车东西（公众号：chedongxi）
文｜James
车东西3月3日消息，近日，麻省理工学院的研究人员对恶劣天气环境下无人驾驶系统失灵的情况提出了解决方案。他们将月球探测常用的“探地雷达”安装在无人驾驶车辆上，汽车通过探测路面下方的情况实现无人驾驶。即使是在恶劣天气下，实际道路测试的误差也非常小。
在目前已经投入测试的无人驾驶车辆当中，有许多安装了激光雷达、传感器和摄像头探测前方道路。不过，如果出现雨、雪和大雾天气时，即使再优秀的激光雷达、传感器还是摄像头都难以发挥全部作用。这是因为在雨、雪、雾天气下，传感器的“眼睛”也被遮住，无法获得清晰的道路图像。
麻省理工学院的研究人员用另一种思维解决了在恶劣天气下无人驾驶系统存在识别能力下降的问题。不过，生产这一探测系统的WaveSense公司预计今年开始实际道路测试，这款产品目前还没有市场投放计划。
一、“探地雷达”可在恶劣天气代替激光雷达 实测几乎不需人工干预
近日，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究团队表示，如果为无人驾驶车辆安装一种全新的“探地雷达（GPR）”系统，将可以提升无人驾驶车辆在恶劣天气下的道路探测能力。
“探地雷达”顾名思义就是可以探测地下情况的雷达系统，系统可在车辆行驶过程中向道路下方发送电磁脉冲，然后接收路面下方反馈的信号。由于石块、泥地和普通城市道路反馈的信号各不相同，系统就能判断车辆是否行驶在正确的道路上。
▲“探地雷达”工作原理
麻省理工学院的研究人员表示，对道路下方不同成分物质的研究后发现，每种物质都能在电磁脉冲的信号下发出不同的反馈信号，因此系统可以识别不同的路面状况。一旦摄像头或激光雷达系统在恶劣天气下失灵，这一“探地雷达”就可以帮助无人驾驶车辆继续探测路面状况。
计算机科学与人工智能实验室博士生Teddy Ort表示：“探地雷达系统可以量化路面下方的各种物质，并将这些数据与已经构建的地图进行比较。这样不需要摄像头和激光雷达的辅助，就能知道车辆在路面中的位置。”
此外，探地雷达的精确性非常高。研究人员在测试中发现，与晴朗天气运行时相比，“探地雷达”在下雪天气中仅有1英寸（约合2.54厘米）的误差。下雨天气误差稍大，但也只有5.5英寸（约合13.97厘米）。
研究人员表示，他们将“探地雷达”系统安装在无人驾驶汽车上进行测试，测试中几乎不需要人工干预。不过，目前麻省理工学院的研究人员仅在限速较低的乡村道路上进行过测试，还没有进行城市道路或高速公路测试。
二、“探地雷达”曾用于多种地下探测 但暂时不会投放市场
麻省理工学院教授Daniela Rus表示：“我们的工作已经证明，这种方法可以让无人驾驶车辆在恶劣天气下继续工作，不需要用激光雷达或者摄像头就能‘看’清道路。”
研究人员认为，除了能让无人驾驶汽车“看”清地面状况以外，跟着时间的推移，用“探地雷达”探测的地图会更有优势。例如，用“探地雷达”系统生成的地图数据就比传统2D传感器生成的数据少20%，可以节省更多存储空间。
此前，“探地雷达”技术常用于月球探测、地雷探测以及城市建设规划当中。2018年，无人驾驶公司WaveSense发布了一款无人驾驶车辆使用的“探地雷达”系统，“探地雷达”也正式进入无人驾驶领域。WaveSense公司预计今年开始进行测试工作。
▲WaveSense公司研发的“探地雷达”工作场景
不过，目前“探地雷达”系统暂时没有投放市场的计划。由于常用的激光雷达、摄像头和其他雷达传感器体积已经十分巨大，如果再加入一个“探地雷达”，还将扩大传感器体积，车辆美观度将会降低。此外，路面地图与地下地图完全不同，两种地图的配合使用也将是未来面临的一个困难。
结语：“探地雷达”是良好解决方案 还是一个累赘？
目前，自动驾驶系统正在加快速度进行发展当中，不过也遇到了在恶劣天气无法识别道路的状况。这也是各大车企、科技公司主攻的无人驾驶“痛点”之一。
“探地雷达”是一个很好的解决方向，但是只能探测道路状况，对道路行人、车辆状况的探测有缺失，因此需要更多硬件设备配合使用。这在某些特定的程度上增加了无人驾驶的复杂性，同时对无人驾驶设备的算力要求更高。“探地雷达”是否真正实用，还需要进一步研究与探索。
