馬路上的創新,自動駕駛如何運作?

車子畢竟不像人有雙眼可看,或有雙耳可聽,因此必須藉由攝影鏡頭、各類感測元件作為輔助,協助電腦系統「看見」、「聽見」外界情況,藉此判斷前方是否有車,以及行進方向是否偏離行駛路線。

早期的感知技術多半透過趨近感應器、光線識別等方式判斷車輛前方是否有物體趨近,藉此判斷是否距離前方車輛過近,或是側面是否有車經過,但畢竟感測元件無法像人可藉由雙眼迅速判斷前方路況,因此後續才加入攝影機拍攝影像方式,結合電腦視覺技術讓車輛能以更快速度反應,甚至更能進一步分辨前方行經物件,藉此判斷是否啟動煞車,或是進行閃避。在部分概念車、自駕車設計甚至將後視鏡移除,或是僅保留後視鏡外觀,實際上則是以攝影鏡頭取代其功能,讓駕駛更方便透過螢幕確認車輛後方狀況,或是直接輸入自駕系統讓電腦有更多資訊可做判斷。

以目前自駕車等車輛採用識別系統,多半都已經結合感測元件、攝影鏡頭,以及用於快速、精準測距的雷射光車頭燈設備,藉此構成先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS),讓這些裝置代替人眼協助車輛「看清楚」前方路況,甚至能隨時「緊盯」車輛四周,藉此輔助駕駛在行進過程能隨時顧及情況。目前包含Mobileye、ZF等廠商都已經分別提出以攝影鏡頭、趨近感應器、超音波及雷射感測元件等為基礎的輔助系統解決方案,藉此代替人眼幫車輛「看」得更仔細。

另一方面,自動駕駛與輔助駕駛系統不光是顧及車輛四周,其中一項重點更在利用攝影機檢視車內狀況,避免駕駛在行車過程產生分神,或是疲勞駕駛等情況,進而降低人為因素的車輛意外,甚至判斷駕駛當下情緒是否因道路不熟悉,可透過播放緩和心情的音樂,或提示是否透過導航系統查詢路線,藉此緩和駕駛內心焦慮,減少因緊張導致錯誤操作而造成危險。

而車輛「看」的部分,其實更包含整個車輛內部重要運作機件,也能確認燃油管線是否異常、胎壓是否處於正常範圍,或是煞車做動是否正常,雖然這些過去車廠都已經提出相關解決方案,但在自駕系統與輔助駕駛系統更必須與車載電腦整合,進而在發現異常狀況時,交由電腦做第一線判斷與處理,否則就要及時轉由駕駛接手操作。

車子自己開,還要仰賴外部協助

現階段的車載系統設計,即便採用高效能電腦與感測元件,依然無法實現等同人腦的判斷能力與反應速度,加上無法像人腦可透過個人認知、經驗或情感等判斷當下是否應該讓車輛轉彎或停下,車載系統往往需要更多外部資訊協助真實路況判斷,例如發現前方路口堵塞時,人腦或許可透過眼睛直覺判斷,或是過往經驗決定是否繞道,自駕車則必須仰賴連網取得即時交通流量資訊,配合地圖系統判斷是否改變導航路線,進而完成繞道的「決定」。

此外,從最早的自動駕駛系統設計到目前採用技術,已經從路況判斷、路線範圍與行駛過程的趨近物件識別等運算均在車輛系統完成運算,演變成藉由連網即時取得高解析地圖資訊確認可行進路線,或是標記單行道、道路限速等資訊,同時可即時取得前方道路交通流量、是否發生車禍等資訊,讓自駕車可預先知曉前方行進路線情況後,將多數運算資源集中在車輛四周圍的突發狀況,例如留意前方車輛是否緊急停下、是否因應路人突然靠近而需讓車輛停下,甚至注意車內駕駛是否精神不集中,或是將目光集中在使用手機等情況,判斷是否提出警告或是讓車輛平穩停下。

而在外部資訊連動部分,更包含與智慧城市中的交通號誌連動等功能,透過主動提示自駕系統應將車輛平緩停下,可省去自駕系統透過電腦視覺判斷交通號誌是否為紅燈的運算流程,進而讓自駕系統應用變得更具效率,對於計畫發展無人接駁巴士應用的城市而言,這樣的設計將使自駕系統更具安全。另一方面,藉由智慧城市以巨量數據分析各地區交通流量,進而讓自駕車能輕易地透過數據資訊擬定最佳行進路線,進而降低交通堵塞比例,同時也能減少自駕系統在諸多道路狀況判斷時產生錯誤機率。

因此對於整個自駕系統應用,不但只是車輛本身必須夠聰明,還要能配合外部協助「看」得更多,甚至可從車與車之間的彼此連結獲取更多資訊,如此才能從裡到外確保自駕過程的安全。