探密北京联合大学无人车「京龙号」——中国智能车未来挑战赛探营

  • 2016/09/27
  • 车云网

无论是学校中各个专业的配合,还是院校与企业之间的深度合作,都是在融合协作中推动着一个新兴产业的发展。

车云按:黑科技部门——美国国防部高级研究计划局(DARPA)举办的无人车挑战赛被视为自动驾驶的启蒙赛事。其实国内也有一项类似的顶级比赛——中国智能车未来挑战赛,从2009年举办至今即将迎来了第八届。时间定在了10月13日-10月16日,地点位于江苏常熟“中国智能车综合技术研发与测试中心”测试场。

与DARPA无人车挑战赛不同,中国智能车未来挑战赛由国家自然科学基金委员会牵头。比赛主要考察考生无人车的四项能力:安全性、舒适性、敏捷性和智能性,通过比赛来检验国内“视听觉信息的认知计算”的研究进展和成果,学院属性浓厚。

随着自动驾驶越来越火爆,今年参赛队伍数量已经突破了20支。在赛事协办方佐智汽车的邀约下,车云菌作为赛事全程报道媒体,将在赛前赛中赛后重度参与。一个月不到的赛前准备期间,车云菌及佐智汽车会和20支性格各异的参赛团队喝茶闲聊。聊一聊比赛,当然也不仅仅聊比赛。

 探密北京联合大学无人车「京龙号」——中国智能车未来挑战赛探营

【参赛选手】京龙1号、京龙3号

【改装车型】京龙1号改装自北汽C70轿车、京龙3号改装自北汽新能源绅宝车型

【配置方案】1号车的传感器配置最高档,使用了64线激光雷达,3号车依靠算法简化了传感器配置,改为32线激光雷达。四角配备了Ibeo的4线激光雷达Scala,车前车后配备的77Ghz毫米波雷达,用于补充雨天和动态车辆的检测,前脸车尾摄像头、车内后视镜处摄像头(检测路灯、车道线)、GPS、惯导单元等。

后备厢的惯导、GPS、紧急制动电路板、移动基站信号接收器等设备后备厢的惯导、GPS、紧急制动电路板、移动基站信号接收器等设备

在北京联合大学的实验楼下,我们只看到了3号车,此时1号车正在园博园不断累积测试数据。1号车与另一辆纯电动车2号车曾经代表学校参加了2014年和2015年的智能车未来挑战赛,在2014年分别获得了第四和第三名。在参赛学校中,北京联合大学总成绩排名第二。

全国首个机器人学院

在投入无人车研究的各个高校中,北京联合大学最大的特点是特殊的学科设置和项目配合。

中国工程院院士李德毅带头在北京联合大学设立“德毅机器人实验班”之后,学校从2014就开始从各个学院选拔真正热爱机器人、愿意从事其开发应用的本科生,无人车是其中最热门的项目。

北京联合大学副校长、智能车国家重大计划项目负责人鲍泓向我们介绍,当时学校就组织了跨专业的团队,将无人车涉及的各项技术,包括传感器、雷达、GPS、惯导、决策、控制、机械、测试、认知交互、自学习(机器学习),单独成立10多个项目组,聚集了共计30多人的教师和研究生,来共同支撑无人车团队。

值得注意的是,这种跨学科团队建设已经形成了系统的学院设置,并且开始招收学生启动人才造血。

今年5月19日,北京联合大学在全国成立首个机器人学院,设置了软件工程(智能软件)、电子信息工程(智能硬件)和自动化(智能控制)三个专业,无人车属于轮式机器人,是专业的重点研究方向。李德毅院士担任机器人学院院长,并在校内授课讲座,负责学院整体规划。

 北京联合大学副校长、智能车国家重大计划项目负责人鲍泓北京联合大学副校长、智能车国家重大计划项目负责人鲍泓

“任何一个学院和学科,都不能满足无人车这种跨学科领域研究项目的人才需求,” 鲍泓在采访时向车云菌举例,光由自动化学院研究机器人只能侧重自动控制,机电学院只会研究机器人关节和机械装置,而这些都只是智能车研究中很小的一部分。在他看来,“智能汽车是跨学科领域,一定要融合”。  

鲍泓将这种快速行动的能力归功于北京联合大学没有太多学科设置包袱,让学校能迅速配合一名权威的领头人,顺应技术发展潮流迅速组合院系,建设跨学科人才培养的院校结构。成立之后,机器人学院已经在全国招收了首批本科生。

将科研成果向产业转化

采访中智能车国家重大计划项目负责人鲍泓告诉我们,从12年开始,北京联合大学就开始做智能车车研究,当时主要是小型车项目。在李德毅院士牵头下,北京联合大学在无人车方面的研究成果已经较为丰硕。

在乘用车方面,京龙系列的无人车都是与北汽研究院合作,现在已经有国产轿车、电动车、汽油车为载体的三辆智能汽车平台,用于展示城市智能无人驾驶车的研究课题的成果,并且参加了两次比赛智能车未来挑战赛。

同时,团队在智能车人机交互系统的研究与实践上也有积累,已经实现了李德毅院士在智能车联合课题组中提出的交互认知箭头的展示,并且应用于郑州—开封无人驾驶道路测试,在基于人-车-路协同的智能交互研究过程中积累实践经验。现阶段团队已经在和北汽集团建立智能交互系统合作。

基于驾驶认知箭头和智能方向盘的智能电动汽车人机交互系统界面

基于驾驶认知箭头和智能方向盘的智能电动汽车人机交互系统界面基于驾驶认知箭头和智能方向盘的智能电动汽车人机交互系统界面

北京联合大学开发智能汽车车载交互系统北京联合大学开发智能汽车车载交互系统

除了普通城市乘用车之外,联大正在有计划地将学校的小型车——小旋风系列商用化,目前已经获得了投资和融资。

小旋风系列无人车小旋风系列无人车

这款车由联大与北汽摩合作开发,从底层研发到智能化,北京联合大学均享有专利,并参与自定协议和CAN总线。因此在控制调教等方面,都有机会做到更加精细。在传感器配置上,小旋风将使用低成本传感器方案,鲍泓向我们介绍,目前小旋风已经可以只用一种传感器实现无人驾驶,但在实际应用中会用多种传感器做冗余来保障安全。

小旋风此前曾在北京动物园夜间巡逻,现在在水上公园执行类似任务。短距离接驳是这种小型无人车可以最先应用的方向,鲍泓解释,因为这种使用场景不受场地和交通法规限制,但是低速无人车的激烈竞争,让学校在产业化进程上加快了速度。

下一阶段,北京联合大学计划将智能大车设立为下一步产品化的目标。鲍泓透露的新项目是重达3吨和5吨的物流车,未来有可能在城市法规要求的特定环境下行驶。这种物流车不仅具有无人特性,而且会和车联网相连,通过网络监控车辆。现阶段项目正处在车企合作研发阶段,预计今年底之前上路测试。

在聊到诸多车企合作的项目时,鲍泓提到了无人车正在“从数字化往智能化转化”的观点。他表示,一辆车要智能化,首先要实现自动化、数字化、线控化。现在无人车大多是由主机厂的有人驾驶车辆后装改造。北京联合大学在与车厂的合作中,将扮演为车厂提供技术规范的角色——提供接口的标准通讯协议,帮助主机厂从设计生产环节开始,研发一辆适用自动驾驶的汽车。用鲍泓的话说,就是“IT和主机厂相互配合,最后形成一个环”。

让无人车用上驾驶脑

“驾驶脑”的概念由中国工程院院士李德毅在指导联大智能车团队研究过程中首先提出,并作为关键词列入重大计划项目中。

所谓“驾驶脑” 就是代替人脑去指挥车辆进行自动驾驶的认知和控制单元。“驾驶脑”最大的特点是采用了双总线架构,一方面根据当前传感器收集到的数据生成当下需要的驾驶控制——制动或转弯,另一方面将其与以往传感器收集环境下,有经验驾驶员对油门、刹车与转向系统的具体控制方法比对,最后由机器根据现实需要和以往人类驾驶经验,给出一种舒适的操控。

目前驾驶脑已经更新到第二代,第三代正在测试调教中。李德毅院士率领的全国高校智能车联合课题组,都给智能车安上这款“驾驶脑”。北京联合在大学作为课题组参与院校之一,已经在小旋风上使用。由北京联合大学提供驾驶脑产品的软硬件系统解决方案。汽车厂家负责数字化、自动化和线控化。

鲍泓告诉车云菌,对于城市用车所需的驾驶脑还需不断升级,稍晚会搭载到车上。除了让机器模仿有经验的驾驶员把车开得舒适,未来还会开发赛车手可用的驾驶脑,届时将有机会看到一场机器和赛车手的速度竞技。

正如上文提到的,实现驾驶脑离不开大量真实道路测试积累。在这方面北京联合大学早有储备。

早在2015年,北京联合大学的无人车参加了李德毅全国高校智能车联合课题组在郑州-开封城市道路的实地测试。当时的郑-开测试全长32公里,有共计24个路口,整条路线是个直线,相对简单。今年北京联合大学无人车即将挑战更长距离的城市道路,而且会是中等复杂路况,无人车将会挑战上匝道等更加困难的项目,到时候北京联合大学的无人车将会累计最新一批实测数据用于进一步技术完善。

车云小结

无人车的研究不能单靠一己之力。无论是学校中各个专业的配合,还是院校与企业之间的深度合作,都是在融合协作中推动着一个新兴产业的发展。这也是北京联合大学无人车团队带给我们的启示。

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