详解北京渡众机器人低速自动驾驶解决方案

2021-05-18 18:11 渡众机器人

一、方案概述

       北京渡众机器人科技有限公司拥有全套低速自动驾驶解决方案,包含完整的感知、定位、规划、控制、远程驾驶、5G/V2X算法。低速自动驾驶解决方案为矿区安防、工厂巡检、园区接驳、停车场摆渡等多样化商业场景赋能无人驾驶技术,同时帮助高校快速建设智驾实验室,助力我国自动驾驶人才培养和教研教学。


1、感知:传感器融合

        我公司采用的传感器包括激光雷达、深度摄像头、毫米波雷达、轮速计、陀螺仪等传感器。由于单一传感器存在感知的局限性,并不能满足各种车况下的精确感知,自动驾驶车辆要实现在各种环境下平稳运行,需要运用多传感器融合技术实现车辆感知,来获取周围环境的大量信息,具体来说包括:障碍物的位置,速度以及可能的行为,可行驶的区域,交通规则等等。

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2、定位:室内外高精定位

我司运用多种传感器融合技术来获取周边环境信息,再通过卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等融合算法以及激光雷达、相机的坐标转换算法(激光雷达—相机联合标定),建立高精地图。高精地图存储了厘米级别的信息,帮助车辆更好的理解环境。

       作为自动驾驶眼睛的激光雷达和深度摄像头,在获取环境信息后,与高精地图中的环境特征进行匹配,就能实时地对车辆进行较为精准的定位。同时在传感器无法探测的部分,高精地图也可以提供超视距的路况信息,辅助车辆进行驾驶的预判,如此一来,车辆知道了自己的实时位置,和周围的状况,也了解了远处是什么状况,再加上导航让车辆知道自己该往哪里走。




3、决策规划

在场地内,对自动驾驶车辆全局路径规划决策,根据起始点和终止点找到一条自动驾驶车辆可以行驶的最优路径,自动驾驶车辆将按照最优路径行驶。当传感器探测到车辆前方出现障碍物时,车辆将通过局部路径规划的方法避开障碍物,实现自动驾驶车辆在场地内的自动驾驶功能。

4、车辆控制

系统在做出决策后,按照决策结果对车辆进行控制。车辆的各个操控系统都需要能够通过总线与决策系统相连接,并能够按照决策系统发出的总线指令精确地控制加速程度、制动程度、转向幅度、灯光控制等驾驶动作,以实现机器人的自主驾驶。

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二、功能介绍

1、基于多传感器融合的高精地图构建

自主导航巡检机器人DZ30搭载激光雷达,相机,GNSS(没有RTK),陀螺仪,轮速计来采集的周围环境数据。采集数据的环境是一面有高楼,而且楼间距小,GNSS信号弱。在这种情况下,小车也能通过多传感器融合定位构建比较精准的高精地图。基于这种多传感器融合的高精地图制作,可灵活稳定的切换室内/室外场景,高精地图精度<5cm。



室内高精地图




室外高精地图


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露天矿高精地图


2、实现自主定位和导航

基于无线通信、传感器探测等技术获取车辆和道路信息。我司自主研发的离线定位能根据高精地图生成想要到达的目的地,精度<5cm,并成功应用于消防领域与自主导航机器人或自动驾驶乘用车上。


3、实现障碍物识别、避让功能

北京渡众机器人具备自主感知能力,遇到障碍物能够自动避障,自主更新局部路径规划并寻找可通行的路径。




DZ30自主避障


4、可实现车路协同,融合感知定位

自动驾驶车辆中融合了建图定位、视觉识别、传感器融合、数据交互、网联汽车决策算法等技术, 为车辆安全高效地行驶提供有力保障。基于无线通信、传感探测等技术获取车辆和道路信息 ,通过车与车、车与路等通信进行交互和共享, 实现人、 车、 路在信息技术下的协同与一体化管控。


5、实现远程管控

可根据已有主控端的协议进行定制化开发,可根据需求做出调整和优化,便捷的实现与主控端的信息交互。


6、实现多车编队行驶

车辆通常以极小的车距尾随编队行驶,通过V2V车联网通信和高级驾驶辅助系统(ADAS)即时交换车辆、环境信息,最前车辆充当“火车头”的角色,后车自动跟随行驶,并实现编队车辆几乎同步加减速、转向及制动。这好比羊群中头羊的作用一样,一只带队,其他跟随。


7、视觉识别

利用摄像头可以识别车道线、道路标识标线、障碍物等。


8、人员跟随

基于深度相机直接去识别人体骨骼+人脸识别+特征标志识别的组合。基于视觉的识别,实现跟随前方行人。


9、自动跟车

车会自动跟着前方的车,沿着车道一直往前走,实现车道自动驾驶的状态。同时车可以根据前车目标来自动调整车距和车速,前车刹车,后方车辆也会减速。


10、车道线识别

能够识别道路上的车道,确保交通畅通并最大程度地减少与附近车道其他汽车相撞的机会。计算机视觉技术能够识别和绘制车道内部,计算车道曲率,甚至估计车辆相对于车道中心的位置。


9、可通行区域识别

可实现整个的路面检测,也可只提取出部分的道路信息,比如前方一定区域内的道路走向或者道路中点等。


10、交通标识识别

可实现道路交通标志标识的识别。比如禁止类标志可以帮助系统提前进行危险预判;警告类标志可以帮助系统提前进行在某些情况下进行提前避障处理;指示类标志可以帮助系统进行控制预处理,以确保行车遵循道路指示。



三、应用场景

1、园区自动驾驶

如自动驾驶接驳车与巡检、安防项目

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(1)自动驾驶接驳车解决方案

  应用背景:园区、景区等封闭环境下人员接驳这样的刚性需求藉由自动驾驶技术可以获得极大的效率提升与成本削减。

  我司提供的自动驾驶接驳车方案,可以实现自动驾驶车辆在特定站点自动停留接驳乘客,并通过完全自主的导航和驾驶,沿固定线路将乘客点对点地安全送达至目的地。比如自动驾驶车在地铁站指定地点等候预约的客人上车,等客人上车后点击开始行程按钮,车辆开始启动。在行车过程中,自动驾驶车在遇到红灯时,会自动停车等待;遇到前方车辆阻挡、行人闯入时智能减速避让;在路口转弯处顺滑地完成并线和转向操作。最后到达指定终点站,完成自动驾驶接驳车任务。

适用场景:园区通勤摆渡、景区观光游览等多种接驳场景。

(2)巡检、安防解决方案

  应用背景:有毒有害场所、易燃易爆场所、石油化工厂、天然气输送站点都属于高危场所,气体、石油泄露极易引发爆炸和燃烧,严重危害人身和设备的安全,也会造成能源浪费和环境污染。大部分站点地区偏远、环境艰苦、条件恶劣、工艺设备多、现场人员少、劳动强度大,巡检工作繁杂、人工巡检难以保障到位率、及时率和全天候高频次巡检耗时,因此场站异常隐患监测水平亟需提升。

  我司提出智能机器人巡检系统解决方案,通过非接触检测技术、多传感器融合技术、图像识别技术、导航定位技术以及无线通信技术等多个学科技术,可及时发现危险气体泄漏,温度异常,仪表、阀门数值自动对比,图像自动分析预警,并记录、上传设备信息,提供异常报警。让机器人代替人到危险区域执行巡检任务,让人更安全,让巡检更智能。

  适用场景:危险石油化工厂、天然气厂区、军区库房全天候巡检、有毒有害场所、易燃易爆场所。

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另外,随着科技水平日益发展,社会水平和人们的要求也日益提高。很多工厂、车间、园区原来到处进行安全巡逻、巡检的人员逐渐减少,取而代之的是智能化的安保巡检机器人。我司提供的安防巡检机器人可实现低速在特定场区规划的路线里进行迂回巡视,对入侵警戒区域目标跟踪抓拍、对可疑人进行人脸特征抓取,在5米内发出声光报警、自动跟踪、喊话驱离。

适用场景:可以应用到企业园区的重要楼层、博物馆、机场、监狱等场所日常巡逻,突发事件下的应急指挥等场景。

2、矿区巡检项目

(1)低速自动驾驶解决方案在露天矿应用广阔

  应用背景:露天矿封闭无人,运输线路固定、点对点、低速,最适合自动驾驶落地的场景,能实现机器替人的经济价值、无人驾驶的本质安全,并且更加稳定可靠。

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  我司提供的巡检机器人解决方案,不仅可以检测露天矿区的非结构化道路上的车道线、行人,还能检测路面石头,道路两侧的悬崖、山坡,帮助车辆可靠发现危险,让矿车提前预知前方出现的情况,起到预警作用,保证矿山经营管理高效运行。

  对于井下矿,巡检机器人也可以在复杂环境中实现自主导航定位,通过激光雷达、深度摄像头等传感器来判断巡检机器人所处环境,并融合了GPS定位技术和惯导技术,实现深部开采井上下实时灵活定位导航,适用于井下复杂环境。

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3、自动驾驶教学教具

(1)DZ20智能小车面向高职院校,学习汽车的组成、结构与原理,动手组装、调试,学习对自动驾驶小车的故障检测与维修,学习自主设计智能小车结构。



DZ20智能小车,由多种传感器和零配件组装而成,可以完成自动驾驶、自主避障等相关智能无人车功能。能够帮助学生初步认识无人车,了解小车的结构组装,能够帮助学生进行模型车拆装,让零基础学生理解无人驾驶的概念,并对该领域产生浓厚的兴趣。

(2)DZ30自动驾驶实车面向高校,支撑自动驾驶方向的科研课题和产品研发

DZ30自动驾驶实车配备线性实车底盘,搭载激光雷达、摄像头、IMU 、GNSS等多种传感器,学生能够基于高精地图自由选择起始点,该车会自动按照规划路线进行行驶;也可通过遥控器对实车进行操控。学生能够通过理论和实践相结合的形式掌握自动驾驶技术。

DZ30巡检机器人教具参数

1)纯电线控底盘 (四驱差速转向),纯线控设计,专为自主导航与自动驾驶打造,满足原地转向动力学特性,6小时超长续航,配合换电可实现全天候运行,满足绝大多数自动驾驶工况需求。

2)高扩展硬件结构平台(自重106kg,载重350KG),高强度轻量化Q235结构,预留硬件扩展连接孔位,合理规划传感器可选位置,易于各类传感器配置方案。

3)搭配多传感器套件(国内首款全开源3D导航教具),包含工控机、GPS/IMU、激光雷达,深度相机、摄像头等常用配置硬件,充分优化硬件集成应用。

4)多冗余安全机制设计(智能电量监控),配备车辆遥控器、急停系统与电量监控,可手操控制车辆行驶,一键快速接管车辆控制权。

(3)实验室建设方案

  我司作为低速自动驾驶产品供应商,提供职校、高校学生自动驾驶教具,教具在硬件设备选型、系统设计等方面严格遵循国际标准和国家标准,为职校、高校提供了一整套完整的硬件、人工智能,同时为了方便开发人员更便捷的获取相关技术与知识,北京渡众机器人提供丰富的开源文档,帮助高校研究人员更清楚了解自动驾驶专业,助力高校智驾实验室建设,教程教具平台均可根据前沿科技不断更新迭代。适用于自动驾驶、智能网联、智能驾驶、无人驾驶等主题实训课程。

  北京渡众机器人科技有限公司拥有成体系的低速自动驾驶技术,目前在智慧园区、智慧矿区已有成功案例,提供无人驾驶安防巡检机器人、消毒机器人,也协助国内多家科研院所、央企、高校等合作伙伴在无人驾驶、无人接驳领域开启自动驾驶事业,落地了大量自动驾驶项目。