无人驾驶重卡在开放道路测试中存在的问题及分析.docx
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1、 无人驾驶重卡在开放道路测试中存在的问题及分析 韦泽富 姚胜利摘 要:通过企业调研和文献查阅,介绍了无人驾驶技术应用于港区水平运输的现状以及技术落地的优势与可行性,简述了无人驾驶重卡车的基本运行过程;分析了目前无人驾驶重卡在开放道路测试中经常出现的问题,包括天气的影响(光照强度、可见度等)、无人驾驶系统的稳定性、舒适性和整体经济性等,为无人驾驶技术的改进提供一定的方向。关键词:无人驾驶重卡;水平运输;舒适度;非线性控制:U469.5+2 :A :1671-7988(2020)21-36-04Abstract: Through enterprise research and literature
2、 review, this paper introduces the status quo of the application of driverless technology in horizontal transportation of port area and the advantages and feasibility of technology landing. And this paper analyzes the problems that often occur in the open road test of unmanned heavy truck, including
3、 the influence of weather (light intensity, visibility, etc.), stability, comfort and overall economy of unmanned vehicle system, and puts forward some relevant suggestions for improvement.Keywords: Unmanned heavy truck; Horizontal transport; Comfort; Nonlinear controlCLC NO.: U469.5+2 Document Code
4、: A Article ID: 1671-7988(2020)21-36-04前言在全球前十的港口排名中,有7个位于中国。由于港口货物吞吐量的激增,各港口集团正努力寻找全新的运输方式,以提升综合效率和经济效益。无人驾驶技术赋能港口货运的方式便应运而生。无人驾驶重卡是在原有重型卡车的基础上研发的,融合了5G通信、视觉感知和高精度地图等前沿技术。当前国外主要有沃尔沃、奔驰-戴姆勒、宝马等知名企业开展研究。国内有三一海工集团采用5G通信、车路协同、高精度定位等新技术研发无人电动集卡1;由天津港集团、中国重汽集团和主线科技公司携手打造的无人驾驶电动港口牵引车在天津港区内试运营2;上汽、上港和中国移动公
5、司联合开发的“5G+L4级”智能重卡也进入示范运营;图森、赢彻科技等初创公司也纷纷加入无人驾驶的市场中,无人驾驶技术在港口物流的运用已成为了研究热点。无人驾驶技术在港口物流运输中是具有一定的落地优势。首先港区内的道路可以不受交管部门的管制,可以暂时避开相关交通法规的约束3;无人驾驶重卡在港区内行驶的速度一般不超过40km/h,而且路况比较简单,作业车辆和机械较有序行驶。所以整体上降低了无人驾驶技术在港区内实施的难度,具备较高的可行性4。1 无人驾驶概述1.1 无人驾驶的基本过程无人驾驶通常可分为感知、预测、规划和控制四个部分,如图1所示。感知系统包括视觉感知(前视和周视摄像头)、激光雷达、毫米
6、波雷达、加速度计、GPS+惯性导航组合系统等软硬件,以定位汽车和获取周围环境信息;随后汽车还要进一步分析和预测周围运动物体在未来一段时间内的行驶轨迹;借助感知和预测的信息,以及高精度地图,控制系统即可进行最优路径规划,避免发生冲突;计算出规划路径后,无人驾驶系统即控制汽车行驶轨迹尽可能与设计轨迹重合在一起,以减少误差。该误差为汽车的实际路径与规划路径的横向偏离值,如NVIDA公司开发的产品常用roaderror值表示该值。2 开放道路的定义开放道路接近于实际道路,是指在某一区域范围内,互相连通的道路。开放道路具有较多的車道、红绿灯和路口,而且交通参与者(车辆、行人、其它动物等)复杂多变,道路环
7、境更真实,如图2所示。在开放道路进行研究测试,其结果具备较高真实性,所以许多企业开始转向开放道路测试。上汽红岩研发的5G智能重卡已在上海的滴水湖环湖二路进行26.1km的开放道路测试。3 无人驾驶重卡现存的问题3.1 天气影响3.1.1 光照强度光照强度的大小主要会影响无人驾驶重卡的视觉感知与定位,当周围环境的光照强度太高或太低时,都会影响车载摄像头对周围环境的感知,造成预测的信息不准确,最终输出错误的执行结果。例如实测场景1(如图3所示):天气是晴天,无人驾驶重卡S(主车)在路口左转,主车前方有目标车T1同样左转,主车右方有一目标车T2已从隧道驶出;所在路口位于大桥底下,主车S由强光环境进入
8、桥底的弱光环境后,紧急制动,之后继续行驶。在回放车载CAN数据时,发现是因为主车误检与目标车T2即将发生路径交叉碰撞而制动。实测场景2(如图4和图5所示):时间是夜晚,主车S在右侧行车道内保持行驶,当左侧的目标车完全超过主车时,因为路灯的投射而在主车前方形成目标车的阴影区,主车S的前视摄像头将该阴影区误检为障碍物而制动,随后继续行驶。而且在夜间测试时,该问题曾多次出现。3.1.2 可见度周围环境的可见度会对感知系统能否准确感知造成一定影响。雾天、雨雪天的可见度较低,无人驾驶重卡对周围交通参与者、静止物体的感知与识别能力会有所下降,从而影响了后续的预测、规划和控制的过程。在雨雾天气进行道路测试时
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