WaveSense 公司宣布推出一項(xiàng)新技術(shù)，利用地面穿透雷達(dá)（GPR）的數(shù)據(jù)，在地下做“SLAM高精地圖定位”，來(lái)保證自動(dòng)駕駛車輛精確地保持在車道內(nèi)來(lái)改善自動(dòng)車輛導(dǎo)航。

一家名為 WaveSense Inc.的新創(chuàng)業(yè)公司宣布推出一項(xiàng)新技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)利用地面穿透雷達(dá)（GPR）的數(shù)據(jù)精確保持自動(dòng)駕駛車輛在車道內(nèi)，顯著改善了自動(dòng)車輛導(dǎo)航。

WaveSense 的技術(shù)通過(guò)將電磁脈沖發(fā)送到地面并使用地下特征的反射來(lái)生成底圖來(lái)工作。地面穿透雷達(dá)測(cè)量物體的反射和地下深處土壤性質(zhì)的變化，包括管道，根部，巖石和土壤。每一寸路都有一個(gè)獨(dú)特的地下構(gòu)成，它讓W(xué)aveSense構(gòu)建了一個(gè)高度精確的地圖。

該技術(shù)并非專為自動(dòng)駕駛汽車而設(shè)計(jì)，而是與車輛的激光雷達(dá)，相機(jī)，水面雷達(dá)和GPS數(shù)據(jù)結(jié)合使用的另一層傳感器數(shù)據(jù)和冗余，以幫助自動(dòng)駕駛汽車導(dǎo)航。

該技術(shù)適用于惡劣的天氣條件。包括雪，雨和霧，以及車道標(biāo)記不存在或基于攝像頭的傳感器不可見的地方。

什么是GPR？

探地雷達(dá)（GPR）是一種利用雷達(dá)脈沖對(duì)地下成像的地球物理方法，它使用地下特征的高頻（VHF）雷達(dá)反射來(lái)生成基線地圖，然后將當(dāng)前的GPR反射與這些地圖進(jìn)行匹配，以確定車輛的位置和位置，具有厘米級(jí)精度。MIT 林肯實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)證明了使用來(lái)自地面穿透雷達(dá)的先前基于地圖的圖像，來(lái)進(jìn)行車輛定位的新方法[1]。被稱為“定位探地雷達(dá)”（LGPR），已經(jīng)證明了速度高達(dá)60英里/小時(shí)的厘米級(jí)精度[2]。2016年夜間暴風(fēng)雪期間的公路速度厘米級(jí)定位得到了證明。[3]

它是如何工作的？

對(duì)于地下傳感，GPR是當(dāng)今最通用和最多樣的傳感模式之一。

雷達(dá)：探地雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)將電磁輻射脈沖發(fā)射到地面，并測(cè)量地表下方散射點(diǎn)的反射來(lái)工作。反射發(fā)生在具有不同電磁特性的物體之間的界面上，例如周圍“污垢”中的管道，根部和巖石。土壤層和水分含量的變化導(dǎo)致數(shù)據(jù)中的反射。然而，通常主導(dǎo)GPR反射剖面的，不是這些離散的物體，而是地下地質(zhì)中的自然不均勻性。土壤層和水分含量的變化會(huì)影響數(shù)據(jù)中的反射。因此，GPR描繪了地下環(huán)境的完整畫面。除少數(shù)例外情況外，幾乎每個(gè)離散的物體和土壤特征都能被接收到，只要它的波長(zhǎng)不是非常小并且與周圍土壤具有足夠的對(duì)比度。 GPR定位的前提是這些地下特征有足夠獨(dú)特性且是靜態(tài)的，以允許它們用作收集其反射的精確位置的標(biāo)識(shí)符。

映射：GPR過(guò)程的第一步是開發(fā)道路下方的環(huán)境地圖。在該第一步驟中，簡(jiǎn)單地收集地下“物體”的GPR數(shù)據(jù)以及GPS標(biāo)簽以形成地下特征的初始數(shù)據(jù)庫(kù)。然后將該地下地圖用作參考數(shù)據(jù)集，以便在隨后的訪問(wèn)中估計(jì)車輛位置。

跟蹤：接下來(lái)，在幾個(gè)步驟中執(zhí)行在線本地化。當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，周期性地從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)以進(jìn)行匹配。始終保持基線數(shù)據(jù)的本地網(wǎng)格。圍繞初始位置，估計(jì)搜索區(qū)域，其中包含表示候選位置和方向的“粒子”（網(wǎng)格上的點(diǎn)）。算法迭代地評(píng)估粒子以縮小對(duì)車輛五維空間（東向，北向，高度，滾動(dòng)和航向）內(nèi)的最大相關(guān)性的搜索。在幾次迭代之后，選擇最高相關(guān)粒子作為車輛當(dāng)前位置和方向的最可能估計(jì)。更新搜索區(qū)域并擴(kuò)展或縮小以反映新的估計(jì)。

WaveSense

WaveSense 成立于2017年，由Rhapsody Venture Partners資助，Rhapsody Venture Partners是一家位于馬薩諸塞州劍橋的風(fēng)險(xiǎn)投資基金，專注于科學(xué)和技術(shù)投資。

自動(dòng)駕駛車輛使用的當(dāng)前系統(tǒng)主要依靠GPS，激光雷達(dá)和照相機(jī)等地上傳感器來(lái)識(shí)別車輛的確切位置。然而，這些技術(shù)在低光照條件或天氣條件下，或者道路標(biāo)記不清晰時(shí)，不能很好地工作。

WaveSense使用來(lái)自地面以下10英尺處的獨(dú)特地質(zhì)模式的數(shù)據(jù)建立指紋路線圖。與地面上不斷變化的視覺景觀不同，這種地下數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，提供了在任何天氣條件下始終可用于自動(dòng)駕駛車輛的指南。由于地下地圖與地表地圖相比非常穩(wěn)定，因此不需要頻繁地掃描和更新地下地圖。

當(dāng)車輛沿著道路行駛時(shí)，WaveSense每秒大約126次掃描地下土層，巖石和路面，并將掃描結(jié)果與其車載圖像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，以確定相對(duì)于道路的確切車輛位置。

通過(guò)將地下數(shù)據(jù)添加到地上傳感器信息，自動(dòng)駕駛汽車將具有始終了解其確切位置的全面能力。根據(jù)WaveSense，這種導(dǎo)航模式在標(biāo)準(zhǔn)高速公路速度下精確到幾厘米。

WaveSense首席執(zhí)行官Tarik Bolat說(shuō)：“隨著自動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，全球范圍內(nèi)的交通和移動(dòng)性正在發(fā)生巨大變化?！薄暗趶V泛采用自動(dòng)駕駛車輛之前，導(dǎo)航安全性和可靠性必須大幅提升。WaveSense的技術(shù)從根本上提高了自動(dòng)駕駛車輛在所有條件下的安全性，提升了公眾的信任。“

該技術(shù)最初是在麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室開發(fā)用于軍事應(yīng)用的。第一批系統(tǒng)于2013年在阿富汗部署，解決了道路標(biāo)記不存在或因能見度低而受阻的情況。