自动驾驶技术介绍(自动驾驶分几级?)
自动驾驶是一种智能汽车技术,它采用先进的通信、计算机、网络和控制技术,使汽车能够在不同场景中实现对自身的自动控制,作为未来汽车行业的重要发展方向之一,具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。然而,在推动其发展的过程中也需要不断克服各种挑战和困难,以实现更加安全、高效、便捷的出行方式。
一、定义与分类
自动驾驶系统是指驾驶员执行的工作完全自动化的、高度集中控制的汽车运行系统。根据驾驶员的参与程度,自动驾驶可以分为多个级别,美国自动化工程师学会(SAE)定义了六个级别的自动驾驶,从Level 0(无自动化)到Level 5(完全自动化)。Level 0表示驾驶员完全控制车辆,Level 5则表示车辆完全自主驾驶,无需人类干预。
1、L0级自动驾驶
- 特点:驾驶员需要执行所有的操作任务,如转向、制动、加速或减速等,车辆并不具备任何自动化功能。
- 区别:完全由驾驶员进行操作驾驶,车辆只负责命令的执行,没有任何辅助系统介入。
2、L1级自动驾驶
- 特点:车辆具有部分自动化功能,如自适应巡航控制(ACC)或车道保持辅助(LKA)等,驾驶员仍需随时准备接管车辆控制。
- 区别:辅助驾驶员完成某些驾驶任务,如雷达实时控制车距和车辆加减速,但驾驶员仍需负责处理加速、制动和周围环境的监控。
3、L2级自动驾驶
- 特点:车辆可以在特定场景下实现自动驾驶,如高速公路驾驶,但仍需驾驶员密切关注并随时准备接管。
- 区别:相较于L1级,L2级自动驾驶车辆可以辅助转向或加速功能,并经过处理分析自动调整车辆状态,如特斯拉的车道保持功能,驾驶员需观察周围情况提供车辆安全操作。
- 丰田卡罗拉:标配L2级驾驶辅助系统,包括自适应巡航、车道保持辅助、主动刹车等功能。
- 大众朗逸:同样标配L2级驾驶辅助系统,提供类似的自动驾驶功能。
- 艾瑞泽5 PLUS:不到10万的顶配车型就搭载了L2级驾驶辅助功能,包括最基本的车道保持辅助、自适应巡航、以及主动刹车功能,除此之外,还配置了并线辅助、车道偏离预警、交通标识识别、360度全景影像、倒车车侧预警系统等配置。
- 荣威i5:10万以内同样搭载L2级驾驶辅助功能,除了最基本的车道保持辅助、自适应巡航、主动刹车功能之外,还提供了交通标识识别、360度全景影像。
4、L3级自动驾驶
- 特点:车辆在特定场景下可以实现高度自动驾驶,如城市道路驾驶,但在某些情况下仍需要驾驶员进行干预。
- 区别:L3级自动驾驶车辆开始具备条件安全性,车辆会控制对环境的所有监测,如使用激光雷达等传感器。驾驶员可以在车辆自动驾驶时放松手脚,但仍需在特定情况下接管控制权。
- 奔驰S级:奔驰是全球唯一拥有L3级有条件自动驾驶、L4级自动无人驾驶泊车“双持证”的车企。其L3级自动驾驶系统可以在高速公路上实现自动跟车、车道保持、变道超车等功能。
- 路特斯ELETRE:搭载了L3级别自动驾驶功能,并在无锡市正式获得高快速路自动驾驶测试牌照。
- 深蓝SL03:深蓝汽车成功获得高快速路自动驾驶测试牌照,搭载L3级别自动驾驶功能的深蓝SL03也正式投入道路测试。在L3级自动驾驶道路测试中,深蓝汽车搭载了自研交通拥堵自动驾驶系统,采用多传感器融合技术,号称可实现结构化道路单车道交通拥堵自动驾驶。
- 阿维塔11:全系搭载含3颗激光雷达在内的34颗智驾传感器、华为高性能智能驾驶计算平台及拟人化融合算法,在制动、转向和供电系统预埋了L3级别的双冗余硬件,单点失效时仍可确保高阶智驾系统的正常运转。阿维塔还携手华为提前进行了L3级自动驾驶软件开发规划,并正式完成了L3级软件开发工作。
5、L4级自动驾驶
- 特点:车辆可以在所有道路和天气条件下实现高度自动驾驶,无需驾驶员干预,但仍需在某些特定情况下(如交通堵塞或高速公路并线)进行人工干预。
- 区别:L4级自动驾驶车辆能够自主决策,并依靠可实时更新的道路信息数据支持,实现自动取还车、自动编队巡航、自动避障等出行的真实场景。然而,它仍存在一些限制,无法在所有情况下完全自主驾驶。
- 北汽新能源:计划在2026年之后实现L4级以上无人驾驶系统的量产应用。其L4级无人驾驶系统将使车辆能够在特定条件下完全自动驾驶。
- 奥迪A8 Level 3试验车:虽然名为Level 3,但奥迪A8的试验车也展示了L4级自动驾驶技术的潜力。
- 特斯拉Autopilot HW3.0系统:特斯拉的Autopilot HW3.0系统被认为是市场上较为成熟的L5级自动驾驶技术之一(但也有观点认为它仍属于L4级)。该系统通过大量的传感器和计算平台,使特斯拉车辆能够在许多场景下实现自动驾驶。
- Waymo One:Waymo的无人驾驶出租车服务也展示了L4级及以上自动驾驶技术的潜力。其车辆已经在美国多个城市进行了实际运营,并积累了丰富的自动驾驶经验。
6、L5级自动驾驶
- 特点:车辆在所有道路和天气条件下都能实现完全自动驾驶,无需驾驶员干预。
- 区别:L5级自动驾驶是自动驾驶技术的终极目标。它完全不需要驾驶员配合任何操作,实现全天候、全地域的自动驾驶,并能应对环境气候及地理位置的变化。驾驶员可以将注意力放在休息或其他工作上。
二、关键技术
自动驾驶的实现依赖于多种关键技术,包括环境感知、逻辑推理和决策、运动控制、处理器性能等。这些技术主要依赖于传感器技术、图像识别技术、电子与计算机技术与控制技术等一系列高新技术的创新和突破。其中,车载传感器(如激光雷达、摄像头、超声波传感器等)用于获取车辆周围的信息;计算机视觉则负责对传感器数据进行处理和分析,提取有用的特征;深度学习是自动驾驶的核心技术,通过训练神经网络模型,使汽车能够学习和识别不同的交通场景和对象。
三、功能与应用场景
自动驾驶汽车具备多种功能,如自动行驶、自动停车、自动开关车门等,并具有常规运行、降级运行等多种运行模式。其应用场景也非常广泛,包括城市驾驶、高速公路驾驶、停车场驾驶等。在城市道路上,自动驾驶汽车可以识别交通信号、行人、自行车和其他车辆,从而确保安全行驶;在高速公路上,自动驾驶汽车可以保持安全车速,并根据道路限速调整速度;在停车场中,自动驾驶汽车可以自动寻找停车位并进行精确的停车操作。
四、发展现状与趋势
目前,自动驾驶技术仍处于发展初期,但已取得了显著成效。许多国家和地区都在积极开展自动驾驶技术的研发和测试工作,并制定了相应的法规和标准来支持其发展。例如,我国已建成了涵盖基础芯片、传感器、计算平台、底盘控制、网联云控在内的完整的智能网联汽车产业化体系,并在全国50多个城市开展智能网联汽车道路测试示范。
未来,随着大算力、大数据、大模型等技术的快速发展,高级自动驾驶技术有望实现新的重大突破。同时,智能网联汽车也将进入全新的发展阶段,拓展物流、公交、出租、环卫等多场景应用,为人们提供更加便捷、安全、高效的出行方式。
五、优缺点与挑战
自动驾驶技术的出现带来了许多优点,如提高交通安全性、减少交通拥堵、提高出行便利性、节约能源等。然而,它也存在一些缺点和挑战。例如,自动驾驶技术目前仍处于发展初期,技术成熟度不够;成本较高,普及面受到限制;需要法律法规的配套来支持其发展;以及与驾驶员进行良好的人机交互也存在一些挑战。
为了克服这些挑战并推动自动驾驶技术的进一步发展,需要不断加强技术研发和创新,提高技术的成熟度和可靠性;同时,也需要加快相关法律法规的制定和完善工作,为自动驾驶技术的普及和应用提供有力的法律保障。