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无人驾驶汽车如何应对降雪天气?

| 作者 SETH BIRNBAUM 关注 0 他的粉丝 ,译者 刘志勇 关注 3 他的粉丝 发布于 2016年12月28日. 估计阅读时间: 7 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

美国大概有70%的公路位于每年平均降雪超过五英寸多雪地区,根据联邦公路管理局的调查,超过70%的美国人口也是生活在这些地区。

可以说,除非无人驾驶汽车可以能很好应对多雪天气,它几乎不会对美国交通有实质性影响。否则,没人愿意使用仅适合“好天气”而到了冬季只能停在车库里,不能上路的无人驾驶汽车。

参见《加州车管局通知优步公司暂停测试无人驾驶汽车》

近年来,我们已经认识到暴风雪甚至一点降雪都会影响无人驾驶汽车上路(参见《无人驾驶汽车雨雪天气导航的一种新技术》),当然,随着科技的发展,工程师们正在解决无人驾驶汽车在恶劣天气安全驾驶的问题。

现阶段无人驾驶技术发展状况

冬天的下雪和结冰会导致道路的摩擦力减少和驾驶者能见度降低,据统计,在美国每年由于道路积雪或结冰导致的车辆事故涉及死亡人数超过1300人,受伤人数超过116000人。

如果无人驾驶汽车在下雪天能比现在人类驾驶做得更好,那它将大幅降低因车祸而引发的死亡率。在冬季,无人驾驶和人类驾驶一样面临很多风险:就算安装了雪地胎和四驱技术,汽车在结冰道路上减速、转向和刹车同样是隐患重重,很容易造成车辆侧滑或者回形滑行的情况。

额外的风险是冰和雪可能积聚在辅助驾驶的车载传感器上,严重影响驾驶。人类驾驶也会担心雨雪天气的能见度,但是司机不用担心冰和雪会蒙蔽视力,一副好的雨刮器可以解决问题。在自动驾驶情况下,积雪会导致雷达、摄像头和激光雷达传感器一起失灵,自动驾驶汽车就变成了“睁眼瞎”。幸运的是,业界已经有一些可用的解决方案,可以帮助自动驾驶应对冬季天气和解决这些风险.

无人驾驶汽车技术将如何战胜雨雪天气

无人驾驶如何向人类司机学习在雨雪天气安全驾驶?在冬季积雪结冰道路上的安全驾驶往往与驾驶经验挂钩,相比于在恶劣天气下对车辆侧滑和回形滑行有多年经验的老司机来说,新手司机经常无法在积雪道路上正常行驶,科技可以解决这个经验学习问题。自动驾驶车辆上还有很多传感器,单独的传感器并不能保证在雪天驾驶安全,只有所有传感器一起协同工作,才能保证一定的驾驶精准度,有四种类型的技术可以解决无人驾驶汽车在积雪道路上的安全行驶问题:

  • 三维地图技术:无人驾驶汽车可以利用三维地图技术得到行驶道路的精确位置,提高驾驶安全性,根据《福特汽车的雪天无人驾驶技术解决方案》报道,无人驾驶汽车厂家运用精确的三维地图技术,详细记录了包括诸如树木、标志、车道线以及道路边界等定位细节。车载电脑对行驶道路了解得越详细,它就能有效提高利用各种传感器去处理道路上更多类似其它车辆和行人实时的障碍物的能力。在正常的天气下,三维地图技术非常有用,在雪天行驶时候,它与激光雷达技术结合使用能产生很好的效果。

  • 激光雷达技术:利用激光光束检测障碍物的技术。这种技术非常准确,可以分辨雨滴、雪花、树木和路标等。在下雪天,激光雷达技术结合三维地图就能通过对比实时探测到的路况和正常天气下的路况对比,清晰地了解当前的状况,例如:道路被积雪覆盖情况下,通过激光雷达扫描探测,无人驾驶汽车可以根据自身离可见的设定目标(静止的标志或建筑物)之间的距离,计算出被覆盖的车道线位置。据报道,福特的无人驾驶汽车已经装备这两种技术,其它厂家也会应用这组套件。此外,根据《无人驾驶在雨雪天气的导航新技术》报道,通过三维地图和激光雷达技术结合使用,还能识别探测到的降雨或者降雪是否为障碍物:当检测光束穿过雨水或雪花的时候,激光雷达可能会认为空中的雨滴或雪花是道路障碍物,通过持续跟踪探测这些障碍物,因为激光光束不可能在同一位置上探测到同一滴雨或一片雪花两次,运用算法,车辆就能够将雨雪排除在道路障碍物之外。

  • 车载雷达技术:通过发射电磁波来感测物体的技术,由于电磁波不涉及光的反射,因而雷达不受降雪或降雨的影响。在恶劣天气条件下,车载雷达也可以探测出行驶的车辆、建筑物和行人,从而有效提高自动驾驶汽车的安全系数。报道说,很多汽车厂商都把车载雷达探测器放在挡风玻璃后面,不受雨雪的影响,一旦这些探测器装配在汽车外壳上,结冰会导致雷达探测器失灵。

  • 车载摄像技术:车载摄像技术可以协助探测道路上的障碍物。为了保障摄像头冬季的清晰度,现在的车载摄像头不仅装在有雨刷的挡风玻璃的后面,还配置了化霜机制。安装多个摄像头更有助于驾驶安全,因为某个摄像头可能会被积雪或者结冰挡住,其它的摄像头可以弥补造成的影响。当车载摄像、三维地图算法、激光雷达技术与车载雷达协同工作,可以提供更安全的行驶体验。一些汽车厂商正在车上装越来越多的车载摄像头,据报道,梅赛德斯-奔驰就推出了一款装配有23个摄像头的汽车,可以识别道路护栏、行驶的车辆以及树木,甚至在没有车道线情况下,汽车也能行驶。

很多自动驾驶技术仍然悬而未决

无人驾驶汽车在实现全天候操作之前仍然需要面对许多挑战。尽管技术在不断改进,在冬季实现无人驾驶还有很多未知的盲区,如应对冬季的薄冰道路和小巷的积雪路面,目前解决方案也仅是配置雪地胎而已。

我们人类可以根据自己的判断,判断出在恶劣天气条件下驾车出行是否安全,但是无人驾驶技术是否能做出类似的认知型判断?当乘客进入无人驾驶的车内,这辆车会说:由于气候原因,安全驾驶无保障,今天的行程要取消吗?再例如,如果行车过程中遭遇暴风雪,无人驾驶汽车又该做出怎样的判断?

在冬季环境下,无人驾驶的汽车保险也尤其重要,不管科技发展到何种程度,道路上的积雪和结冰是不会变的,行车上路还是会发生侧滑、回形滑行和车辆追尾。同时,下雪结冰环境下,我们更需要提前做好准备,这么多车载传感器需要冬季保养以保证正常工作。

最后需要指出的是:无人驾驶汽车是否需要配备现有的汽车安全技术?例如,防抱死制动系统和电子稳定控制系统在乘用车上已经得以广泛应用,但据报道分析,由于这些技术有些是第三方供应商提供的,有些技术无人驾驶汽车目前还没有办法配置。现在无人驾驶已经能越来越好的应对降雪天气,但是很显然,还有很长的路要走,我们也不能指望无人驾驶汽车近些年就能带你在暴风雪中上路。


感谢朱昊冰对本文的审校。

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