǒng),其技術(shù)難度也是不同的,相應(yīng)地也就需要不同的技術(shù)解決方案。
技術(shù)架構(gòu)考量 不過上述所有這些不同級別的自動泊車系統(tǒng),其基本的技術(shù)架構(gòu)都是相同的,必須包含以下三個部分:
傳感器系統(tǒng):其主要任務(wù)是探測環(huán)境信息,在尋找車位階段,可以采集車位的長度和寬度以判斷是否合適停車;在泊車階段,主要是監(jiān)測汽車相對于目標(biāo)停車位的位置坐標(biāo),以及與周圍障礙物相對距離,進(jìn)而計算出車身角度和轉(zhuǎn)角等信息,確保泊車過程的安全可靠。
計算處理系統(tǒng):它會根據(jù)車位監(jiān)測傳感器系統(tǒng)采集到的信息,計算車位的有效長度和寬度,判斷該車位是否可用,以及在停車入位的過程中,根據(jù)停車位和汽車的相對位置規(guī)劃出最佳的泊車路徑。可以說,這是自動泊車系統(tǒng)最核心的部分。
執(zhí)行系統(tǒng):自動泊車計算控制系統(tǒng)的計算結(jié)果,將作為決策指令輸入電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng),以控制泊車過程中方向盤的角度和汽車油門開度,兩個方面的動作相互配合,最終完成泊車的操作。
由此不難看出,自動泊車與其他自動化系統(tǒng)一樣,都是包括感知、思考和決策及執(zhí)行三個環(huán)節(jié),而更精準(zhǔn)的環(huán)境感知、更高效的數(shù)據(jù)處理,決定了自動泊車方案優(yōu)劣的關(guān)鍵。
在傳感器系統(tǒng)方面,超聲波傳感器是最成熟的技術(shù),它發(fā)射并接收從障礙物反射回來的超聲波信號,根據(jù)發(fā)射和接收信號的時間長短來測算與障礙物的距離。如今,毫米波雷達(dá)在一些比較前衛(wèi)的全自動泊車系統(tǒng)也已經(jīng)出現(xiàn)了,相較于超聲波,它可以提供更高的分辨率、精度及抗干擾能力。雖然有人認(rèn)為毫米波雷達(dá)在低速下的性能優(yōu)勢不突出,且在地庫中使用時信噪比不高,但是其不斷下降的成本和固有的性能優(yōu)勢還是讓人們對其充滿了興趣。
此外,360°環(huán)視視覺系統(tǒng)也是自動泊車系統(tǒng)中必不可少的環(huán)境傳感器,它通過4個廣角魚眼攝像頭構(gòu)成了一個可以對車輛周圍進(jìn)行全方位觀察的“上帝視角”,提供更直觀的信息和數(shù)據(jù)。當(dāng)然,受環(huán)境光線的影響以及無法直接測距,是視覺傳感方案的短板。可見,各種傳感器互有短長,自動泊車系統(tǒng)的感知部分的方案,就是針對特定目標(biāo)應(yīng)用,對上述多種類型傳感器進(jìn)行組合,通過傳感器融合,以達(dá)到一個最優(yōu)的結(jié)果。
在計算處理方面,為了提升數(shù)據(jù)處理的效率和速度,在視覺處理上選用恩智浦的S32V視覺處理器,其不僅有多核64位Arm Cortex-A53提供充沛的算力,還具有圖像信號處理器(ISP)、強(qiáng)大的3D圖形處理器單元(GPU)、雙APEX-2視覺加速器等專門的視覺處理功能,同時還有可支持機(jī)器學(xué)習(xí)模型部署的工具鏈。而在傳感器、泊車路徑規(guī)劃及跟蹤的數(shù)據(jù)處理上選用意法半導(dǎo)體的SPC564Bxx系列車規(guī)級MCU,采用e200z4d處理器核,工作頻率高達(dá)120MHz,具有可變長度編碼(VLE),并滿足汽車級的可靠性、功能安全方面的要求……這都會為自動泊車系統(tǒng)未來功能的擴(kuò)展和性能的提升提供有力的技術(shù)支撐。
尋找開發(fā)捷徑 不過,對自動泊車有了深入的理解,也有了可供使用的產(chǎn)品和技術(shù),但在實際的開發(fā)過程中,開發(fā)者還是會遇到不少具體的問題,比如核心器件的評估選型、系統(tǒng)的整合、性能參數(shù)的實現(xiàn)等等,解決這些問題,都少不了費(fèi)時費(fèi)力的摸爬滾打。
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原文標(biāo)題:ADAS/自動駕駛主題月 | 自動泊車:自動駕駛的第一桶金,應(yīng)該怎么挖?
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