為什么汽車不能設(shè)計成快撞車就自動剎車?
很多人以為的邏輯:
現(xiàn)在自動泊車都出來了,在雷達(dá)和攝像頭的幫助下,車輛都能直接入庫了,而且遇到障礙物都會先判斷,再預(yù)警,再自動調(diào)整位置避開障礙。
如果不是自動泊車,就是最簡單的輔助倒車,也是基本的功能,每輛車都有,在檢測到后面有障礙物的時候,就會蜂鳴報警,而且精度還超高,甚至憑借報警聲音,老司機(jī)都可以控制到了厘米的級別,和后面障礙物貼著停。
那么,為什么汽車不能設(shè)計成行駛的時候快撞車就自動剎車呢?
然后,懂得一些自動駕駛 AEB 的人就出來解釋了,什么 AEB 的原理啊,什么攝像頭要辨別出是什么玩意,才能剎車啊,辨別不出來就得撞上去了。
然后吃瓜群眾就更懵逼了,說啥呢,把我當(dāng)傻子忽悠呢。
我倒車的時候,開著簡配的車,沒后置攝像頭的那種,但車后面放箱子,放購物車,站著人,有堵墻,隨便是啥,只要是車后面有障礙物,那個都報警。那技術(shù)不就是一個雷達(dá),反射到了障礙物,然后雷達(dá)波回來告訴我有障礙物,管他什么障礙物,都不能倒了,隨著障礙物距離接近不斷報警(好一點的輔助駕駛還會剎停)啥的,有啥難度,要啥攝像頭。
那么把這個功能放在車輛前面,檢測到障礙物,管他什么障礙物,只要雷達(dá)檢測到有東西,直接停下就好了??!憑什么倒車能做到,開車就不能做到了。
往往到這個時候,邏輯就卡住了,為什么不行,我看過很多大佬的高贊回答,都沒把這個簡單的問題說清楚,而是轉(zhuǎn)而去說什么智能 AI,大數(shù)據(jù)的算法,或者去科普 AEB 是啥玩意,順便扯下自動駕駛分幾個等級啥的,弄一堆英文名詞,說得大家不明覺厲,肅然起敬。但回頭一想,好像都沒說到點上啊,還是不明白啊。
但是,如果說明白了,就是簡單一句話:
輔助駕駛的單一感知設(shè)備,不能適應(yīng)全路況,全環(huán)境的一個事情。
打個比方,就是人可以通過手去觸碰某個裝菜的盤子,得知這個菜是熱是涼,但是你要人去判斷 10 米開外的一盤菜是熱菜還是涼菜,那是真的只能靠蒙了。100 米開外,還要人的觸摸去判斷,那就真的只有上超能力了……
用來自動泊車報警的感知設(shè)備,叫做超聲波雷達(dá)。而這個雷達(dá)的目前最遠(yuǎn)探測距離(保持精度)為 5 米。
啥叫超聲波雷達(dá)?
就是一個發(fā)射超聲波的裝置,再弄一個接收超聲波的裝置,根據(jù)來回的時間差,就能估算出雷達(dá)距離障礙物的相對距離,精度可以達(dá)到 1-3CM。
現(xiàn)在我們常見的,也是用了幾十年的超聲波雷達(dá)叫 UPA,UPA 的探測距離一般在 15CM-250CM。通常安裝在汽車前后保險杠上,用于輔助泊車。
而自動泊車就需要裝側(cè)面雷達(dá),這里用的則是更長距離的探測超聲波雷達(dá) APA. APA 的探測距離在 30-500CM。
APA 用于測量側(cè)方障礙物的相對距離,因為其探測距離較遠(yuǎn),也可用在駕駛的時候探測后方、側(cè)面是否有來車過于靠近本車,可以用于側(cè)后方來車報警。
一輛車從檢測到障礙物到剎停,要經(jīng)過感知 - 思考 - 決策的過程。而一輛 100 公里時速的車,一秒就是 28 米,指望 5 米感知距離的超聲波雷達(dá)來幫助剎停,等探測到了再到剎停,那簡直就是 100%碰撞,對于駕乘人員的生命簡直就是開玩笑。
那么為什么超聲波雷達(dá)不能檢測遠(yuǎn)一點的位置,比如 100 米開外?
因為超聲波是機(jī)械波, 散射角大,方向性不集中,無法精準(zhǔn)描述障礙物位置 ,離障礙物距離越遠(yuǎn)靈敏度越差,現(xiàn)階段 5 米以上就無法判斷障礙物的精準(zhǔn)相對距離。
講清楚了上述的超聲波雷達(dá)原理,我們再回來說下 AEB(Automatic Emergency Braking)的判定標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)有的 AEB 用的感知設(shè)備基本是由 毫米波雷達(dá)和高清攝像頭 組成的。
而毫米波雷達(dá)即便最近才開始配在某些高端車型上的 77GHZ 的,其精度也只有 10-40CM 級。
這是個什么意思呢?就是一個人,在毫米波雷達(dá)的感知里,可能就是由幾個反射點到十幾個反射點所組成。一輛比人大很多倍的面包車、卡車,倒是反射點多一些,可能會有一個大概的輪廓勾勒出來。
但從稀疏的幾個反射點里面判斷前方是個人還是個什么玩意,還要從一大堆反射點里把這幾個點給摘出來,不和其他的反射點融為一體,對于算法來說,也是個讓它頭疼的事情,反正我看過毫米波雷達(dá)反射的點云圖,我是弄不清楚左邊這十幾個點,右邊那幾個點是啥玩意的……
覺得反射點少了,想多來點那個反射點,那么我們調(diào)高毫米波雷達(dá)的靈敏度,降低探測閾值行不行呢?
也不行。因為毫米波雷達(dá)對金屬敏感度高,在高靈敏度下,這就和照相一樣,靈敏度越高,無用的噪點也會增多,這樣就會造成 大量的誤判,導(dǎo)致“鬼影”,“虛影”的出現(xiàn)。
所以,AEB 很想采納毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù),但這個玩意的精度太低,而且還經(jīng)常弄些“魔幻”的反射點出來,如果回回采納它的數(shù)據(jù),那汽車很有可能在一馬平川的道路上,突然就是一個急剎,因為毫米波雷達(dá)判斷前方有個“障礙物”。然后司機(jī)一腳油門,繼續(xù)走,過一下又是一個剎停……還是誤判…………這樣的 AEB 估計會讓司機(jī)和乘客抓狂…………
所以,為了防止汽車出現(xiàn)這種狀況,現(xiàn)在 AEB 的邏輯,毫米波雷達(dá)要求剎停的要求還得經(jīng)過高清攝像頭的確認(rèn)把關(guān)才行,這樣就可以防止毫米波雷達(dá)誤判。只有在兩者判斷一致的情況下,比如前面有輛車停了,毫米波雷達(dá)說前面有輛車,攝像頭也說前面有輛車,那么 AEB 才會下決定開始剎車。當(dāng)然,根據(jù)權(quán)重的不同,也可以調(diào)整為攝像頭說前面有輛車,毫米波雷達(dá)懵的情況下,也可以開始剎車。
說回 高清攝像頭,通過提供高分辨率的圖像,再把圖片轉(zhuǎn)為二維數(shù)據(jù),然后進(jìn)行圖像匹配進(jìn)行識別。 前面這個到底是車輛,還是行人,還是電動車,摩托車,這種方式就是我們常說的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)得來的。
(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬大腦認(rèn)知的機(jī)理,解決各種機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用任務(wù),從海量的數(shù)據(jù)中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。)
我們現(xiàn)在用的人工智能的學(xué)習(xí),基本是采用的自下而上的方法,使用 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN) 進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。(深度學(xué)習(xí):一類機(jī)器學(xué)習(xí)算法,使用多層從原始輸入中逐步提取更高層次的特征。)
而攝像頭感知的數(shù)據(jù),如果算法沒有見過類似的,無法解析出來,很有可能認(rèn)為這是個錯誤的感知。
比如前面道路,車的前方突然出現(xiàn)了一棵大樹,還是枝繁葉茂的那種。
我們?nèi)搜郛?dāng)然知道,前面是一個裝載一棵大樹的大卡車,它停下來了,我不能再開了,否則就撞了。
但毫米波雷達(dá)示警,這前面的反射點告知車前面有個龐大的物體。但這反射點的輪廓,讓雷達(dá)處于懵的狀態(tài),這到底是個啥?天邊的一朵云彩?還是金屬反射的虛影?不會又是出現(xiàn)了“鬼影”的誤判吧。
攝像頭拍攝后,也是懵的,這圖片轉(zhuǎn)成的二維數(shù)據(jù)我沒學(xué)過啊,我對比了好多次,完全和我之前學(xué)過的東西不沾邊啊。不會是算法錯誤得到的吧,剛才是不是攝像頭過了坑抖動了?
然后兩個合計,估計都是錯誤感知,應(yīng)該前面沒障礙物,那就別通知 AEB 了。
不用剎車了,直接開吧,反正根據(jù)深度學(xué)習(xí)經(jīng)驗,之前這么判斷了好多次了,都沒出事,沒問題的,反正前面肯定不是一輛車……
然后……車輛繼續(xù)高速疾馳,而某位司機(jī)還在篤信“自動”駕駛,閉著眼休息…………
所以,別相信目前階段的輔助駕駛,還是得時刻關(guān)注路況才行……