自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,讓組合輔助駕駛得到大量應(yīng)用,但現(xiàn)在對(duì)于自動(dòng)駕駛技術(shù)的宣傳,普遍是在乘用車領(lǐng)域,而對(duì)于卡車、礦車的自動(dòng)駕駛發(fā)展,卻鮮有提及。其實(shí)在卡車、礦車領(lǐng)域,自動(dòng)駕駛技術(shù)也得到了充足的應(yīng)用,但因應(yīng)用場(chǎng)景不同,技術(shù)的側(cè)重方向也有所區(qū)別。今天就來(lái)和大家聊一聊這個(gè)話題。
01、應(yīng)用場(chǎng)景:開(kāi)放道路vs封閉場(chǎng)地
首先要理解的是,自動(dòng)駕駛所面對(duì)的環(huán)境決定了它的技術(shù)基礎(chǔ)。乘用車自動(dòng)駕駛面對(duì)的是城市街道、高速公路等開(kāi)放道路,未來(lái)更可能會(huì)涉及到農(nóng)村小道,這些道路充滿了復(fù)雜的交通參與者(行人、自行車、其他車輛)、不確定因素(紅綠燈、突發(fā)路障、非標(biāo)行為)以及變化頻繁的路況與天氣條件。因此,乘用車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)首先要具備強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力和極高的實(shí)時(shí)反應(yīng)速度。
相比之下,礦區(qū)和干線物流卡車常運(yùn)行于相對(duì)“半封閉”或“結(jié)構(gòu)化”的環(huán)境中。像是露天礦山運(yùn)輸作業(yè)就限定在礦區(qū)內(nèi)部,交通參與者種類少,道路線性固定、坡度變化可控,運(yùn)行節(jié)奏也偏慢,具備高度的可預(yù)測(cè)性。干線物流卡車常常以高速公路為主,道路相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化,突發(fā)事件較少。因此,礦區(qū)與干線卡車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)更注重長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定性、載荷控制和運(yùn)營(yíng)效率,而不是處理高度復(fù)雜的交通交互。
02、感知系統(tǒng):復(fù)雜識(shí)別vs穩(wěn)定檢測(cè)
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的“眼睛”就是它的感知模塊,它通過(guò)攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器識(shí)別周邊環(huán)境。在乘用車中,由于環(huán)境變化極快,系統(tǒng)必須具備極強(qiáng)的感知能力。如在城市道路中,自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要同時(shí)識(shí)別數(shù)十種交通標(biāo)志、車道線狀況、前方靜止和動(dòng)態(tài)障礙物、甚至要判斷行人的意圖(是否準(zhǔn)備橫穿馬路),這對(duì)視覺(jué)處理算法和多傳感器融合提出了極高要求。
相比之下,礦區(qū)環(huán)境中的“感知難度”有所下降。礦山運(yùn)輸車輛的主要任務(wù)是沿特定路徑前行、裝載與卸載物料,周邊的交通參與者極少。此時(shí)感知系統(tǒng)主要任務(wù)是檢測(cè)前方道路是否通暢、有無(wú)巨石、陡坡或坑洼、是否到達(dá)裝卸點(diǎn)等。因此,礦車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知方案偏向于穩(wěn)定性和魯棒性,不強(qiáng)調(diào)高分辨率的語(yǔ)義識(shí)別,而是依賴更簡(jiǎn)單、抗干擾性強(qiáng)的激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)進(jìn)行距離檢測(cè)和障礙物規(guī)避。
對(duì)于干線物流卡車而言,由于其常年運(yùn)行于高速公路等高車速場(chǎng)景,感知系統(tǒng)必須具備較強(qiáng)的遠(yuǎn)距離探測(cè)與高速目標(biāo)追蹤能力。特別是在車速達(dá)到80公里每小時(shí)以上的情況下,系統(tǒng)需要在200米甚至更遠(yuǎn)的距離內(nèi)準(zhǔn)確識(shí)別前方車輛、障礙物或突發(fā)事件,以預(yù)留足夠的反應(yīng)時(shí)間。相比家用車注重多樣化目標(biāo)識(shí)別,干線卡車更強(qiáng)調(diào)毫米波雷達(dá)的遠(yuǎn)距測(cè)距能力和對(duì)高速目標(biāo)的穩(wěn)定追蹤,同時(shí)輔以激光雷達(dá)提升對(duì)靜態(tài)障礙的識(shí)別精度,從而保障在高速行駛中也能及時(shí)做出安全決策。
03、決策規(guī)劃:應(yīng)急響應(yīng)vs路徑優(yōu)化
乘用車自動(dòng)駕駛中最核心的挑戰(zhàn)之一,是如何在動(dòng)態(tài)環(huán)境中做出合理決策。系統(tǒng)必須隨時(shí)根據(jù)紅綠燈信號(hào)、周邊車輛動(dòng)態(tài)、限速信息、交通規(guī)則等制定行駛策略。例如在擁堵環(huán)境中,要判斷是否并線、變道,或者在狹窄空間中控制車速與方向避障。這一切都需要“類人類”的駕駛邏輯,對(duì)行為預(yù)測(cè)與規(guī)劃算法提出了極高要求。
礦區(qū)自動(dòng)駕駛的規(guī)劃路徑則相對(duì)“機(jī)械化”。車輛在封閉路線中運(yùn)行,規(guī)劃通常是預(yù)先設(shè)定的,路徑變化少,系統(tǒng)只需保證按計(jì)劃路線準(zhǔn)確執(zhí)行,并在必要時(shí)暫?;蛘{(diào)整運(yùn)行速度。這種場(chǎng)景下的算法更加注重路徑重用、效率最大化與能耗控制,而非臨場(chǎng)決策。
對(duì)于干線卡車,決策系統(tǒng)需要解決的是高速行駛狀態(tài)下的變道超車、車距保持、進(jìn)出匝道等問(wèn)題。干線駕駛更多依賴V2X(車路協(xié)同)和高精地圖的聯(lián)合支持,實(shí)現(xiàn)“規(guī)規(guī)矩矩”而高效地運(yùn)行,其核心是穩(wěn)定、保守,而非靈活機(jī)動(dòng)。
04、定位系統(tǒng):厘米級(jí)vs米級(jí)容忍度
乘用車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在城市中需要精準(zhǔn)定位自己的位置,特別是在多車道或高架橋環(huán)境下,如果偏差過(guò)大,可能導(dǎo)致并錯(cuò)道、誤判障礙物。因此,乘用車定位系統(tǒng)依賴高精度地圖、RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分GPS)、慣導(dǎo)(IMU)等多源融合,實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度。
礦區(qū)車輛的定位需求雖然也高,但由于環(huán)境相對(duì)可控,對(duì)精度的容忍度略高,特別是在礦車以較低速度運(yùn)行時(shí),容許一定誤差范圍。但同時(shí),礦區(qū)往往通信條件差,GNSS信號(hào)遮擋頻繁,導(dǎo)致系統(tǒng)更依賴于局部地圖、視覺(jué)里程計(jì)等手段,或者部署地面基站進(jìn)行輔助定位。
干線卡車則處于兩者之間,雖然高速行駛需要較高的定位精度,但由于路徑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化,定位系統(tǒng)可以較大程度依賴GNSS與高精地圖,因此具備較好的穩(wěn)定性。對(duì)長(zhǎng)途運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō),關(guān)鍵是持續(xù)性和抗失效能力。
05、控制系統(tǒng):舒適性vs穩(wěn)定性
控制系統(tǒng)決定了自動(dòng)駕駛車輛的行駛行為是否“像人類司機(jī)”,尤其在乘用車中,舒適性是極其關(guān)鍵的指標(biāo)。乘用車的自動(dòng)駕駛控制策略需要做到起步平順、轉(zhuǎn)彎不急、剎車不突兀,否則即使再安全,也難以獲得用戶好感。這就要求控制系統(tǒng)要能實(shí)時(shí)響應(yīng)復(fù)雜路況,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高階的人機(jī)交互。
礦車自動(dòng)駕駛的控制系統(tǒng)則更強(qiáng)調(diào)載重穩(wěn)定性與設(shè)備保護(hù)。礦車往往自重幾十噸,載重能力超百噸,其控制算法需要避免劇烈轉(zhuǎn)向或制動(dòng),防止貨物灑落、車體傾覆或機(jī)械磨損過(guò)快。同時(shí),礦車的駕駛方式通常較為緩慢,系統(tǒng)可以使用更“穩(wěn)妥”的控制模型。
卡車作為干線物流主力,要求在高速行駛中實(shí)現(xiàn)高精度車道保持與車距控制,因此其控制系統(tǒng)主要圍繞航向穩(wěn)定性、制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間與節(jié)油效率設(shè)計(jì)。此外,考慮到長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)的疲勞問(wèn)題,一些系統(tǒng)還需支持多檔位的智能巡航控制與自適應(yīng)減速機(jī)制。
06、通信系統(tǒng):V2X依賴程度不同
隨著車路協(xié)同(V2X)技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)駕駛不再局限于“車輛自閉環(huán)運(yùn)作”,而是與路側(cè)單元(RSU)、交通信號(hào)、其他車輛共享信息。在乘用車中,V2X目前尚處于早期應(yīng)用階段,主要用于前向碰撞預(yù)警、紅綠燈狀態(tài)提示等輔助功能。
而礦區(qū)自動(dòng)駕駛常常部署私有5G網(wǎng)絡(luò)或WiFi通信系統(tǒng),通過(guò)調(diào)度中心統(tǒng)一管理所有車輛,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、路徑指令、任務(wù)調(diào)整等功能。V2X是礦車自動(dòng)駕駛運(yùn)行的“中樞神經(jīng)”。
卡車自動(dòng)駕駛正成為車路協(xié)同落地的重要試點(diǎn)場(chǎng)景。通過(guò)高速公路V2X系統(tǒng),干線卡車可以提前獲取前方道路狀態(tài)、坡度信息、限速數(shù)據(jù)等,提升整體運(yùn)行效率和安全性。
07、安全與冗余設(shè)計(jì):容錯(cuò)機(jī)制差異化
安全是自動(dòng)駕駛永恒的主題,但不同場(chǎng)景對(duì)系統(tǒng)容錯(cuò)的要求截然不同。乘用車自動(dòng)駕駛必須實(shí)現(xiàn)最高等級(jí)的安全保障,因?yàn)槠浞?wù)于公眾、運(yùn)行在復(fù)雜城市道路中,容錯(cuò)機(jī)制必須全面覆蓋,這其中就包括感知系統(tǒng)備份、電源系統(tǒng)冗余、關(guān)鍵芯片雙備份等。
礦車雖運(yùn)行于封閉礦區(qū),但事故造成的財(cái)產(chǎn)與人員損傷仍不可小覷。因此其控制系統(tǒng)多設(shè)計(jì)為“故障即停”,并配備遠(yuǎn)程人工干預(yù)系統(tǒng),即便出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰也能迅速止車。同時(shí),礦區(qū)可通過(guò)加強(qiáng)車輛之間的通信協(xié)調(diào),降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
干線卡車也極度重視冗余設(shè)計(jì),尤其是在高速狀態(tài)下,任何小故障都可能導(dǎo)致重大交通事故,因此在關(guān)鍵部件上(剎車、電控、轉(zhuǎn)向)設(shè)置多重保險(xiǎn)機(jī)制成為標(biāo)配。
08、開(kāi)發(fā)模式與測(cè)試體系:商品車vs工業(yè)車輛
乘用車的自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)往往以“規(guī)模量產(chǎn)”為目標(biāo),強(qiáng)調(diào)低成本、高集成、良好適配性,最終面向的是成千上萬(wàn)的消費(fèi)者用戶。因此,其測(cè)試體系包括大規(guī)模道路測(cè)試、虛擬仿真驗(yàn)證、用戶實(shí)測(cè)反饋等。
礦區(qū)與卡車的自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)路徑更偏向“項(xiàng)目制交付”,往往由特定廠商為某個(gè)礦區(qū)或物流線路定制開(kāi)發(fā),其迭代速度更快,但適用范圍有限。測(cè)試階段主要依賴場(chǎng)地測(cè)試與封閉模擬系統(tǒng),少量路測(cè)驗(yàn)證。
09、最后的話
卡車、礦山與乘用車自動(dòng)駕駛雖然共享核心技術(shù)架構(gòu),但由于應(yīng)用場(chǎng)景的巨大差異,它們?cè)诟兄?、決策、控制、安全等方面形成了各自獨(dú)立的發(fā)展路徑。乘用車強(qiáng)調(diào)“類人類”的復(fù)雜駕駛邏輯與舒適性,礦車強(qiáng)調(diào)在封閉環(huán)境下的高效穩(wěn)定與成本控制,干線卡車則追求在標(biāo)準(zhǔn)化高速場(chǎng)景中的安全與效率最大化。每一條路徑都反映了自動(dòng)駕駛技術(shù)的適應(yīng)性與進(jìn)化能力。
未來(lái),隨著技術(shù)的不斷成熟,三者之間的界限可能逐步模糊,乘用車將獲得更強(qiáng)的感知與決策能力,礦車與卡車也將引入更多V2X與AI模型,最終推動(dòng)全場(chǎng)景智能駕駛的落地與融合。但在那之前,理解每一類自動(dòng)駕駛的技術(shù)差異,才是把握自動(dòng)駕駛行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)的關(guān)鍵。