以智能享譽(yù)的特斯拉每每讓人匪夷所思,視覺化中控大屏上顯示的東西甚至令駕駛者毛骨悚然。國外一特斯拉車主大白天經(jīng)過一片墓地,中控突然提示:附近有人路過!廈門一特斯拉用戶駕車駛?cè)胨淼?,在附近沒有其他車輛的情況下,大屏提醒旁邊有一輛公交車緊隨其后,持續(xù)十來分鐘。何以至此?有沒有可能的解決辦法?真不好說,但有一些做法可供參考。
子虛烏有的鬼影
1、可能是雷達(dá)噪聲
專門研究雷達(dá)技術(shù)的加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Dinesh Bharadia說:“雷達(dá)圖像中經(jīng)常會出現(xiàn)不屬于任何物體的隨機(jī)點(diǎn)。雷達(dá)還可以接收所謂的回波信號,就是無線電波的反射,它不是直接從被檢測的物體反射的。”
所謂雷達(dá)目標(biāo)噪聲是指不斷運(yùn)動的雷達(dá)探測目標(biāo)會引起測量參數(shù)的不規(guī)則變化,這種變化特性與一般噪聲的統(tǒng)計(jì)特性相似。這解釋了雷達(dá)可能出現(xiàn)的“不屬于任何物體的隨機(jī)點(diǎn)”,但它不太可能形成人形或公交車圖像,或許是數(shù)據(jù)處理和計(jì)算過程中出現(xiàn)了偏差所致。解鈴還須系鈴人,還得由特斯拉自己找原因。
2、雙雷達(dá)可能幫到特斯拉
埃隆·馬斯克恨之入骨的就是激光雷達(dá),沒關(guān)系,可以不用,甚至可以用雷達(dá)取代激光雷達(dá)。加州大學(xué)圣地亞哥分校的電氣工程師們開發(fā)了一種智能方法來提高現(xiàn)有雷達(dá)傳感器的成像能力,使之能夠準(zhǔn)確檢測場景中物體的形狀和大小。特別是該系統(tǒng)在夜間和霧天進(jìn)行測試時(shí)工作良好,有助于自動駕駛汽車在惡劣天氣下安全行駛。
惡劣天氣條件給自動駕駛汽車帶來了挑戰(zhàn)。一些車輛依靠激光雷達(dá)和雷達(dá)等技術(shù)來“看”和導(dǎo)航,但每種傳感器都有其缺點(diǎn)。激光雷達(dá)的工作原理是將激光束反射到周圍物體上,它可以在晴天繪制出高分辨率的3D圖像,但在霧、灰塵、雨雪中卻視而不見。而發(fā)射無線電波的雷達(dá)在任何天氣都能“看”清,但它只能捕獲道路場景的部分圖像。
新的雷達(dá)類似激光雷達(dá)。Bharadia指出:“這是一種在自動駕駛汽車上實(shí)現(xiàn)惡劣天氣感知的廉價(jià)方法。用我們的技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)和雷達(dá)的融合,但雷達(dá)更便宜。這樣,我們就不需要使用昂貴的激光雷達(dá)了。”估計(jì)馬斯克會為其點(diǎn)贊。
據(jù)介紹,該系統(tǒng)由兩個(gè)雷達(dá)傳感器組成,都安裝在引擎蓋上,之間的平均間距為一輛車的寬度(1.5米)。兩個(gè)這樣布置的雷達(dá)傳感器很關(guān)鍵,可以使系統(tǒng)看到比單個(gè)雷達(dá)傳感器更多的空間和細(xì)節(jié)。這是不是很像雙目攝像頭?利用兩個(gè)攝像頭視差變化精準(zhǔn)判斷距離。只不過傳感器不同,間距也更大。
多雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)預(yù)測車輛尺寸(紅框是預(yù)測,藍(lán)框是真實(shí)測量) 在晴朗的白天和夜晚試駕期間,該系統(tǒng)在確定車流中移動車輛的尺寸方面與激光雷達(dá)的性能相當(dāng)。而在模擬大霧天氣的試驗(yàn)中,它的性能沒有變化。研究小組用霧機(jī)“隱藏”了另一輛車,系統(tǒng)精確地預(yù)測了前車的3D幾何結(jié)構(gòu);而激光雷達(dá)傳感器基本上沒有通過測試。
改進(jìn)成像能力的新雷達(dá)系統(tǒng)精確預(yù)測霧中移動汽車的尺寸
3、兩只眼睛比一只眼睛強(qiáng)
傳統(tǒng)雷達(dá)成像質(zhì)量差的原因在于,當(dāng)無線電波從物體上反射時(shí),只有一小部分信號被反射回傳感器。因此,車輛、行人和其他對象顯示為一組稀疏的點(diǎn)。
“這就是使用單一雷達(dá)成像的問題。它只接收到一些點(diǎn)來表示場景,因此感知能力很差。”加州大學(xué)圣地亞哥分校計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程博士生Kshitiz Bansal說:“在這種環(huán)境中,你可能看不到其他汽車。”因此,如果單臺雷達(dá)造成這種盲目性,多臺雷達(dá)的設(shè)置將通過增加反射回來的點(diǎn)的數(shù)量來改善感知。”
研究小組發(fā)現(xiàn),汽車引擎蓋上間隔1.5米的兩個(gè)雷達(dá)傳感器是最佳的安排。Bansal說:“通過在不同的有利位置部署兩臺雷達(dá),并在重疊的視野范圍內(nèi)進(jìn)行探測,我們就形成了一個(gè)高分辨率的區(qū)域,很容易探測到存在的物體。”這不就是汽車寬度嗎?何不在兩側(cè)示寬燈或反光鏡中各集成一個(gè)小雷達(dá)?
不過,更多的雷達(dá)意味著更多的噪聲。因此,研究小組開發(fā)了新的算法,可以將來自兩個(gè)不同雷達(dá)傳感器的信息融合在一起,生成一幅沒有噪聲的新圖像。該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了第一個(gè)數(shù)據(jù)集,將來自兩臺雷達(dá)的數(shù)據(jù)結(jié)合起來。
Bharadia說:“目前還沒有公開的數(shù)據(jù)集能提供這種數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)來自視野重疊的多個(gè)雷達(dá)。我們收集了自己的數(shù)據(jù),建立了自己的數(shù)據(jù)集,用于訓(xùn)練算法和進(jìn)行測試。”
該數(shù)據(jù)集由54000個(gè)雷達(dá)幀組成,包括實(shí)時(shí)交通和模擬大霧條件下白天和夜間的駕駛場景。未來的工作將包括在雨中收集更多的數(shù)據(jù)。要做到這一點(diǎn),團(tuán)隊(duì)首先需要為他們的硬件建立更好的保護(hù)罩。
該團(tuán)隊(duì)目前正與豐田公司合作,將新的雷達(dá)技術(shù)與攝像頭進(jìn)行融合。研究人員說:“這有可能取代激光雷達(dá),而單憑雷達(dá)無法告訴我們汽車的顏色、品牌或型號,但這些功能對于提高自動駕駛汽車的感知能力也很重要,”Bharadia說。
4、激光雷達(dá)的難題
激光雷達(dá)傳感器的工作原理是發(fā)射大量狹窄的近紅外光束,這些光束具有圓形/橢圓形的截面,可以反射物體的軌跡并返回到激光雷達(dá)傳感器的探測器。
激光雷達(dá)傳感器的問題之一是其在雨中的性能下降。如果激光雷達(dá)光束在距離發(fā)射器很近的距離內(nèi)與雨滴相交,雨滴可以將足夠的光束反射回接收器,因此會將其誤認(rèn)為一個(gè)物體。水滴還可以吸收一些發(fā)射的光,降低傳感器的性能范圍。
華威大學(xué)(WMG)智能汽車組的研究人員專門模擬并評估了激光雷達(dá)在雨中的性能。他們使用WMG 3xD模擬器在不同強(qiáng)度的雨中測試了一輛自動駕駛汽車的激光雷達(dá),并在周邊的模擬道路上行駛。模擬器是測試自動駕駛汽車的關(guān)鍵部分,相當(dāng)于在數(shù)百萬英里的道路上行駛,因此這意味著可以在與真實(shí)道路相同的安全環(huán)境中進(jìn)行測試。
測試激光雷達(dá)的WMG 3xD模擬器 研究人員使用不同的概率降雨模型,在雨中測量激光雷達(dá)對雨的反應(yīng),記錄假陽性和假陰性結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn),隨著降雨強(qiáng)度的增加,傳感器探測目標(biāo)變得更加困難。在距離車輛很短的距離內(nèi)(50米),錯(cuò)誤地檢測到了幾滴雨。然而,在中等范圍內(nèi)(50-100米),錯(cuò)誤有所減少,但隨著降雨量增加到每小時(shí)50毫米,隨著距離的增加,傳感器對物體的探測能力逐漸減弱。
WMG的Valentina Donzella博士說:“我們最終確認(rèn),雨越大、距離越遠(yuǎn),激光雷達(dá)傳感器探測到的物體就受到的影響越厲害,這意味著未來的必須研究如何確保激光雷達(dá)傳感器在嘈雜環(huán)境下仍能充分探測到物體。”
如果上面提到的“雙目雷達(dá)”得以成行,或許可以一箭雙雕,幫了特斯拉,也解了惡劣天氣環(huán)境車載激光雷達(dá)目標(biāo)檢測的缺憾!