低速自動駕駛技術(shù)原理與系統(tǒng)架構(gòu)(下)
控制執(zhí)行:低速高響應(yīng)控制策略
低速自動駕駛的控制執(zhí)行系統(tǒng)需實現(xiàn)對車輛速度和轉(zhuǎn)向的精確控制,其技術(shù)重點在于:
速度控制的精細(xì)化。由于行駛速度低(通常在 0-15km/h),傳統(tǒng)的 PID 控制需優(yōu)化參數(shù)以避免低速抖動。通過引入模糊控制算法,根據(jù)距離障礙物的距離動態(tài)調(diào)整比例系數(shù)(Kp):當(dāng)距離≥10m 時,Kp 取較小值(如 0.5)以保證加速平穩(wěn);當(dāng)距離≤3m 時,Kp 增大(如 2.0)以實現(xiàn)快速減速。同時,制動系統(tǒng)采用電制動與機(jī)械制動協(xié)同模式,低速時優(yōu)先使用電制動(響應(yīng)時間≤0.1s),緊急情況下機(jī)械制動介入,確保制動距離≤1.5m(初速度 10km/h)。
轉(zhuǎn)向控制的高精度。針對園區(qū)內(nèi)頻繁的轉(zhuǎn)彎、掉頭場景,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用角度閉環(huán)控制,通過安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)上的編碼器實時反饋轉(zhuǎn)向角度,控制誤差≤0.5°。在低速轉(zhuǎn)向時,算法需補(bǔ)償車輛側(cè)滑影響,根據(jù)地面摩擦系數(shù)(通過輪速差估算)修正轉(zhuǎn)向角度,例如在濕地環(huán)境中,將預(yù)期轉(zhuǎn)向角增大 5%-10% 以保證轉(zhuǎn)彎軌跡精度。
執(zhí)行器故障冗余是安全核心。低速場景對安全性的容忍度更低,因此系統(tǒng)需具備硬件冗余:關(guān)鍵傳感器(如激光雷達(dá)、攝像頭)采用雙套配置,當(dāng)主傳感器故障時,備用傳感器在 50ms 內(nèi)接管工作;制動系統(tǒng)配備獨立的應(yīng)急制動單元,即使主制動失效,也能通過備用管路實現(xiàn)制動。控制單元采用雙 MCU 架構(gòu),當(dāng)主 MCU 出現(xiàn)異常時,從 MCU 立即觸發(fā)安全模式(減速至停止)。
場景適配與技術(shù)挑戰(zhàn)
低速自動駕駛的技術(shù)成熟度與場景特性密切相關(guān):在結(jié)構(gòu)化場景(如標(biāo)準(zhǔn)化港口、封閉廠區(qū)),由于環(huán)境固定、障礙物類型單一,系統(tǒng)可通過預(yù)編程規(guī)則實現(xiàn) 99% 以上的自主行駛率;而在半結(jié)構(gòu)化場景(如大學(xué)校園、產(chǎn)業(yè)園區(qū)),因行人行為隨機(jī)、臨時障礙多,需依賴更智能的決策算法。
當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)包括:動態(tài)障礙物行為預(yù)測(如兒童突然橫穿道路的應(yīng)急處理)、極端天氣適應(yīng)(暴雨、強(qiáng)光下傳感器性能衰減)、多車協(xié)同調(diào)度(避免在狹窄路段擁堵)等。解決這些問題需結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)(如通過模擬環(huán)境訓(xùn)練避障策略)、傳感器硬件升級(如采用防雨激光雷達(dá)、高動態(tài)范圍攝像頭)和 V2X 技術(shù)(車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施通信)。
應(yīng)用價值與發(fā)展趨勢
低速自動駕駛已在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化落地:園區(qū)接駁車通過固定路線循環(huán)行駛,日均載客量可達(dá) 500 人次以上;港口無人集卡將裝卸效率提升 30%,同時降低人工成本;廠區(qū) AGV(自動導(dǎo)引車)實現(xiàn) 24 小時物料轉(zhuǎn)運(yùn),出錯率降至 0.1% 以下。
未來發(fā)展將呈現(xiàn)三個方向:低成本化(通過固態(tài)激光雷達(dá)、國產(chǎn) AI 芯片降低硬件成本)、模塊化設(shè)計(傳感器、計算單元、執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)化,支持快速適配不同車型)、泛在化集成(與安防、物流、市政系統(tǒng)聯(lián)動,如無人車與監(jiān)控攝像頭共享障礙物信息)。隨著技術(shù)迭代,低速自動駕駛將成為智慧園區(qū)、智能制造的核心基礎(chǔ)設(shè)施,推動封閉場景的全面自動化升級。
結(jié)語
低速自動駕駛雖場景相對簡單,但其技術(shù)體系體現(xiàn)了 “小而精” 的特點 —— 通過優(yōu)化感知精度、強(qiáng)化決策安全性、提升控制響應(yīng)速度,在有限場景內(nèi)實現(xiàn)高可靠性的自主行駛。與高速自動駕駛相比,其商業(yè)化路徑更清晰,已成為驗證自動駕駛技術(shù)落地的重要試驗場。隨著傳感器成本下降與算法迭代,低速自動駕駛將在更多封閉場景中替代人工駕駛,為社會生產(chǎn)效率提升與安全保障提供核心技術(shù)支撐。