福特抢占无人驾驶技术制高点,该文是驾驶技术方面专升本论文范文跟福特和无人驾驶和制高点类毕业论文模板范文.
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编译/李忠东
美国福特汽车公司认识到,无人驾驶技术将成为未来交通出行的方式之一.首席执行官马克·菲尔兹表示,公司己经在无人驾驶领域开始加倍投资,将在2025年左右开始向市场出售福特的无人驾驶汽车.目标是打造一款性能达到美国汽车工程师学会（SAE）评级4级标准的无人驾驶汽车,要求汽车具有全面掌控驾驶过程的能力.
“在2021年前,福特将开启机器人出租车和网约车服务.到2021年,部分城市的大街上拥有一个完全由福特无人驾驶汽车组成的搭乘共享车队.然后在20年代中期,我们将生产出让每个人都能买得起的无人驾驶汽车.”首席执行官马克·菲尔兹指出,“我们正致力于为数百万的普通消费者生产出适合他们上路的无人驾驶汽车,而不仅仅只将目标消费群体限制在那些能买得起豪华汽车的高端客户.”
加快研发步伐
福特开展无人驾驶技术研究工作已经有数年时间,自2016年起开始在无人驾驶技术领域加大投资和研究费用,扩大位于硅谷的帕洛阿尔托的研究和创新中心,计划招聘125位研究员、工程师和科学家,使其规模成为汽车厂商在硅谷所建立的规模最大的研发中心之一.研发团队80%拥有技术背景,另外20%则是工程师和设计师.帕洛阿尔托研究与创新中心隶属于福特创新中心网络,该网络成员还包括位于密歇根州迪尔伯恩研究中心和位于德国的亚琛研究中心,前者致力于先进电子技术、人机交互、材料学以及大数据分析,后者主要研究下一代动力总成系统、驾驶辅助技术和主动安全系统.在这3个研究中心中,未来帕洛阿尔托研究与创新中心产生的爆发力或许将更加惊人.
福特积极地向一些高科技初创公司投资或同后者进行合作,以加快自己无人驾驶汽车车队的实用化转变.2016年4月份,福特宣布与搭乘共享服务公司Uber和Lyft结成合作伙伴关系,共同推进安全性能良好的无人驾驶汽车产品研发；和激光雷达产品制造商Velodyne的合作,取得丰硕的成果,雷达激光技术是无人驾驶技术目前所面临局限性的最终解决方案,福特已经在自己位于密歇根州、加利福尼亚州和亚利桑那州不断壮大的车队上进行了激光雷达测试；福特还向3D地图公司Civil Maps进行投资,并且收购了来自以色列的机器学习和计算机视觉公司SAIPS,另外与一家机器视觉公司NirenbergNeuroscience LLC公司签订了独家合作协议.
福特通过在硅谷建立实力雄厚的研发中心,得以在多个领域加速技术研发工作,打造真正有价值的解决方案.目前,福特推出了覆盖智能移动计划的车载连接技术、移动出行、自动驾驶、消费者体验及大数据全部五大领域的13个项目.例如自动驾驶车辆虚拟测试,该项目利用虚拟现实手段,模拟真实环境中自动驾驶汽车与行人之间如何互动,从而更深入地了解行人可能做出的意外举动,并开发相应的反应机制.再如传感器信息整合项目,自动驾驶车辆上的传感器能从车辆的视角,发现并追踪物体,通过整合所得传感器获取的信息,即可生成一个包括道路标志、周围车辆甚至行人信息在内的环绕车身的360°全景视野.再如基于车载影像系统的行人探测功能项目,影像传感器（摄像头）就像是车辆的眼睛能“看到”并感觉到四周的行人.
申请多项专利
“产品未动,专利先行”.汤森路透知识产权与科技最新报告显示,2010-2015年间,与无人驾驶汽车技术相关的发明专利超过22000件,并且在此过程中,部分企业已崭露头角,成为该领域的行业领导者.福特也不例外,现介绍该公司的几项专利申请,有的已经获得美国专利商标办公室批准.
自动尝试远离威胁
加强道路安全是无人驾驶汽车发展的初衷,汽车制造商在研发时可能会将避免伤害行人作为核心的安全技能.通过传感器感应到行驶过程中遇到的障碍,对行人或者周围驾驶环境的下一步行动做出预判,并以此来达到安全驾驶和保护行人的目的.但是福特最新申请的一项名叫“检测接近车辆的物理威胁”系统的专利,却涵盖了当车辆处于危险中时发生的情况,将用于无人驾驶导航的传感器变成了报警系统.事实上,福特设想无人驾驶汽车甚至能够“部署”对策：使用360°摄像头来监控周围发生的情况,将数据输入到一个神经网络,经过专门培训,以确定可能的侵略性或威胁性行为,或者像一个带着面具的人挥舞着刀一类武器,或者是一只狗正在呲牙咧嘴.福特的“检测接近车辆的物理威胁”系统通过追踪,能判断出是潜在的威胁故意逼近汽车,还是汽车仅仅经过威胁附近.然后视情况进行处理,对前者及时采取规避行动,而后者只是加以继续监控就够了.新系统设想的对策并不完全是詹姆斯·邦德式的隐藏式武器或电动门把手,而是更积极的警报系统.汽车可以“谨慎地行事”,如自动锁上车门,在车内发出警告提醒乘客,闪烁警报灯或鸣喇叭发出警报,储存室外的危险录像.福特解释说：“当车辆具有自主驾驶能力时,可以自动尝试驶离正在逼近的威胁.”
该专利指出,“检测接近车辆的物理威胁”系统并不仅仅适用于无人驾驶汽车,还探讨了由人驾驶的正常车辆是否也可以从无人驾驶汽车中获益,监视外面发生的情况.正如福特所解释的那样,“当一辆车停下来或低速行驶时（即使车辆不在公路附近）,对车辆和乘员的外部危险依然存在.”
踏板和转向盘可拆卸
许多无人驾驶概念车安装了复杂的系统,踏板和转向盘不使用时可以缩到仪表板内.而在福特最新申请的一项专利中采用不同的方法,为无人驾驶汽车加入可拆式转向盘踏板,用户在不需要这些工具时能将其拆卸.
踏板和转向盘拆卸后,能为车内提供更多的空间.为了用户的安全,福特还准备了2个前置安全气囊.第一个在转向盘上,第二个位于仪表板下方.这种设计主要是为了兼容“有向盘”和“无转向盘”2个模式,用户即使拆下转向盘,也有安全气囊保护安全.在转向盘移除后,使用机械控制或电控的方式实现车辆转向,制动方面将采用弹簧、烟气挡板或电子阀门等装置实现.由于在踏板与制动系统之间建立数字连接会影响制动感觉,福特计划安装一个能模拟制动感觉的电子系统来弥补这一缺陷.
另外还针对仪表板做优化,当用户拆下转向盘后,能够通过相应的附件遮盖仪表板或转向盘、踏板等链接位,确保内饰的完整性和美观.福特这项新专利为无人驾驶驾驶汽车带来更多可能性.
美国加州机动车管理局于2017年3月提出新提案,规定可以在无驾驶员控制或备用驾驶员在场的情况下对无人驾驶汽车进行测试,要求汽车制造商提交一份美国国家公路交通安全管理局安全评估信的副本,才能在无驾驶员在场的情况下测试无人驾驶汽车.该提案还要求远程操作人员能够与车辆进行接触,报告涉及无人驾驶汽车的交通事故,并确保汽车能够被手动接管.
这项新提案放宽了对无人驾驶汽车的测试限制,让车辆直接在路上测试可以获取更多实际数据,在优化算法时就能够显示路况,对自动驾驶系统研发绝对有利.但并不是所有地区都能够像加州一样放宽政策,仍然把这些没有转向盘的无人驾驶汽车拒之门外.福特的这项新技术正好能够兼顾上述2种情况,用户前往没有放宽政策的地区时,可以将转向盘和踏板装上,以免活动受到限制.除此之外,也能确保公司汽车的销量不受地区政策的影响,可谓一举两得.这项新专利确实对自动驾驶技术发展有大影响,但福特表示这项技术仍然在开发中,没有确定投入使用的时间.
摇身一变成客厅
大部分厂商对无人驾驶汽车的关注点都在车辆的技术和安全性能上,而福特则同时聚焦车辆的舒适性.该公司申请的一项专利中描述道,未来的无人驾驶汽车没有了驾驶员和驾驶座椅,空间变得更大.因此布局也将和传统汽车大有不同,各种座椅都可以灵活调整位置和方向.未来福特汽车启动无人驾驶模式后,车主可以将车内座椅调整成为家庭客厅沙发的样子或临时会议室,此时这种家用轿车立*变成为公路上奔驰的私人飞机.
其专利的图纸详细介绍了无人驾驶汽车内各种座椅的样式,前排座椅可以旋转180°,面向后排座椅.另外,在仪表板下也有折叠凳.通过重新配置座椅,形成一个开放的休息室,特别适合商业会议或家庭长途旅游聚会.在这种模式下,车内的空间会显得更大.在另一种布局中,前排座椅可以折叠变形,让后排乘客将双脚放在上面,提供更好的休息环境.福特汽车工程师指出,这种座椅的种种布局属于临时调整,只有在汽车进入自动驾驶状态时,才能够进行改动.在非自动驾驶模式时,车内座椅布局将和传统汽车别无二致.
业内人士指出,未来的无人驾驶汽车不仅仅会在汽车驾驶和安全驾驶技术方面取得重大突破,车内的乘坐体验也会有巨大改变.依靠随时接入互联网和各种内容的服务,以及丰富智能汽车功能,将一改如今长时间乘坐汽车的单调和疲劳,成为一种更有趣的体验.
美国专利商标办公室已经向福特授予这项专利,名为“可重置座椅的自动驾驶汽车”.其实它并不是第一个有这种构想的厂家,奔驰推出的F 015 Luxury in Motion概念车与其相类似,旨在将无人驾驶汽车打造成用户在工作和家庭之间的一个豪华的、放松的缓冲区域.F 015 Luxury in Motion概念车具有圆滑的车身及宽敞的内部空间,益于4个可旋转的休息式座椅,在自动驾驶模式下能让前后排乘客面对面坐着相互轻松沟通.他们可以利用遍布四周的屏幕,通过手势和眼球追踪方式实现操控和娱乐功能.更有趣的是,当车门开启时,电动座椅会自动向外侧抬起30°,便于乘客下车.
不过考虑到目前无人驾驶汽车仍有许多技术瓶颈,加上各国的严格监管,想要见到福特或者奔驰开发的这种能够变成客厅的无人驾驶汽车,可能需要等待一段非常长的时间.
无人机引路保驾
美国专利商标局公布的信息显示,福特为其无人机部署系统提出了专利申请,该系统可结合无人驾驶汽车使用.无人机作为“空中之眼”负责飞在汽车前方,考察周围环境.乘客通过车载信息娱乐系统或者导航系统,实现对无人机的随时操控.福特的专利文件指出,与车用传感器、车载视景系统或通信系统相比,无人机能获取更多它们获取不到的路况信息.与此同时,这款无人机具备数据接发功能,与汽车保持联系.除了获取周围环境信息之外,无人机还可用于运输,从把物品别处运到车上,或者将车上的物品运到别处.与四轴飞行器或其它飞行设备不同,它既能在陆地上运作,又支持水上和水下作业.这项无人机和汽车的组合技术,可以用于灾害突发情况下的紧急救援.
对于福特无人驾驶汽车来说,目前很难在没有沥青的路面上行驶.在某种程度上,无人机能带领汽车行驶在森林或越野环境中.“用无人机引导无人驾驶汽车是福特内部的一场‘头脑风暴’,这种无人机能在数字地图范围之外的城市、郊区和高速路上行驶.”福特虚拟驾驶系统和自驾车研发部门经理表示,“我们开阔眼界,使用新兴技术最终的受益者是我们的客户.”
福特还为此举办了一项挑战赛,看是否可以通过无人机来指引无人驾驶汽车前行,希望用户能通过无人机摄像头来观察前方的路况,判断灾害发生时路况的损害程度.主办者鼓励参赛人员开发无人机到汽车的通讯系统,要求该系统在汽车行驶的状态下,可让用户通过福特F-150车上的触摸屏(会与手机应用相连)控制无人机.此外,无人机和汽车的数据能与Ford Sync同步,通过无线连接的方式在紧急状况下对汽车实现控制.
然而在测试中,10架从福特F-150皮卡车发射出去的无人机仅有一架顺利完成任务并且成功返回.福特已经同于位于硅谷的研究团队进行合作,一起通过无人机来解决无人驾驶汽车未来的导航问题.当然,无人机并不是未知道路上唯一的依靠,汽车还可以利用自身的摄像头和红外传感器,在盲目的角落环视或更好地导航.
需要注意是,申请专利并不意味着这项技术会投入生产.“作为技术领域的一个领导者,我们认为,把创新的想法变成专利是一个正常的商业过程.” 福特的一位发言人表示,“专利申请的目的是保护新想法,并不意味着一定要将想法变成产品.”
开发越野自动驾驶系统
最近,美国专利商标管理局向福特授予了一项越野自动驾驶系统的专利.福特汽车未来或将自动驾驶Bronco或F-150猛禽纳入旗下自动驾驶阵容,借助该系统可以帮助越野车穿越泥地、碎石地、沙地等路况较差地段.尽管福特此前曾宣布并没有计划要研发“攀岩机器人”,但该专利暗示了福特对该自动驾驶汽车前景的看重.无人驾驶汽车越野需要完成的运算任务和耳熟能详的公路无人驾驶不一样,后者的行驶环境往往会有清晰的道路标识,也不会有危害到车辆行驶安全的起伏路面.
专利文件描述道,福特的越野自动驾驶系统使用了大量的阵列传感器以及车载数据,其中包括摄像头、雷达、超声波及高度传感器、激光雷达、雨水与道路情况检测仪等.当汽车行驶都越野区域,如卵石或大型沟渠,越野自动驾驶系统会将传感器数据结合在一起进行 3D 建模,判断前方是否有路可走.如果汽车可以通过,该系统将会自动控制主动制导悬架系统来帮助汽车行驶通过.一旦探测到车辆有侧翻风险,还可以提醒驾驶员和乘客离开车辆,在车外遥控行驶.
该专利申请是以一款皮卡为例,但强调该项无人驾驶越野系统可以被运用到任何商用车或乘用车上,如轿车、卡车、SUV、跨界车、厢式货车、微型货车、出租车、公交车等,前提是车辆搭载可以自由调节的主动悬挂系统.
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