日本大學(xué)正在研發(fā)陸上和水上自動(dòng)駕駛技術(shù)

水陸兩用巴士不再是罕見(jiàn)的景觀，日本人口只有5600人的群馬縣長(zhǎng)野原也在運(yùn)營(yíng)一輛水陸兩用旅游巴士。一年中有9個(gè)月，該巴士都會(huì)每日穿行于Yanba大壩。

不過(guò)，據(jù)外媒報(bào)道，日本水陸兩用汽車(chē)協(xié)會(huì)（Japan Amphibious Vehicle Association）、埼玉工業(yè)大學(xué)（Saitama Institute of Technology）、ITbook Holdings、ABIT Corporation和群馬縣組成的聯(lián)盟將于12月開(kāi)始試驗(yàn)全球首款自動(dòng)駕駛水陸兩用巴士。該聯(lián)盟主要獲得了日本財(cái)團(tuán)（Nippon Foundation）的支持，已經(jīng)籌集了2.5億日?qǐng)A（約合240萬(wàn)美元）的資金，可供該項(xiàng)目持續(xù)至明年3月。之后，支持者會(huì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)行評(píng)估，預(yù)計(jì)還會(huì)提供更多的資金。

該輛水陸兩用巴士是長(zhǎng)野原小鎮(zhèn)的財(cái)產(chǎn)，由一輛改裝的卡車(chē)結(jié)合船底設(shè)計(jì)而成，可載40名乘客。在陸地上，該巴士采用卡車(chē)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在大壩中行駛時(shí)采用獨(dú)立的船用發(fā)動(dòng)機(jī)，時(shí)速為3.6海里/時(shí)。

埼玉工業(yè)大學(xué)正在研發(fā)陸上和水上自動(dòng)駕駛技術(shù)，此類(lèi)技術(shù)基于用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的開(kāi)源Autoware平臺(tái)以及用于改裝Joy Cars的控制器而研發(fā)。埼玉工業(yè)大學(xué)自動(dòng)駕駛技術(shù)中心主任Daishi Watabe表示：“Joy Cars是為殘疾人設(shè)計(jì)、由操縱桿控制的汽車(chē)。經(jīng)過(guò)改裝，配備了執(zhí)行器和操縱桿控制系統(tǒng)?！?/p>

ITbook Holdings公司的經(jīng)理Tatsuma Okubo是該項(xiàng)目的主管，他表示該款自動(dòng)駕駛水陸兩用巴士的設(shè)置如下：裝有自動(dòng)駕駛軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)會(huì)從各種傳感器（包括激光雷達(dá)、攝像頭和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）獲取數(shù)據(jù)，該軟件采用一個(gè)控制器局域網(wǎng)（CAN bus）將數(shù)據(jù)傳遞給車(chē)輛運(yùn)動(dòng)控制器，后者反過(guò)來(lái)控制由兩個(gè)操縱桿控制的Joy System子控制單元：一個(gè)用于轉(zhuǎn)向，另一個(gè)用于加速和制動(dòng)。

“基本上，我們的自動(dòng)駕駛巴士系統(tǒng)用Autoware電子單元的電壓數(shù)據(jù)取代了操作桿接口的電壓數(shù)據(jù)。目前，我們正在研發(fā)兩套經(jīng)過(guò)改造的Joy Car執(zhí)行器，用于改造長(zhǎng)野原水陸兩用巴士，一套用于陸上，一套用于水上。兩套都是由陸上執(zhí)行器改造而來(lái)?！?/p>

他表示，自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)將管理四個(gè)主要控制領(lǐng)域：車(chē)輛進(jìn)水/出水位置識(shí)別、防止船體傾覆的傳感器防抖裝置、管理周?chē)h(huán)境3D視圖變化的自定位技術(shù)（考慮到大壩的水位會(huì)大幅變化）、以及一個(gè)基于聲納的避障方案。此外，還會(huì)利用AI技術(shù)為障礙物探測(cè)、自定位和路徑規(guī)劃提供幫助。

當(dāng)大壩建成時(shí)，建筑物和樹(shù)木都是原來(lái)的樣子?！翱紤]到湖水的高度變化達(dá)30米，我們必須要能夠識(shí)別水下的障礙物和浮木，以避免發(fā)生碰撞。但是由于透水性差，攝像頭不適用，而且激光雷達(dá)在水下也不能很好地工作。所以，我們需要采用聲納傳感器探測(cè)障礙物，并進(jìn)行路徑規(guī)劃?！?/p>

更重要的是，3D視圖會(huì)隨著水位的變化而變化。而且當(dāng)巴士位于湖中央時(shí)，激光雷達(dá)將無(wú)法反射周?chē)奈矬w。這意味著，簡(jiǎn)單的掃描匹配算法無(wú)法讓巴士實(shí)現(xiàn)自定位。因此，需要采用通過(guò)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)定位和陀螺定位方案增強(qiáng)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星數(shù)據(jù)。

目前，該項(xiàng)目面臨的最大困難是周期很短，只能從今年12月至明年3月安裝和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試該款巴士的自動(dòng)駕駛功能。面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，由于風(fēng)和水流會(huì)影響汽車(chē)的導(dǎo)航，所以在車(chē)輛進(jìn)入水中以及離開(kāi)水中時(shí)，需要精細(xì)地操作車(chē)輛，以確保水下的護(hù)欄不會(huì)對(duì)其造成損害。因此，該研究小組正在研發(fā)一種精確的控制系統(tǒng)，以控制車(chē)輛的方向舵和推進(jìn)系統(tǒng)。
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