可曾想像過,風(fēng)和日麗的周末,一家三口駕車出游,媽媽和寶寶后排座位上嬉笑打鬧,爸爸端著相機照個不?!祝l來開車呢?別擔(dān)心,無人駕駛系統(tǒng)正操控小車,在車水馬龍的路上穿梭自如,變道、轉(zhuǎn)彎、停車,連倒車入庫都能一步到位。
暢想并非遙不可及。1個月前,由同濟大學(xué)專家陳慧主導(dǎo)的“無人駕駛智能電動汽車研究”課題通過驗收,樣車“春暉探索3號”已基本實現(xiàn)以上功能。為讓 “聰明”汽車早日走進千家萬戶,“五一”假期這幾天,陳教授依舊在河南、上海兩地奔波,希望與生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)手攻關(guān),將其中部分功能逐步與現(xiàn)有汽車產(chǎn)品結(jié)合。
“跟蹤”研究中點亮創(chuàng)新火花
“在無人駕駛汽車領(lǐng)域,我們做的是跟蹤性研究”,陳慧教授始終強調(diào)“跟蹤”二字。國外汽車廠商早在上世紀(jì)60年代以來就開始探索這一課題,即使在國內(nèi),國防科技大學(xué)也已研發(fā)出可用于高速公路和復(fù)雜路面的自動駕駛汽車;上海交通大學(xué)的自動駕駛電車項目,目前取得了階段性成果,車輛依靠預(yù)定道路上預(yù)埋的磁釘進行磁導(dǎo)航,行駛路線特定,遇到障礙物時能實現(xiàn)被動的減速或停止,可滿足短途載客駁運的需求。
無人駕駛汽車研究還有空間嗎?陳慧團隊找到了“縫隙”:除了高速路行駛和短途駁運以外,都市路面在汽車應(yīng)用需求中可算占“大頭”,更多人可受益于汽車電子控制技術(shù)。此外,此前大量研究主要基于傳統(tǒng)燃油燃氣發(fā)動機,電子控制命令要先“轉(zhuǎn)換”為機械動能,才能作用于發(fā)動機,若直接將無人駕駛的電子控制系統(tǒng)與如今最先進的電動汽車相結(jié)合,去掉中間環(huán)節(jié),將會擦出怎樣的火花?2006年底,研究目標(biāo)就此確定。
4只“眼睛”和1顆“腦袋”
困難隨之而來。由于在電動汽車無人駕駛領(lǐng)域沒有成熟技術(shù)可借鑒,一開始課題組連用怎樣的控制電路都難以確定。偏偏汽車都市行駛要求又特別高:如果要做到無人駕駛,必須能在中低速間自如轉(zhuǎn)換,能適應(yīng)多變復(fù)雜的道路情況,對人流、非機動車流的感應(yīng)也需更加精準(zhǔn)及時。
課題組反復(fù)測算、調(diào)試,最終確定了由4只“眼睛”和1顆“腦袋”組合而成的全新系統(tǒng)。第一只“眼睛”是車前方豎起的一根天線,這是一個GPS衛(wèi)星定位儀,用來確定車子的目的地和行駛路線;第二只“眼睛”是毫米波雷達,能明確感知身邊移動物體的相對速度;第三只“眼睛”是激光雷達,探測的是身邊障礙物的距離;第四只“眼睛”是車輛前方模擬視覺的探頭,能幫助車輛“看清”紅綠燈、道路線,甚至限行限速標(biāo)志等。車輛行駛過程中,這些“眼睛”得到的信息不斷高速匯總到中央決策系統(tǒng),規(guī)劃車輛接下來的運行動作。
此外,汽車底盤上還裝有光電感應(yīng)式傳感器,能檢測車輛的行駛軌跡與既定軌跡的偏離情況,另還加上了機電一體化的底盤電子集成控制和雷達探測技術(shù)。這樣,開車不再是“油門、剎車和方向盤的組合”,而是簡化成了“確定路線+按啟動按鈕”——藍白相間的樣車“春暉探索3號”,一次充電可續(xù)駛101公里,最高時速達50公里。
探索中體驗科學(xué)之美
“無人駕駛汽車是將先進的傳感技術(shù)、信息技術(shù)、電子控制技術(shù)應(yīng)用在汽車上,使汽車能自動按設(shè)定的模式行駛,不僅提高了乘車的安全性、舒適性,也有助于節(jié)能環(huán)保?!睂<姨寡?,在研發(fā)系統(tǒng)時,將更多良好的節(jié)能駕駛習(xí)慣融入汽車的“聰明心”,是課題組的努力方向。如,通過雷達可以盡早判斷前方行駛車輛是否可能停下,及時確定自身減速,減少急剎車帶來的能源消耗。
無人駕駛汽車技術(shù)意義重大,但就目前而言,其研發(fā)仍面臨瓶頸。陳慧教授指出,“首先,這是一款電子產(chǎn)品,需要進行可靠性檢驗。其次便是成本問題,無人控制系統(tǒng)要在普通交通工具上進行普及,還有很長路要走。比如‘春暉探索3號’上,僅僅一套電子控制系統(tǒng)就需100萬元?!?/p>
探索無止境。無人駕駛系統(tǒng)整體應(yīng)用確實尚需時日,但若能將其中部分先進功能拆解出來,在現(xiàn)有汽車產(chǎn)品中輔助駕駛,已經(jīng)可以大幅提高安全性。課題組正與廠家洽談,將“車道偏離預(yù)警”系統(tǒng)應(yīng)用于產(chǎn)品,一鍵式“側(cè)方停車”功能也在緊張研發(fā)中。陳慧教授笑言,“最艱難時候探索未知,往往更能體會到科學(xué)之美。”