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- 2014年
- 530期－汽車科技（2月號）
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2014-02-01輕鬆上路好方便—能自動駕駛的智慧車
530 期
Author 作者
吳炳飛／任教交通大學電機工程學系。彭昭暐／任教中山大學機械與機電工程學系。蔣欣翰／任教輔仁大學電機工程學系。李祖添／任教中原大學電機工程學系。
《機械公敵》（I, Robot）設計出雙座跑車奧迪RSQ，它擁有夢幻般的流線設計，在車輪環節則為直徑18 吋、金屬鎂製作成的旋轉球，使汽車不僅能前後方行駛，也可以左右行駛，增強汽車的靈活性和轉向性。
當坐上座椅時，電腦會根據你的身型自動調節座椅的位置，以及靠背的貼身程度，讓你能以最貼身、最舒適的姿勢駕駛。最特別的是，在駕駛座找不到方向盤、排檔器、離合器、煞車與油門。只需要將車上電腦打開，輸入目的地，以及在車行駛中你所感興趣的數據，車子會由電腦控制，自動朝目的地行駛。
駕駛員有興趣的數據將會以3D圖像形式投射在儀錶盤處，在自動駕駛中可以對行駛狀況有所了解。當然也可以採用手動駕駛，此時兩個號角型的方向控制桿會自動伸出。RSQ 所採用的方向輔助是最新科技的紅外線感應系統，只須要轉動控制桿就會朝你想要的方向行駛。汽車速度也不再是通過油門踏板來控制，而是通過方向桿上的正負標誌來控制，「＋」表示加速，「－」當然就是表示減速，同時也可用於剎車。RSQ的設計處處展現了以人為本的思想，讓人可以更輕鬆、安全地享受開車的樂趣。
10多年前電視影集《霹靂遊俠》（Knight Rider）中，能與駕駛對談的車，現在也將能透過智慧型手機來實現。影集裡李麥克跟夥計合作無間，經過30 年後，車主跟車子互相對話的場景是否能夠實現?
影集中的霹靂車由人工智慧導引，可呼叫它來載車主，能說話，而且能抵抗大部份的武器攻擊，也能跳過障礙物。目前技術還不能完全辦到，但對很多人來說，iPhone 手機上的Siri 為最貼近的技術。美國通用汽車公司旗下的雪佛蘭，將開始在特定車款上加入使用Siri 的功能，車子與手機會透過藍芽連接，當車主想要發指令給Siri 時，只要按下方向盤上的特別按鈕，就可以跟Siri 對談。
電影《關鍵報告》（Minority Report）中的無人駕駛車，在現實生活中已經有十分貼近的成果。它可以藉由專用路面來達到自動駕駛，駕駛只需設定想去的地方，就可等待自動車抵達目的地。在專用路面上的車可向四周車輛交互傳遞訊息，使得車與車之間可在高速中保持固定的車距行駛，如同列車一般。駕駛只需在車上等待自動車帶領他抵達位置，如此一來可減少人為原因導致的車禍，同時路上可容納更多的車流。
看到以上各種不同具有未來感的自動車，有沒有蠢蠢欲動想要一台這樣的汽車?
自動駕駛技術
為了可以達到完全自動駕駛，許多相關技術相繼研發出來，大略可分為四個部分：影像技術、雷達技術、定位技術和控制技術。這些技術所需要的感測器有攝影機、雷達、雷射測距儀、GPS、里程計、控制器等，如何整合所有感測器的資訊將是此系統最大的難題，以下將介紹各技術的發展。
影像處理技術主要是處理車輛前方的環境，路面上的所有資訊都是需要關注的，在此列舉幾項需注意的路面資訊：
（1）道路線偵測：為了讓車輛可以安穩的行駛，透過道路線偵測確保車輛行駛在安全的範圍內。
（2）障礙物偵測：車輛在行駛的過程中會遇到障礙物，如前車、行人，透過障礙物偵測，讓車輛在自動駕駛的過程中可以順利閃避障礙物繼續行駛。
（3）盲點輔助：車輛在變換車道的時候，可能會看不到兩側的來車，透過盲點輔助可以計算來車的速度，並計算變換車道的時機。
然而影像技術，又可劃分為單眼視覺與雙眼視覺，上述的偵測方法皆可使用單眼視覺實現，但雙眼視覺也有其必要性。雙眼視覺可生成視深圖，透過視深圖可以得知圖中每個物體的距離，也不需要分別定義每項物體的特徵，但缺點是運算量繁複，因此在系統實現上需要去作取捨，以期達到最好的效果。
雷達技術主要是用來偵測車輛周圍的物體，而遠距離時使用雷達在避障資訊上是非常準確的，但卻無法得知周圍的障礙物是什麼。因此需要結合多台雷射測距儀去掃描周遭環境，把周遭環境建立成3D 圖形資訊並分析，適時給予安全警訊，讓車輛得以安全行駛。
定位技術是記錄車輛所行駛的路徑與目前所在的位置，透過GPS 的定位可供駕駛者做路徑規劃，讓駕駛者可以避開塞車的路段，減少行駛所需的時間。
控制系統是整合影像與雷達的資訊，控制車輛的油門、剎車、方向盤，讓車輛擁有自動轉彎、加速、減速、閃避障礙物、超車等功能，確保駕駛可以安心的享受自動駕駛。
自動駕駛系統功能
一般自動駕駛車輛上具備許多的功能，然而這些功能都是透過感測器得到環境與車輛本身的資訊，如何將這些資訊整合，提供更準確、便捷的服務，不只是依靠單一功能，而是靠具有調控能力的智慧型系統來協調。
環境辨識系統
環境辨識系統的主要目的是感測與辨識車輛周遭的環境，如行人、樹木、車輛、交通號誌等。在影像技術辨識的方法是擷取各種障礙物的特徵，而使用雷射測距儀技術則可建立車輛周遭的環境地圖，當兩個資訊整合在一起，即為完整的環境辨識系統。可應用在未知環境下，由此系統輔助車輛在行駛時避免撞上障礙物。
遙控與自動停車系統
當駕駛人抵達目的地下車後，只要用智慧型手機對車輛下達停車指令，車輛將透過各種輔助裝置，以自動駕駛方式找尋合適的停車位，當車停好後隨即啟動防盜系統，並回傳訊息於車主手機。車主要離開時，只需下達開車指令，車輛就會自動駛離停車位置，開到車主所在位置。由此系統可以有效規劃停車場內的空間運用，一方面駕駛者也不必為了找尋停車位而浪費了時間。
定位系統
常見的定位是使用GPS 與里程計，配合Google Map 做全方位的位置偵測，由此系統可以得知目前駕駛者在何處，也讓駕駛者可以規劃路徑自動駕駛。
主動式巡航與跟車系統
一般在高速公路或於市區塞車時，藉由雷達可探測前方數百公尺的障礙物，控制車輛姿態維持安全距離；而在車身加裝超音波感測器與車前方的雷射測距儀進行周遭路況、車況的監測，甚至將主動介入、協助駕駛人迴避危險。當駕駛者需要長途開車時，由一輛前導車在前方引導，透過無線通訊互相溝通，根據前導車的行駛狀況來做行駛的調整，由此系統來輔助駕駛者安全行駛。……【更多內容請閱讀科學月刊第530期】