可曾想像過(guò),風(fēng)和日麗的周末,一家三口駕車(chē)出游,媽媽和寶寶后排座位上嬉笑打鬧,爸爸端著相機(jī)照個(gè)不?!?,誰(shuí)來(lái)開(kāi)車(chē)呢?別擔(dān)心,無(wú)人駕駛系統(tǒng)正操控小車(chē),在車(chē)水馬龍的路上穿梭自如,變道、轉(zhuǎn)彎、停車(chē),連倒車(chē)入庫(kù)都能一步到位。
暢想并非遙不可及。1個(gè)月前,由同濟(jì)大學(xué)專(zhuān)家陳慧主導(dǎo)的“無(wú)人駕駛智能電動(dòng)汽車(chē)研究”課題通過(guò)驗(yàn)收,樣車(chē)“春暉探索3號(hào)”已基本實(shí)現(xiàn)以上功能。為讓 “聰明”汽車(chē)早日走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù),“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(chē)產(chǎn)品結(jié)合。
“跟蹤”研究中點(diǎn)亮創(chuàng)新火花
“在無(wú)人駕駛汽車(chē)領(lǐng)域,我們做的是跟蹤性研究”,陳慧教授始終強(qiáng)調(diào)“跟蹤”二字。國(guó)外汽車(chē)廠商早在上世紀(jì)60年代以來(lái)就開(kāi)始探索這一課題,即使在國(guó)內(nèi),國(guó)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(dòng)駕駛汽車(chē);上海交通大學(xué)的自動(dòng)駕駛電車(chē)項(xiàng)目,目前取得了階段性成果,車(chē)輛依靠預(yù)定道路上預(yù)埋的磁釘進(jìn)行磁導(dǎo)航,行駛路線特定,遇到障礙物時(shí)能實(shí)現(xiàn)被動(dòng)的減速或停止,可滿足短途載客駁運(yùn)的需求。
無(wú)人駕駛汽車(chē)研究還有空間嗎?陳慧團(tuán)隊(duì)找到了“縫隙”:除了高速路行駛和短途駁運(yùn)以外,都市路面在汽車(chē)應(yīng)用需求中可算占“大頭”,更多人可受益于汽車(chē)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?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī),電子控制命令要先“轉(zhuǎn)換”為機(jī)械動(dòng)能,才能作用于發(fā)動(dòng)機(jī),若直接將無(wú)人駕駛的電子控制系統(tǒng)與如今最先進(jìn)的電動(dòng)汽車(chē)相結(jié)合,去掉中間環(huán)節(jié),將會(huì)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(lái)。由于在電動(dòng)汽車(chē)無(wú)人駕駛領(lǐng)域沒(méi)有成熟技術(shù)可借鑒,一開(kāi)始課題組連用怎樣的控制電路都難以確定。偏偏汽車(chē)都市行駛要求又特別高:如果要做到無(wú)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(duì)人流、非機(jī)動(dòng)車(chē)流的感應(yīng)也需更加精準(zhǔn)及時(shí)。
課題組反復(fù)測(cè)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(chē)前方豎起的一根天線,這是一個(gè)GPS衛(wèi)星定位儀,用來(lái)確定車(chē)子的目的地和行駛路線;第二只“眼睛”是毫米波雷達(dá),能明確感知身邊移動(dòng)物體的相對(duì)速度;第三只“眼睛”是激光雷達(dá),探測(cè)的是身邊障礙物的距離;第四只“眼睛”是車(chē)輛前方模擬視覺(jué)的探頭,能幫助車(chē)輛“看清”紅綠燈、道路線,甚至限行限速標(biāo)志等。車(chē)輛行駛過(guò)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(chē)輛接下來(lái)的運(yùn)行動(dòng)作。
此外,汽車(chē)底盤(pán)上還裝有光電感應(yīng)式傳感器,能檢測(cè)車(chē)輛的行駛軌跡與既定軌跡的偏離情況,另還加上了機(jī)電一體化的底盤(pán)電子集成控制和雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。這樣,開(kāi)車(chē)不再是“油門(mén)、剎車(chē)和方向盤(pán)的組合”,而是簡(jiǎn)化成了“確定路線+按啟動(dòng)按鈕”——藍(lán)白相間的樣車(chē)“春暉探索3號(hào)”,一次充電可續(xù)駛101公里,最高時(shí)速達(dá)50公里。
探索中體驗(yàn)科學(xué)之美
“無(wú)人駕駛汽車(chē)是將先進(jìn)的傳感技術(shù)、信息技術(shù)、電子控制技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)上,使汽車(chē)能自動(dòng)按設(shè)定的模式行駛,不僅提高了乘車(chē)的安全性、舒適性,也有助于節(jié)能環(huán)保?!睂?zhuān)家坦言,在研發(fā)系統(tǒng)時(shí),將更多良好的節(jié)能駕駛習(xí)慣融入汽車(chē)的“聰明心”,是課題組的努力方向。如,通過(guò)雷達(dá)可以盡早判斷前方行駛車(chē)輛是否可能停下,及時(shí)確定自身減速,減少急剎車(chē)帶來(lái)的能源消耗。
無(wú)人駕駛汽車(chē)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(jìn)行可靠性檢驗(yàn)。其次便是成本問(wèn)題,無(wú)人控制系統(tǒng)要在普通交通工具上進(jìn)行普及,還有很長(zhǎng)路要走。比如‘春暉探索3號(hào)’上,僅僅一套電子控制系統(tǒng)就需100萬(wàn)元?!?/p>
探索無(wú)止境。無(wú)人駕駛系統(tǒng)整體應(yīng)用確實(shí)尚需時(shí)日,但若能將其中部分先進(jìn)功能拆解出來(lái),在現(xiàn)有汽車(chē)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(chē)道偏離預(yù)警”系統(tǒng)應(yīng)用于產(chǎn)品,一鍵式“側(cè)方停車(chē)”功能也在緊張研發(fā)中。陳慧教授笑言,“最艱難時(shí)候探索未知,往往更能體會(huì)到科學(xué)之美?!?/p>