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「車聯網」讓你放心躺著開車?─自動駕駛計程車(二)
於每位駕駛者來說,最難熬的時刻莫過於每日上下班時段以及難得的連假想帶上家人出遊,卻始終迷失在看不到盡頭的車潮中,上述的情形都往往讓駕駛者耗費不少體力及專注力。這時,每位駕駛人或許會想:如果我的車子有自動駕駛的功能,或許會輕鬆許多。然而,自動駕駛究竟安不安全呢?我們是否真的能夠將自身安全完全交付於自動駕駛呢?
 
 
 

自駕車如何確認環境周遭?

 

自駕車可以透過各式各樣的感測器來確認周遭環境的安全,目前自駕車的感測裝置大多是結合各類型的感測器,讓車子能夠得到足夠的資訊去作決策,而搭載於自駕車上較為常見的感測裝置有:光達(LiDAR)、攝影系統(Camera)、雷達(Radar),以及超音波(Ultrasound),詳細功能介紹如下:

 

光達(LiDAR)

 

是一種主動式光學感測器,主要是透過光撞擊至物體後反射回感測器之光束飛行時間,這段時間我們就可以計算出光達與物體之相對距離,並依照所收集到的相對距離資料,即可換算為2D或3D的物理座標,3D的物理座標又可依照光束的數量分為8線、16線、32線及64線,光束數量越多,代表能夠顯示的畫面解析度越好,然而當光束數量超過64線以後,其成本將大幅增加,因此市面上普遍採用的光束數量為32線及64線,同時配合可調整角度的光源,使其能夠獲得更大的視角。目前光達已經有許多實際的產品了,只不過這些產品在資訊安全上仍然還是需要更加完備的防駭驗證,以避免遭受到惡意的駭客攻擊。

 
 
 
 
攝影系統(Camera)
 
如同人類的眼睛一樣,是一種被動式光源感測器,主要的元件組成有:鏡頭、光圈、影像感測器,「鏡頭」主要為調整角度及焦距,具有高解析度,以利判斷交通號誌以及汽車是否有保持在車道上;「光圈」則可以控制光線進入的多寡使得影像不論白天或夜晚,皆能保持影像的清晰;「影像感測器」則是負責最後的感光成像。
雷達Radar):是一種主動式電磁波感測器,透過電磁波撞擊至物體後反射回感測器之電波飛行時間,我們可以計算出雷達與物體之相對距離,雷達的優點在於其穿透性及抗干擾力強,能夠在全天候使用,夜間駕駛也不需擔心無法偵測到周圍的車輛,缺點在於解析度較低,使得分辨物品能力不夠精確,故需要倚靠攝影系統(Camera)去輔助判讀周遭物品。
 
超音波(Ultrasound)
 
是一種主動式聲波感測器,透過聲波撞擊至物體後反射回感測器之聲波飛行時間,我們可以計算出與物體之相對距離,但是超聲波會因其音波擴散的物理特性,導致取樣範圍過大、解析度較低,因此,該感測裝置通常使用在停車輔助系統上。
 
綜整上述自駕車所裝載的感測裝置,我們舉個實際的例子即可更加瞭解各感測裝置的功能,例如:在一個狂風暴雨的夜晚中,你決定搭乘自駕車返家,行駛於返家的路途中,攝影系統(Camera)作為主要的觀測,幫助車子分辨周遭的環境,像是交通號誌、是否行駛於車道上,長距離雷達(Long-range Radar)則可以協助自駕車做定速巡航,中短距離雷達(Mid-range Radar)則負責盲點偵測,避免有車子過於靠近而電腦無法得知,光達(LiDAR)則負責在行車的路途中,偵測車與行人的距離以避免碰撞,同時也具備緊急煞車系統以避免碰撞發生,到了家,你也不需要為停車一事而煩惱,自駕車會透過超音波感測器(Ultrasound)去輔助自駕車停車,你可以直接進入家中休息。
 
如何確保交通上的安全?
 
當車子利用感測裝置來感測周遭環境、透過機器學習來大幅提升影像辨別的準確率,讓車子不會因為將出現於道路上的一個紙袋錯認成一顆石頭,而產生了錯誤的決策;此外,自駕車還能透過名為「車聯網V2X」的技術,讓車子能夠從公共設施取得資料,例如:目前的交通號誌是綠燈還是紅燈,車子之間都可以互相地提供資訊,使得自駕車能夠掌握與前、後車的車速及車距,大幅提升安全性。「車聯網V2X」技術全名為Vechiel-to-everything,它整合了「車對車」(V2V, Vehicle-to-Vehicle)、「車對路」(V2R, Vehicle-to-Roadside)、「車對基礎建設」(V2I, Vechicle-to-Infrastructure)與「車對人」(V2P, Vechicle-to-Pedestrain)等技術,讓車子能夠及時掌握到所有必要的資訊,如:號誌燈是否已轉為綠燈了、前方路況是否施工中以及與前後車是否有保持安全距離等…,使其能夠依據上述的資訊,進而做出正確的決策,從而確保道路交通以及人身的安全。
 

藉由上述的介紹,讀者們應該對於自駕車的構成有了基本的概念,它結合了各種類的感測裝置、機器學習以及車聯網V2X等高科技技術,這確實提升了乘客、行人以及道路交通的安全性。雖然自駕車能給予現今社會更快速、便捷且安全的交通環境,但是智慧運輸該如何推廣、專用道路該如何規劃、相關政策該如何擬定?方能讓足以使整個世界再進行一次大轉變的高科技技術-「智慧運輸」落實於你我生活中,這的確是個考題!

 

參考資料:
1.工研院:無人駕駛車/自駕車技術探索
https://ictjournal.itri.org.tw/Content/Messagess/contents.aspx?MmmID=654304432061644411&MSID=745621454255354636
2.Self-driving car
https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car
3.自動駕駛正當紅,但它的定義、原理與未來應用問題在哪裡?
https://technews.tw/2017/01/18/what-is-autopilot/
4.無人駕駛車時代來臨了嗎?─自動駕駛技術面面觀
https://scitechvista.nat.gov.tw/c/sg8t.htm
5.2018年自動駕駛車敢射器展望
https://www.eettaiwan.com/news/article/20180302NT31-Outlook-for-Robocar-Sensors-2018
 

總編輯:國立中山大學資訊工程學系 黃英哲教授

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)
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