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木牛流马之谜 | 智行者无人物流配送车浅析

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木牛流马之谜 | 智行者无人物流配送车浅析

更新:2018年05月28日点击:2729

1700多年前的三国时代,诸葛亮为解决北伐时的粮草运输问题而发明了木牛流马。《三 国志·诸葛亮传》记载:“亮性长于巧思,损益连弩,木牛流马,皆出其意。”《三国志·后主传》记载:“建兴九年,亮复出祁山,以木牛运,粮尽退军;十二年春,亮悉大众由斜谷出,以 流马运,据武功五丈原,与司马宣王对于渭南。”而在《三国演义》的附会中,木牛流马则更加神奇,其不吃不喝,内藏机关,拨动机关即可自己行走。

这种传说中的运输工具究竟为何物,千百年来已成为一个谜,人们提出了种种的看法并且争论不休。而在当代,一家国内的初创企业——北京智行者科技有限公司,已经将木牛流 马这一传说变为了现实。

当代的木牛流马又是如何实现的呢?相信无人车领域的关注者在今年应该看到过这两 则新闻:在2018年1月,清华大学的道路上,一辆无人物流配送车缓缓前行,为订餐学生运送食物,一路迎来了众多师生关注的目光。

智行者低速无人物流车在清华校园中送饭


2018年3月,在清华大学图书馆北馆外,无人驾驶智能小车进行首次带书测试,圆满完成120本通还图书运送任务。

这一小型物流配送车正是由智行者研发制造,也是国内第一个将自动驾驶技术商用化落地的产品。“不吃不喝,内藏机关,自己行走”,无人物流车已经在当代将木牛流马的传说变 为了现实,相信诸葛亮假如能看到这一幕,必定会赞叹不已。

北京智行者科技有限公司成立于2015年5月,其创始团队全部毕业于清华大学。其CEO张德兆是清华大学汽车工程系的博士,参与制定过多项智能汽车相关国家标准。智行者在现阶段重点对限定区域内的低速无人驾驶这一垂直应用领域进行研发,智行者认为,相比于应用于高速载人的无人驾驶技术,目前低速载物的无人驾驶更加安全,更具有现实需求,在当下的社会需求以及技术水平前提下最具落地优势,更有利于实现最后一公里的无人化综合效益。

目前在无人物流配送和无人作业车两个研发方向上,智行者已有成熟产品落地,上图中送餐送书的小车,既是智行者的“蜗(Ω)”系列物流车产品,其将自动驾驶技术应用于物流配送行业,搭载了智行者科技自主研发的AVOS(AutomatedVehicleOperatingSystem)系统,提供了多传感器自适应融合算法、环境认知算法、设计合理的路径规划算法、高可靠性的控制算法和智能配送的解决方案,可实现人性化且智能化的自动物流配送。

无人物流配送车主要在特定区域内按固定路线缓慢行走,其使用环境看似简单,但是在具体使用中,在路边树木建筑较多时,常常造成卫星定位失效,且路上行驶有较多自行车、电动车,几乎不受交通秩序的约束,会产生较多突发性事故,因此无人物流配送车的实际交通行为非常复杂,为适应复杂使用场景,其自动驾驶的算法复杂程度也已远高于高速自动驾驶。

车辆前向碰撞预警是无人物流配送车的自动驾驶算法中重要组成部分,可有效应对无人物流配送车的复杂交通行为。前车碰撞预警(ForwardCollisionWarning)是一项主动安全技术,在检测到本车跟前车有潜在碰撞危险时进行提醒,防止或减轻追尾事故带来的伤害。由于无人物流配送车的使用环境中会存在多个潜在的危险目标,如何对目标进行准确、有效地筛选,是无人物流配送车的自动驾驶算法需解决的重要问题。

智行者在车辆前向碰撞预警方面具有哪些独到之处呢?笔者对智行者的已授权专利进 行了检索,发现了公开号为CN104101878、名称为《一种车辆前方目标识别系统及识别方法》的发明专利。

该发明公开了一种车辆前方目标识别方法,包括:1)系统参数预设模块将 预设的横摆角速度零点发送至横摆角速度采集模块,将车型信息和信号采集方式发送至自车信号采集模块,将预警参数和启动车速发送至预警模块;2)横摆角速度采集模块采集车辆的横摆角速度信号,根据采集到的横摆角速度信号和接收到的横摆角速度零点计算出横摆角速度值并发送至配置信息估算模块;自车信号采集模块采集自车信号并分别发送至配置信息估算模块、雷达目标挑选模块和预警模块;3)曲率半径估算模块根据接收到的横摆角速度和自车车速对自车行驶轨迹的曲率半径进行估算,曲率半径估算模块将估算得到的曲率半径分别发送至雷达信息配置模块和雷达目标挑选模块,雷达信息配置模块将自车车速和曲率半径作为配置信息发送至雷达;4)雷达根据接收到的曲率半径实时调整天线角度,并对车辆前方目标进行识别;雷达信号采集模块实时采集雷达识别的各目标与车辆的纵向距离、横向位置和相对速度信息,并发送至雷达目标挑选模块;5)有效车辆库更新模块根据接收到的曲率半径、自车车速和雷达目标信息建立有效车辆库;目标挑选逻辑模块根据建立的车辆库对雷达目标进行锁定,并将锁定的雷达目标发送至预警模块;6)根据接收到的标定参数、自车信号和锁定的雷达目标,预警模块将自车与锁定的雷达目标的速度、相对速度以及距离分别进行比较,产生碰撞危险信号并发送至人机接口进行显示。

该专利公开的车辆前方目标识别方法,可识别更多有效目标,并可准确筛选雷达目标并提高识别准确率,实现弯道上对运动目标的跟踪,提高识别目标的稳定性及准确性。应用有该目标识别方法的无人物流配送车在复杂交通环境中使用时,可提高其对多变、突发交通状况的应对能力,进而增加行车安全。

另外,无人物流配送车在行驶中,与道路上的行人、自行车之间的距离较近,在产生突发事故并导致不可避免的碰撞时,还需使无人物流配送车及时、可靠的检测到碰撞,并及时作出应对反应,已将车辆或人员的损害降到最小。智行者在这一方向上也投入了研发,在智行者的编号CN207089281U、名称《一种碰撞检测装置及自动驾驶车辆》的专利中,公开 了一种碰撞检测装置。

包括:碰撞减缓带和多个压力传感器,碰撞减缓带为弹性体且固定设 置在车身四周,多个压力传感器相互间隔开地布置在碰撞减缓带的内侧,且在车辆的四侧各设置至少一个压力传感器。在碰撞减缓带与行人、其他车辆或障碍物碰撞时,碰撞减缓带将被向车身挤压,从而进一步挤压压力传感器,由此检测碰撞的发生。在压力传感器被挤压或被挤压至一定程度时,判定发生了碰撞。根据被挤压的压力传感器的位置,还可以确定碰撞具体发生的部位。

专利CN207089281U附图

上述专利公开的碰撞检测装置能够及时、可靠地检测碰撞,且结构简单、成本低,有利于无人物流配送车在发生碰撞的情况下及时反应,最大程度地减少对人员的伤害或对车辆的 损害。

此外,在无人物流配送车的使用环境内会有较多行人,由于无人驾驶技术在目前尚属新生事物,行人在面对与其一起行走于道路上的无人车时,往往会无法理解无人车的行驶意图,造成行人对无人车的行驶路径判断错误,进而导致突发的碰撞事故。

针对这一情况,智行者还在无人车与行人的交互上进行了研发,笔者检索到了智行者的另一篇专利,授权号为CN207089118U、名称为《用于低速自动驾驶车辆的信息警示装置及具有其的车辆》。

该专利公开了用于低速自动驾驶车辆的信息警示装置,包括第一警示电 子显示屏和第二警示电子显示屏,能够显示车辆的行驶状态和意图;其中,所述第一警示电 子显示屏设置在车身的头部,所述第二警示电子显示屏设置在车身的尾部。第一警示电子显示屏和第二警示电子显示屏的设置使低速自动驾驶车辆在自动驾驶中与行人能够进行直接明了的交互,让行人等目标更好的理解自己面前的低速自动驾驶车辆的行驶状态和意图,从而提高了车辆的安全驾驶性。

专利CN207089118U附图

随着低速自动驾驶技术逐渐成熟,以及特定场地自动驾驶技术的全面商用落地,智行者目前已经积累了国内行业顶尖技术,在无人车领域将继续书写其当代木牛流马的传奇。