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如何成為一名無(wú)人駕駛汽車(chē)工程師?
時(shí)間:2019-1-25 8:36:29      發(fā)布者:管理員

如何成為一名無(wú)人駕駛汽車(chē)工程師?


為什么我們需要無(wú)人駕駛車(chē)?

先來(lái)回顧一下從原始社會(huì)發(fā)展至今的“交通工具變遷史”吧:

通過(guò)上圖,我們可以發(fā)現(xiàn),自動(dòng)駕駛汽車(chē)比駕駛員駕駛汽車(chē)更具優(yōu)勢(shì):

更安全。自汽車(chē)問(wèn)世以來(lái),人類(lèi)駕駛員被卷入大量汽車(chē)碰撞事故中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全球每年有超過(guò)100萬(wàn)人死于車(chē)禍。與人類(lèi)駕駛員相比,無(wú)人駕駛車(chē)有很多優(yōu)勢(shì):不會(huì)喝醉,不會(huì)疲倦,不會(huì)分心。

更智能。無(wú)人駕駛車(chē)也可以相互學(xué)習(xí)。作為人類(lèi),我們每個(gè)人都必須從零開(kāi)始學(xué)習(xí)駕駛,我們會(huì)犯我們的祖輩父輩在學(xué)習(xí)駕駛時(shí)所犯的大多數(shù)類(lèi)似錯(cuò)誤。另一方面,無(wú)人駕駛車(chē)可以向路上駕駛過(guò)的其他任何無(wú)人駕駛車(chē)輛學(xué)習(xí),所以它們從一開(kāi)始就能成為“富有經(jīng)驗(yàn)”的駕駛員。

更方便。除安全外,無(wú)人駕駛還具有其他優(yōu)勢(shì),想一想你上次去雜貨店的時(shí)間也許是在周末,你不得不開(kāi)車(chē)四處轉(zhuǎn)悠找停車(chē)位。現(xiàn)在設(shè)想一個(gè)不存在停車(chē)位的未來(lái)世界,因?yàn)闊o(wú)人駕駛車(chē)會(huì)將你送到所需要的地方,就像出租車(chē)和共享車(chē)輛那樣。想一下這會(huì)增加多少歡樂(lè),又會(huì)減輕多少壓力。

無(wú)人駕駛車(chē)的等級(jí)

汽車(chē)工程師已經(jīng)建立并確定了6個(gè)等級(jí)的無(wú)人駕駛車(chē):0到5。

無(wú)人駕駛車(chē)的等級(jí)

0級(jí):基本等級(jí),在該等級(jí),駕駛員是系統(tǒng)的唯一決策者,駕駛員控制方向盤(pán)、油門(mén)、制動(dòng)器和所有其他車(chē)輛控制裝置;

1級(jí):駕駛員輔助,在該等級(jí),車(chē)輛為駕駛員提供轉(zhuǎn)向或加速支持,例如巡航控制為1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng),在該等級(jí)中,駕駛員必須保持充分參與但可以放棄對(duì)自治系統(tǒng)的一些控制;

2級(jí):部分自動(dòng)化,在該等級(jí),車(chē)輛自動(dòng)控制幾項(xiàng)功能,如自動(dòng)巡航控制和車(chē)道保持,但是駕駛員仍然必須執(zhí)行自治系統(tǒng)處理的任何功能;

3級(jí):有條件的自動(dòng)化,在該等級(jí),車(chē)輛自主駕駛,但駕駛員必須準(zhǔn)備在必要的時(shí)候隨時(shí)接管;

4級(jí):高度自動(dòng)化,在該等級(jí),車(chē)輛控制駕駛體驗(yàn)的所有方面并且不期望駕駛員的介入,事實(shí)上,在該等級(jí)中車(chē)輛可能根本沒(méi)有方向盤(pán)或任何駕駛員控制裝置,但是在該等級(jí)中車(chē)輛可能被限制在某些區(qū)域,通常這被稱為“地理圍欄”,車(chē)輛可以在特定的地理圍欄內(nèi)完全自主地運(yùn)行,但是在地理圍欄之外,車(chē)輛不能自主操作或者根本無(wú)法操作。

5級(jí):最高級(jí)別,即完全自動(dòng)化,在該等級(jí),車(chē)輛可以在人類(lèi)可以駕駛的任何地方完全自主地運(yùn)行,5級(jí)自動(dòng)化在所有情況下應(yīng)與人類(lèi)駕駛員的水平一樣高或比其更高。

無(wú)人駕駛車(chē)的發(fā)展歷程

1986年,卡耐基梅隆大學(xué)的 Navlab 制造了一輛首批由計(jì)算機(jī)控制的汽車(chē);1995年,Mercedes 完成了 EUREKA Prometheus 項(xiàng)目,該項(xiàng)目是有史以來(lái)最偉大的無(wú)人駕駛車(chē)輛研發(fā)項(xiàng)目,它重新定義了無(wú)人駕駛車(chē)輛的最新技術(shù),許多大學(xué)和汽車(chē)制造商從1987年到1995年都參與了這個(gè)泛歐洲項(xiàng)目;2005年,Sebastian Thrun 也即優(yōu)達(dá)學(xué)城的創(chuàng)始人率領(lǐng)斯坦福車(chē)隊(duì)贏得了 DARPA 大挑戰(zhàn)賽,這是一場(chǎng)穿越加利福利亞州沙漠的100英里無(wú)人駕駛比賽,贏得 DARPA 大挑戰(zhàn)賽之后,Sebastian 加入了谷歌。2009年,Sebastian 啟動(dòng)了 Google 無(wú)人駕駛車(chē)項(xiàng)目。在過(guò)去的幾年里,無(wú)人駕駛車(chē)測(cè)試已經(jīng)在舊金山、鳳凰城、新加坡、匹茲堡、拉斯維加斯、底特律、波士頓、北京以及世界許多其他城市進(jìn)行。2017年,百度發(fā)布了名為 Apollo 的開(kāi)源無(wú)人駕駛項(xiàng)目,該平臺(tái)幫助合作伙伴整合自有車(chē)輛和硬件系統(tǒng)以構(gòu)建完整的無(wú)人駕駛系統(tǒng)。

無(wú)人駕駛車(chē)輛由專(zhuān)用計(jì)算機(jī)和傳感器組成,自主計(jì)算單元比個(gè)人計(jì)算機(jī)快10倍,甚至快更多倍。在 Apollo 系統(tǒng)中,車(chē)輛車(chē)載計(jì)算單元受到大規(guī)模且強(qiáng)有力的云集群支持,任何給定的無(wú)人駕駛車(chē)輛都有許多先進(jìn)的傳感器,它們可執(zhí)行感知和定位等任務(wù),借助人工智能和這些傳感器,車(chē)輛可以獨(dú)立于任何人類(lèi)駕駛員實(shí)現(xiàn)自主操作。

如何成為一名無(wú)人駕駛汽車(chē)工程師?

丨了解自動(dòng)駕駛的主要模塊

無(wú)人駕駛開(kāi)源平臺(tái)的主要部分包括高精度地圖、定位、感知、預(yù)測(cè)、規(guī)劃和控制。

高精度地圖:介紹無(wú)人駕駛車(chē)的核心模塊。高精度地圖幾乎支持著軟件棧的所有其他模塊,包括定位、感知、預(yù)測(cè)和規(guī)劃。

定位:討論汽車(chē)如何確定它所處的位置。汽車(chē)?yán)眉す夂屠走_(dá)數(shù)據(jù),將傳感器感知內(nèi)容與高分辨率地圖進(jìn)行對(duì)比。這種對(duì)比使汽車(chē)能夠以個(gè)位數(shù)厘米級(jí)精度進(jìn)行自定位。

感知:了解無(wú)人駕駛車(chē)如何感知這個(gè)世界。深度學(xué)習(xí)使一個(gè)重要且強(qiáng)有力的感知工具,卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成深度學(xué)習(xí)分支,對(duì)感知任務(wù)至關(guān)重要,如分類(lèi)、檢測(cè)和分割。這些方法適用于幾種不同無(wú)人駕駛車(chē)傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)源,包括攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。

預(yù)測(cè):學(xué)習(xí)幾種不同的方式,用于預(yù)測(cè)其他車(chē)輛或行人可能如何移動(dòng)。一種方法成為遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可對(duì)其他物體隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤,并使用該時(shí)間序列數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái);規(guī)劃課程將涵蓋如何將預(yù)測(cè)與路線相結(jié)合,以生成車(chē)輛軌跡。

規(guī)劃:涵蓋如何將預(yù)測(cè)與路線相結(jié)合,以生成車(chē)輛軌跡。你將了解到 Apollo 用于自動(dòng)駕駛車(chē)路徑規(guī)劃的幾種不同方式。

控制:講解自動(dòng)駕駛車(chē)是如何使用轉(zhuǎn)向、油門(mén)和制動(dòng)來(lái)執(zhí)行規(guī)劃軌跡,我們將闡述幾種不同類(lèi)型的控制器,類(lèi)型從簡(jiǎn)單到愈加復(fù)雜,而性能卻從弱到強(qiáng)。并掌握 Apollo 中不同類(lèi)型的控制器。

我們將在后續(xù)課程中為大家具體詳述以上模塊。

丨了解無(wú)人車(chē)的工作原理

無(wú)人駕駛車(chē)包括五個(gè)核心部件:計(jì)算機(jī)視覺(jué),傳感器融合,定位,路徑規(guī)劃以及控制。

核心部件的運(yùn)作流程

計(jì)算機(jī)視覺(jué):通過(guò)攝像頭圖像弄清楚我們周?chē)氖澜缡窃鯓拥摹?span id="kycsy0mg" class="bjh-br">

傳感器融合:合并來(lái)自其他傳感器的數(shù)據(jù),如激光和雷達(dá),從而更加深入地了解我們周?chē)沫h(huán)境。

定位:只要我們對(duì)周?chē)氖澜缬辛松羁痰睦斫猓涂梢允褂枚ㄎ粊?lái)精確地確定我們?cè)谀莻€(gè)世界所處的位置和環(huán)境。

路徑規(guī)劃:繪制這個(gè)世界的路線,幫助我們到達(dá)我們想去的地方。

控制:為了讓汽車(chē)沿著我們?cè)诼窂揭?guī)劃期間建立的軌道行駛,我們?cè)撊绾无D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)、踩油門(mén)、踩制動(dòng)器。

通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和傳感器融合,我們就會(huì)得到一幅關(guān)于我們周?chē)h(huán)境的豐富畫(huà)面,并可以使用定位來(lái)精確地確定我們?cè)谶@個(gè)世界所處的位置和環(huán)境,然后使用路徑規(guī)劃來(lái)繪制一條通過(guò)這個(gè)世界到達(dá)目的地的路徑,通過(guò)控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)、打開(kāi)油門(mén)、然后踩制動(dòng)器,沿著該軌跡行駛并最終移動(dòng)車(chē)輛。

所以說(shuō),只要我們知道了這個(gè)世界是什么樣子的,以及如何測(cè)量它,就可以將這些信息結(jié)合在一起,從而得到一個(gè)關(guān)于我們周?chē)h(huán)境的豐富畫(huà)面。下一步就是在那個(gè)環(huán)境中定位自己,準(zhǔn)確度要精確到一位數(shù)厘米級(jí)別。

從本質(zhì)上講,其他一切無(wú)人車(chē)都是這些核心功能更復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)。


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