Autopilot自动辅助驾驶再升级:通过雷达看世界

在我们即将向特斯拉车主推送的8.0版本软件中,最显著的就是Autopilot自动辅助驾驶升级。我们通过使用车辆搭载的雷达,采用更先进的信号处理,生成一幅世界的影像。该雷达是Autopilot自动辅助驾驶配套硬件的组成部分,全部2014年10月之后出厂的特斯拉车型都搭载了这一雷达。一直以来,该雷达一直是主摄像头以及图像处理系统的辅助传感器。

当然,空中升级8.0版本尚有其他许许多多更新,本文结尾处会逐一列出。

深思熟虑之后,我们相信该雷达可以被用作主控制传感器,且不需要摄像头确认视觉形象识别。这是一个不平凡的、反直觉的问题 ---想一想,雷达呈现出的世界是多么奇特!特定波长的光子可以轻易地穿越雾、粉尘、雨、雪,然而金属物品看起来如同镜子。雷达可以看见人体,但是他们被显示为部分透明。木制品和涂色塑料制品这些对人类而言显而易见的物品,对雷达而言,几乎都像玻璃一样透明。

另一方面,任何凹型的金属表面不仅仅会反光,更会将反射信号放大数倍。比如,一个丢弃在公路上的易拉罐,如果凹状瓶底朝向车头,就会被显示成为一个大型的危险障碍物,但这时候,你一定不想猛踩刹车而避过这个易拉罐。

因此,如何避免由于错误报警而导致车辆停止行进,是使用雷达带来的一个大问题。在车辆即将撞上大型物体时,刹车是必要的 ---- 但不应该是为了避开一个易拉罐。这些不必要的刹车行为,轻则令人不快,重则导致驾驶员受伤。

为了解决误识别障碍物从而导致频繁刹车制动问题的第一部分,是拥有更为详细的点云数据。空中升级8.0系统对现有硬件进一步挖掘,让雷达可以探测到的周边的物体(数量)达到以前的六倍,并且有能力在每一个物体上获得更多细节信息。

减少误识别的第二部分包括整合每隔0.1秒获取的雷达快照,汇编成为现实场景的"3D"影像。(通常)通过单一影像帧,很难知道物体是移动的,静止的,或者只是反光造成的虚像。通过比较包含车辆速度、预期轨迹信息的连续影像帧,车辆可以分辨前方物体是否是真实的,同时预估发生碰撞的概率。

第三部分就更加复杂。当行驶中的车辆正在接近一个高速公路上坡时视线上方的路标,或当车辆在通过带有交通标志的桥下,这种视觉上的落差,经常看起来像是将要发生碰撞。而导航和高精准GPS都不足以判定车辆是否能从此物体下方安全通过或发生碰撞。到车辆接近,道路坡度改变时,再刹车为时已晚。

这种情况下,车队学习功能便派上用场。一开始,车队不会采取任何行动,而只是识别出路标、桥梁和其他静止的物体,并通过雷达绘制地图。车载计算机系统在后台将预计是否应该刹车,并与驾驶员的实际行为进行比较,并将这些数据上传至特斯拉数据库。如果一些车辆安全通过被雷达标定的物体,无论Autopilot自动辅助驾驶是否开启,这个物体将被加入地理编码的白名单(被标注安全)。

如果雷达探测到前方障碍物,而且特斯拉数据库显示该地点因误判而导致刹车行为的几率很小,即使在光学摄像头没有探测到前方障碍物的情况下,车辆仍然会采取轻度制动。随着系统置信度不断提升,当雷达确定99.99%发生碰撞的可能性时,刹车强度将会逐步提升至全力制动。或许这不能彻底地避免碰撞的发生,但明显的减速,会使车上乘客受到严重伤害的机率大大降低。

以上功能结合了雷达,实现穿透大多数难以目视的物体的能力之后,带来的直接效果,就是车辆几乎可以无障碍的实现高效率准确制动。也就是说即使UFO(不明飞行物)降落在能见度为零的高速公路上时,特斯拉也能及时地采取制动措施。

让这项技术更进一步,特斯拉电动汽车将可以从前车底下路面反弹雷达信号,用雷达脉冲标记和光子飞行时间来辨别信号,探测到更前方障碍物并及时刹车,即使视线和雷达信号无法直接穿过前车。或许前车会撞上浓雾中的UFO(不明飞行物),但特斯拉不会。

 


 

自动辅助驾驶相关附加信息

  • TACC (Tesla Adaptive Cruise Control) 最大制动率提升,并且延迟时间缩短五分之一
  • 车辆通过识别前方两辆车的雷达回波,提升车辆紧急刹车,或其它引起大力刹车的事件的反应速度
  • 搭载空中升级8.0版本,或使用8.1版本导航系统,车辆识别高速公路出口。初期仅限美国使用
  • 当超越一台接近分道线边缘的速度较慢车辆时,特斯拉车辆可自动调整在车道内的位置
  • 车辆提示警报更加明显,包括在仪表板上通过闪烁白色边框提示驾驶员
  • 通过识别前车转向灯,提高对插队车辆的侦测
  • 在欧洲地区减小右侧超车的可能性
  • 提高自动并线功能的可用性
  • 如驾驶员始终忽略车内重复的警报,车辆将禁用辅助转向功能,直至车辆驻车。
  • 在紧急情况下,自动刹车功能将更有效的介入
  • 即使车辆未开启辅助转向功能,当车辆检测到即将偏离行驶道路,驾驶员仍然没有转动方向盘时,车辆会发出警报
  • 随着数据的完善,在即将发生交通事故时,车辆会主动开启辅助转向功能,尝试避免一定会发生的碰撞
  • 得益于车队学习功能,车辆的弯道车速调节可随之适应
  • 还有约200项升级不在这里一一提及

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