Waymo自動駕駛背後的技術

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自動駕駛汽車正迅速成為一個蓬勃發展的科技產業。大多數該領域的公司都位於全球科技中心加州。毫不奇怪,早在二十年前,一些大型科技公司就已經開始研發全自動駕駛汽車。
21年前,斯坦福大學的斯坦福賽車隊開始參加美國國防高階研究計劃局(DARPA)的“挑戰賽”。DARPA“挑戰賽”是一項全程212公里的無人駕駛汽車越野長距離比賽,獎金高達200萬美元。斯坦福賽車隊的參賽車輛是一輛改裝的2005款大眾途銳SUV,配備了車載電腦和感測器,最終擊敗了其他22輛參賽隊伍的自動駕駛汽車,奪得冠軍。
Waymo 之旅的開始
2009年,谷歌招募了斯坦福大學人工智慧實驗室主任、斯坦福賽車隊的幾名工程師以及其他贏得DARPA Grand Challenge大賽的團隊成員。谷歌自動駕駛汽車專案最初名為“Project Chauffeur”,於2010年開發了一款改裝版豐田普銳斯,該車可以在遵守交通法規的情況下,在不同的現實路況下自動駕駛。該車輛配備了車載電腦、車頂雷射測距儀、雷達感測器、攝像頭和GPS。
截至 2015 年,Project Chauffeur 已行駛超過一百萬英里,並使用內部開發的參考車輛 Firefly 在公共道路上進行了首次完全自動駕駛公路旅行。谷歌已於 2010 年至 2015 年期間在該專案上投入了 11 億美元,用於開發自動駕駛軟體和硬體。2016 年,谷歌的專案更名為 Waymo,一家自動駕駛技術公司。該公司成為 Alphabet 的子公司,Alphabet 是一家科技集團,旗下擁有谷歌和其他子公司。
Waymo背後的技術
Waymo 已成立十餘年,其全自動駕駛技術被稱為 Waymo Driver。Waymo Driver 負責從乘客上下車開始的操控。Waymo 車輛上,實際上無人駕駛,這與其他車輛上各種需要人類駕駛員始終坐在駕駛座上的自動駕駛輔助系統截然不同。
當 Waymo 在某個區域行駛時,它會擁有該區域的詳細地圖,包括道路標誌、車道標記、路緣和人行橫道。這些高度詳細的自定義地圖比普通汽車導航系統中僅使用 GPS 更勝一籌。Waymo 車輛使用即時感測器資料和人工智慧 (AI) 來確定其在道路上的精確位置。Waymo 車輛可以利用人工智慧及其感測器陣列“看到”交通訊號燈以及各種危險和障礙物,例如施工活動、行人、騎行者和其他移動車輛。 
要召喚 Waymo 車輛,乘客需要使用 Waymo One 自動駕駛叫車服務,其運作方式與 Uber 類似。該服務目前在美國舊金山、洛杉磯、菲尼克斯和奧斯汀提供服務。亞特蘭大、邁阿密和華盛頓特區也將很快推出。Waymo 機器人計程車被召喚後,乘客可以使用應用程式上車。這些車輛完全無人駕駛,使用者可以使用應用程式或車載螢幕輸入指令,例如在緊急情況下開啟後備箱或靠邊停車。
第五代 Waymo Driver 搭載於捷豹純電動 I-PACE SUV 車隊。這些車輛配備了定製設計的硬體和軟體組合。每輛 Waymo 車輛都配備了雷射雷達、攝像頭和雷達,使車輛能夠在幾毫秒內“看到”任何方向 275 米範圍內的物體。雷射雷達為車輛提供周圍環境的 3D 影像,攝像頭提供 360 度全景檢視,雷達則能夠在所有天氣條件下探測來襲物體。
Waymo 汽車的未來車型包括現代 Ioniq 5 EV SUV 上的第六代 Waymo Driver 以及與 Zeekr RT 合作設計的騎手優先自動駕駛汽車平臺。
配備伺服器級 CPU 和 GPU 的車載計算機利用來自感測器的所有資料,規劃通往目的地的安全路線。它還利用人工智慧即時規劃最佳路線或行動。車輛中的各種冗餘系統,例如輔助車載計算機、備用碰撞檢測和避碰系統、備用電源、冗餘轉向和制動以及網路安全,可始終確保車輛和乘客的安全。
Waymo Driver 經過程式設計,能夠遵守正確的道路規則,同時執行自然的駕駛動作,例如平穩轉向和加速,以及輕柔地踩剎車。它甚至可以“聽到”緊急車輛的警報聲,並知道如何在擁堵的交通中駕駛。
Waymo 的目標是在其服務運營的任何地方減少交通傷亡。目前的資料似乎表明,Waymo 汽車在避免造成人員傷亡的事故方面甚至比人類駕駛員更勝一籌。全球領先的再保險公司之一瑞士再保險公司 (Swiss Re) 認為,Waymo 比人類駕駛員的汽車更安全。目前,Waymo 的財產損失索賠減少了 76%,人身傷害索賠減少了 100 起。
第六代 Waymo Driver 內部一探
Alphabet Inc. 子公司 Waymo於去年 8 月 19 日在一篇部落格文章中宣佈,已推出第六代“Waymo Driver”自動駕駛感測器套件。Waymo 表示,安裝在每輛網約車上的新硬體可提供 360 度重疊的環境視野,能夠在黑暗或惡劣天氣條件下識別最遠 500 米外的物體。
第六代 Waymo Driver 配備 13 個攝像頭、4 個雷射雷達、6 個雷達單元以及一系列外部音訊接收器。它結合高解析度地圖、攝像頭、雷射雷達和雷達,監控周圍環境並實現安全的自動駕駛。該系統使用高度詳細的自定義地圖並結合即時感測器資料,隨時確定車輛的精確位置。
Waymo 表示,第六代自動駕駛汽車在確保安全性的前提下,大幅降低了成本。感測器技術的進步,加上其在車輛上的戰略性佈局,使得 Waymo 能夠減少最新版本自動駕駛汽車的感測器總數,同時仍保持高水平的冗餘度,包括備用轉向和制動系統,以防止系統出現任何單點故障。
冗餘對於自動駕駛系統至關重要,它能夠提供安全的備份功能,確保可靠性,並應對意外天氣。正因如此,Waymo Driver 能夠透過三種互補的感測模式提供環視視野。憑藉增強的攝像頭-雷達環視系統和功能更強大的雷射雷達系統,我們的第六代感測器套件能夠安全應對各種路況下可能遇到的各種事件。
透過感測器技術的進步和戰略佈局,Waymo能夠減少感測器數量,同時保持對安全至關重要的冗餘配置。這種方法在優先考慮安全性的同時,也能夠最佳化我們的自動駕駛系統。除了提高效率之外,Waymo還可以根據每種執行環境的具體情況更換各種感測元件,例如,在寒冷氣候條件下調整車輛的感測器清潔方式。
據該部落格文章稱,第六代 Waymo Driver 感測器套件已完成數千英里的真實世界測試,並在計算機模擬中完成了數百萬英里的測試,以確保高水平的安全性。測試包括計算機模擬、封閉式賽道測試和公共道路評估。
在所有天氣條件下安全駕駛自動駕駛汽車對開發者來說是一項挑戰。但 Waymo 已根據其在美國 13 個州測試自動駕駛汽車的經驗採取了預防措施,以確保每個車輛感測器即使在惡劣條件下也能保持清晰的周圍環境視野。
最新的 Waymo Driver 也設計得非常靈活,允許公司根據每個操作環境的具體需求更換元件和其他感測器。例如,Waymo 能夠針對在寒冷氣候下行駛的車輛調整感測器清潔方式,因為在寒冷氣候下,積雪和冰雪會降低感測器的效能。
Waymo Driver 利用從公司車隊收集的真實資料不斷改進。Waymo 已收集了超過2000 萬英里的真實駕駛資料和 200 億英里的模擬駕駛資料,這些資料用於訓練機器學習演算法,以增強決策能力並預測其他道路使用者的行為。
Waymo 的知識共享縮短了新版本的訓練和驗證時間,有望將其自動駕駛出租車中移除人類安全駕駛員的時間縮短一半。特斯拉也採取了類似的方法,持續收集車輛資料,以推進全自動駕駛和自動駕駛技術的發展。
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