日本大学正在研发陆上和水上自动驾驶技术

水陆两用巴士不再是罕见的景观，日本人口只有5600人的群马县长野原也在运营一辆水陆两用旅游巴士。一年中有9个月，该巴士都会每日穿行于Yanba大坝。

不过，据外媒报道，日本水陆两用汽车协会（Japan Amphibious Vehicle Association）、埼玉工业大学（Saitama Institute of Technology）、ITbook Holdings、ABIT Corporation和群马县组成的联盟将于12月开始试验全球首款自动驾驶水陆两用巴士。该联盟主要获得了日本财团（Nippon Foundation）的支持，已经筹集了2.5亿日圆（约合240万美元）的资金，可供该项目持续至明年3月。之后，支持者会对项目进展进行评估，预计还会提供更多的资金。

该辆水陆两用巴士是长野原小镇的财产，由一辆改装的卡车结合船底设计而成，可载40名乘客。在陆地上，该巴士采用卡车的柴油发动机，在大坝中行驶时采用独立的船用发动机，时速为3.6海里/时。

埼玉工业大学正在研发陆上和水上自动驾驶技术，此类技术基于用于自动驾驶汽车的开源Autoware平台以及用于改装Joy Cars的控制器而研发。埼玉工业大学自动驾驶技术中心主任Daishi Watabe表示：“Joy Cars是为残疾人设计、由操纵杆控制的汽车。经过改装，配备了执行器和操纵杆控制系统。”

ITbook Holdings公司的经理Tatsuma Okubo是该项目的主管，他表示该款自动驾驶水陆两用巴士的设置如下：装有自动驾驶软件的个人计算机会从各种传感器（包括激光雷达、摄像头和全球导航卫星系统）获取数据，该软件采用一个控制器局域网（CAN bus）将数据传递给车辆运动控制器，后者反过来控制由两个操纵杆控制的Joy System子控制单元：一个用于转向，另一个用于加速和制动。

“基本上，我们的自动驾驶巴士系统用Autoware电子单元的电压数据取代了操作杆接口的电压数据。目前，我们正在研发两套经过改造的Joy Car执行器，用于改造长野原水陆两用巴士，一套用于陆上，一套用于水上。两套都是由陆上执行器改造而来。”

他表示，自动驾驶控制系统将管理四个主要控制领域：车辆进水/出水位置识别、防止船体倾覆的传感器防抖装置、管理周围环境3D视图变化的自定位技术（考虑到大坝的水位会大幅变化）、以及一个基于声纳的避障方案。此外，还会利用AI技术为障碍物探测、自定位和路径规划提供帮助。

当大坝建成时，建筑物和树木都是原来的样子。“考虑到湖水的高度变化达30米，我们必须要能够识别水下的障碍物和浮木，以避免发生碰撞。但是由于透水性差，摄像头不适用，而且激光雷达在水下也不能很好地工作。所以，我们需要采用声纳传感器探测障碍物，并进行路径规划。”

更重要的是，3D视图会随着水位的变化而变化。而且当巴士位于湖中央时，激光雷达将无法反射周围的物体。这意味着，简单的扫描匹配算法无法让巴士实现自定位。因此，需要采用通过实时运动学定位和陀螺定位方案增强的全球导航卫星数据。

目前，该项目面临的最大困难是周期很短，只能从今年12月至明年3月安装和现场测试该款巴士的自动驾驶功能。面临的另一个挑战是，由于风和水流会影响汽车的导航，所以在车辆进入水中以及离开水中时，需要精细地操作车辆，以确保水下的护栏不会对其造成损害。因此，该研究小组正在研发一种精确的控制系统，以控制车辆的方向舵和推进系统。
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