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从七里台到海教园,天大“通勤”有望无人驾驶

来源:搜狐网

“我们立项时定下的三年目标是,2018年底,天津大学两个校区之间将有无人驾驶通勤班车演示运行。”说这话的,是天津大学无人驾驶汽车研究项目负责人谢辉教授。刚刚结束的世界智能驾驶挑战赛结束后,谢辉团队的老师和研究生们马不停蹄地继续进行科研任务。目前,在学校的支持下,天津大学新校区已经有了“无人驾驶试验区”,他们改造的无人车已多次试跑。

(天津大学新校区校内的智能驾驶汽车试验区)

三年前,先定下一个“不小的目标”

作为项目负责人,谢辉的这句话是有底气的。

因为谢辉不是以一领域之力从事这项科研任务,一起工作的,是天津大学涉及智能汽车相关技术的多个学科。

这事儿要从2015年下半年说起。谢辉说,汽车工业作为国民经济支柱产业,对我国GDP贡献很大,我国已成为汽车制造的世界第一大国。随着汽车数量增加,带来的社会矛盾也在增加,如污染问题、交通事故问题、对能源的消耗和进口依存度问题等。

在过去的100多年里,汽车以机械为主导,最近这30多年里,变革为机械电子为主导,如今,电子元件在汽车中占的比重越来越大,甚至80%的创新都来源于电子技术的创新,现在几乎每一辆汽车都有十几个甚至几十个电脑在控制和工作,整个产业也在由常规电子控制转向更高级别的智能控制迈进。2015年5月,国务院正式发布《中国制造2025》规划,将智能网联汽车列为重点发展方向之一。《规划》提出,2020年,掌握智能辅助驾驶总体技术及各项关键技术,初步建立智能网联汽车自主研发体系及生产配套体系;2025年,掌握自动驾驶总体技术及各项关键技术,建立较完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套体系及产业群,基本完成汽车产业转型升级。在这一背景下,学校高层于2015年下半年召集组织相关科研院系涉及感知、决策、规划、控制、通讯等领域的专家论证开展无人驾驶汽车研究的可行性。论证最终认为,天津大学拥有“智能驾驶”涉及的全学科链。也就是说,凡是涉及“智能驾驶”的学科,天津大学不同学院的不同专业都已涵盖,但这些专业都是分散的,彼此关联程度不算高。

那么,这些来自不同学院的不同专业,能否在一个平台一起工作,共同瞄准一个目标研究呢?天津大学开始打破各学科所属专业、院系的“围墙”,依托“双一流”学科建设项目,立项“天津大学无人驾驶汽车交叉研究平台”建设。

(智能驾驶训练与测评系统)

谢辉说,天津大学无人驾驶汽车平台目前初步分为6大系统,包括:感知平台设计和优化、信号处理和识别的感知系统;基于机器学习的信息融合与决策、路径规划和多目标动态优化的决策系统;基于先进控制算法、车辆控制架构与实施的控制系统;基于数据库、评价架构、机器学习等的基础支撑系统;基于封闭道路、开放道路、智能化改造、数据中心的智能道路系统;以及包括交通法规、事故责任认定的法律问题等。平台前三年主要瞄准环境感知、精确定位、智能决策(包括信息融合、人工智能)、车辆控制(包括动力控制、软硬件工程)、网络通讯等5大技术方向。团队还有一个不小的目标:三年规划末,即2018年底实现新老校区无人驾驶专线通勤班车演示运行,允许师生乘坐。

先进系统:模拟500多个不同驾驶场景

2017年6月29日,世界智能大会在天津举行,同时世界智能驾驶挑战赛拉开帷幕,包括天津大学等多所高校、科研院所、企业在内的数十支队伍亮相参赛。天津大学无人驾驶汽车首次公开亮相,虽然只取得了优胜奖,但收获却很大。谢辉说,今年3月底团队才拿到试验车,之后便马不停蹄地改装、试验、测试数据,再修正,直到比赛前一个晚上大家还在调试……谢辉说,通过这次参赛团队进行了一次集体拉练,每个项目小组通过练兵找到了面临问题,提出更好的解决方案。

(团队同学在测试相关数据)

(团队同学在调试汽车上的设备)

离2018年底还有一年多的时间,天津大学无人驾驶汽车平台所有人都在奋力工作,为实现“不小的目标”而努力。大暑这天,记者来到该校无人驾驶汽车平台实验室,实验室内的老师、同学们都在忙碌着:有的在开国际电话会议,和外国科研团队交流,有的在测试数据,有的在设计电路板,有的在设计无人驾驶场景……实验室一侧的“智能驾驶训练与测评系统”引了记者的注意,一名正在“开车”测试场景的同学介绍,这个系统目前拥有500多个不同天气、道路环境、路况下的驾驶场景,每一位驾驶人的驾驶信息都会被他们的“汽车脑”记录和学习,最终记录下最优路线、最优驾驶方案。

(团队同学正在“驾车”测试)

记者登上模拟驾驶台,视觉上,其多个屏幕及操控系统,令人感觉如在VR游戏中,驾驶过程中,不断有语音提示要求转向、直行、并道等,只有按照操作指令行车才算符合要求,期间,画面不断出现各种复杂天气,路段也会发生变化,甚至会有行人突然闯入车道,如躲闪不及撞人或撞墙,系统会判定驾驶员“出事故”。

谢辉说,智能驾驶训练与测评系统中的场景都是从现实驾驶场景中模拟设计的,如雨雪大雾天气、乡村城市道路、路途突发交通事故、高速行人穿越护栏等,场景越多越复杂,“汽车脑”学习的信息量就越大,未来其决策也将更优化,他们的目标是让“汽车脑”见识至少上万种复杂驾驶场景。不过只有这些还不够,他们未来会开发更为复杂、更加接近真实场景的模拟驾驶系统,如场景中出现颠簸路面,操作平台也会颠簸,根据驾驶员驾驶行为记录数据;或是雪天场景时出现轮胎打滑等现象。总之,一切都要最大限度接近真实场景。

(团队同学正在计算机模拟的”新校区智能驾驶汽车试验区“测试数据)

智能驾驶训练与测评系统旁是一面九连屏的大屏幕可视化系统,与之链接的是计算机及数不清的数据线。负责这个项目的同学介绍,这套系统可以将他们收集、模拟成像的某个路段显示出来,他们将研发的数据输入计算机,模拟系统便会生成图像,模拟车辆便可以在路段上“试跑”。比如,此前他们将世界智能驾驶挑战赛的赛道收入其中,他们改装的无人车便可以模拟在该赛道试跑,他们一遍遍将各种数据积累、修正,再重新输入,直到车辆数据测试完毕,真车便可以上赛道参赛。凡是比赛中出现的障碍,如水坑、行人等,在这个系统中都会有所体现。当然,这套系统采购和研发并不是为了参加比赛的,而是为了整个团队的终极目标——实现新老校区之间无人驾驶班车演示运行。

天大新校区内已有无人驾驶“专用线”

为了实现终极目标,天津大学新校区内已经开辟了一条无人驾驶专线——天津大学智能驾驶汽车试验区。谢辉说,这是天津大学特批的,他们研发改装的无人车,可以在这几公里的路段上试跑真车。由于他们的试验还在起步阶段,因此这个路段在进行试验时要暂时封闭,待时机适宜时再全部开放。目前,他们已经将这一路段信息输入计算机,团队既可以在实验室通过模拟驾驶的方式测试数据,也可以“专线试跑”。

在采访世界智能驾驶挑战赛时记者看到,所有无人驾驶汽车周边都有雷达和感应装置,而世界智能大会展示的百度无人汽车看起来也是极为相似,那么,无人驾驶汽车只是依靠雷达和感应装置探测路况来实现无人驾驶吗?显然不是,虽然通过这些装置实现数据采集、分析、决策等已经很难,但这距离真正的无人驾驶,或是智能驾驶还有很遥远的路要走。

谢辉说,单说驾驶技术,无人驾驶是由汽车脑向人脑学习,继而达到或在一定程度人脑,最终成为驾驶员信任的辅助驾驶系统的过程。和人脑比起来,现在国内外的汽车脑还仅仅是呱呱坠地的婴孩,连最基本的识别水坑、分析“飞来物”是塑料袋还是行人、障碍物是树枝还是石块等都要认识、学习。但是,智能驾驶涵盖的领域更广阔,它可以依托云数据平台,将智慧交通等更多信息收集,为驾驶系统提供信息和决策。比如,人在雾天的视线可能只有几十米,看不到远处的红绿灯,但是智能汽车可以通过云数据交换从智能交通系统中获知前方到底是红灯还是绿灯,还可以结合车速、前方有无车辆分析出路口时会遭遇红灯还是绿灯,从而做出减速、匀速或是加速等决策,这样一来,依托云数据的智能汽车的“视线”可能长达几百米甚至几公里,它甚至可以分析出当前路段是否堵车,还可以找到周围不拥堵路段,巧妙避开拥堵路段,而这一切,是驾驶人无法达到的。

目前,天津大学的“无人驾驶专线”已在探索、改进专用路线中信息采集系统,从而实现区域内的智能交通与智能汽车信息交换。谢辉说,他们提到的“通勤线”,沿线的交通网络也要实现信息交换,只有这样才能够为智能通勤班车提供更多的数据信息,最终实现那个“不小的目标”。

(从七里台到海河园,梦想并不遥远)

7月20日,国务院刚刚发布了关于印发《新一代人工智能发展规划》的通知,把大力发展新一代人工智能上升为国家战略。智能驾驶/无人驾驶汽车作为智能运载工具、无人自主系统、智能交通的重要内涵,被列为其中一个重要的新兴产业方向。天津市也将探索建设“天津智港”,天津大学的智能驾驶/无人驾驶汽车研究,无疑将成为这次人工智能浪潮中一朵绚丽的浪花。

 
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