低速自動(dòng)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(dòng)駕駛的控制執(zhí)行系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛速度和轉(zhuǎn)向的精確控制,其技術(shù)重點(diǎn)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(dòng)。通過(guò)引入模糊控制算法,根據(jù)距離障礙物的距離動(dòng)態(tài)調(diào)整比例系數(shù)(Kp):當(dāng)距離≥10m 時(shí),Kp 取較小值(如 0.5)以保證加速平穩(wěn);當(dāng)距離≤3m 時(shí),Kp 增大(如 2.0)以實(shí)現(xiàn)快速減速。同時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)采用電制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)協(xié)同模式,低速時(shí)優(yōu)先使用電制動(dòng)(響應(yīng)時(shí)間≤0.1s),緊急情況下機(jī)械制動(dòng)介入,確保制動(dòng)距離≤1.5m(初速度 10km/h)。
轉(zhuǎn)向控制的高精度。針對(duì)園區(qū)內(nèi)頻繁的轉(zhuǎn)彎、掉頭場(chǎng)景,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用角度閉環(huán)控制,通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)上的編碼器實(shí)時(shí)反饋轉(zhuǎn)向角度,控制誤差≤0.5°。在低速轉(zhuǎn)向時(shí),算法需補(bǔ)償車(chē)輛側(cè)滑影響,根據(jù)地面摩擦系數(shù)(通過(guò)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(chǎng)景對(duì)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(shí),備用傳感器在 50ms 內(nèi)接管工作;制動(dòng)系統(tǒng)配備獨(dú)立的應(yīng)急制動(dòng)單元,即使主制動(dòng)失效,也能通過(guò)備用管路實(shí)現(xiàn)制動(dòng)??刂茊卧捎秒p MCU 架構(gòu),當(dāng)主 MCU 出現(xiàn)異常時(shí),從 MCU 立即觸發(fā)安全模式(減速至停止)。
場(chǎng)景適配與技術(shù)挑戰(zhàn)
低速自動(dòng)駕駛的技術(shù)成熟度與場(chǎng)景特性密切相關(guān):在結(jié)構(gòu)化場(chǎng)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(lèi)型單一,系統(tǒng)可通過(guò)預(yù)編程規(guī)則實(shí)現(xiàn) 99% 以上的自主行駛率;而在半結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景(如大學(xué)校園、產(chǎn)業(yè)園區(qū)),因行人行為隨機(jī)、臨時(shí)障礙多,需依賴(lài)更智能的決策算法。
當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)包括:動(dòng)態(tài)障礙物行為預(yù)測(cè)(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(chē)協(xié)同調(diào)度(避免在狹窄路段擁堵)等。解決這些問(wèn)題需結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)(如通過(guò)模擬環(huán)境訓(xùn)練避障策略)、傳感器硬件升級(jí)(如采用防雨激光雷達(dá)、高動(dòng)態(tài)范圍攝像頭)和 V2X 技術(shù)(車(chē)與車(chē)、車(chē)與基礎(chǔ)設(shè)施通信)。
應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展趨勢(shì)
低速自動(dòng)駕駛已在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化落地:園區(qū)接駁車(chē)通過(guò)固定路線(xiàn)循環(huán)行駛,日均載客量可達(dá) 500 人次以上;港口無(wú)人集卡將裝卸效率提升 30%,同時(shí)降低人工成本;廠區(qū) AGV(自動(dòng)導(dǎo)引車(chē))實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)物料轉(zhuǎn)運(yùn),出錯(cuò)率降至 0.1% 以下。
未來(lái)發(fā)展將呈現(xiàn)三個(gè)方向:低成本化(通過(guò)固態(tài)激光雷達(dá)、國(guó)產(chǎn) AI 芯片降低硬件成本)、模塊化設(shè)計(jì)(傳感器、計(jì)算單元、執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)化,支持快速適配不同車(chē)型)、泛在化集成(與安防、物流、市政系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),如無(wú)人車(chē)與監(jiān)控?cái)z像頭共享障礙物信息)。隨著技術(shù)迭代,低速自動(dòng)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(dòng)封閉場(chǎng)景的全面自動(dòng)化升級(jí)。
結(jié)語(yǔ)
低速自動(dòng)駕駛雖場(chǎng)景相對(duì)簡(jiǎn)單,但其技術(shù)體系體現(xiàn)了 “小而精” 的特點(diǎn) —— 通過(guò)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(chǎng)景內(nèi)實(shí)現(xiàn)高可靠性的自主行駛。與高速自動(dòng)駕駛相比,其商業(yè)化路徑更清晰,已成為驗(yàn)證自動(dòng)駕駛技術(shù)落地的重要試驗(yàn)場(chǎng)。隨著傳感器成本下降與算法迭代,低速自動(dòng)駕駛將在更多封閉場(chǎng)景中替代人工駕駛,為社會(huì)生產(chǎn)效率提升與安全保障提供核心技術(shù)支撐。