探地雷达如何确保自动驾驶车辆安全行驶？

当其它传感器在雨雪天气失效时，WaveSense的探地雷达（ground-penetrating radar）可以确保自动驾驶车辆安全行驶

科技即使发展到今天，未来的自动驾驶汽车在短期内还是无法应对降雪天气。略显尴尬的是，当自动驾驶系统已经被认为足以在充满不确定性的交通环境导航车辆，改善人类感知的不足时，这仍然是该领域公认的难题。在美国波士顿，NuTonomy公司与城市规划官员合作对自动驾驶汽车进行了道路测试，结果发现雪和海鸥是影响路测的两个最大障碍。“雪不仅会改变了车辆的牵引力，也影响了车辆摄像头和其它传感器对道路的感知，”世界经济论坛（World Economic Forum）和波士顿咨询集团（Boston Consulting Group）的一项研究得出的结论称。当地的海鸥似乎胆子很大，根本不受NuTonomy安静的电动汽车所影响，它们降落在街道上就可以轻易的“逼停”自动驾驶车辆。工程师通过使车辆缓慢蠕行来吓走海鸥。但是，现在还没有解决方案来应对波士顿的大雪。

WaveSense的探地雷达可以探测各种驾驶环境

迄今，利用公共街道和私人设施已经在对数百辆自动驾驶车辆进行测试，经过多年的路测，即使是最好的自动驾驶系统，仍然在和恶劣天气做“抗争”。无人驾驶技术下一阶段的最终障碍，可能不是来自算法和人工智能，而可能是雾、雨或雪等恶劣天气。WaveSense“另辟蹊径”，无惧雨雪的探地雷达解决方案据麦姆斯咨询报道，一家位于波士顿的创业公司WaveSense，正在开发一种有望解决这类天气难题的方案。WaveSense的方案避开了风雪交加的路面，而是构建了一种雷达系统来扫描路面以下的区域，那里根本没有雪。

WaveSense开发的一组探地雷达传感器像滑板一样固定在车辆底盘下方，可以扫描地下10英尺（约3米）的区域，以显示地下的土壤、水、植物根茎和岩石细节。一旦WaveSense完成了整个道路的扫描，它就能创建了一张路面以下地层的地图，就像地层的“指纹扫描图谱”，能够以几厘米的精度实现车辆的定位。探地雷达并不是一项新技术，考古学家和地理勘测人员一直在应用。WaveSense声称它们是第一个利用该技术定位地面物体的厂商，能够对以65英里/小时（约104千米/小时）的速度移动的物体进行定位。WaveSense专注于使自动驾驶汽车能够在任何天气下保持在道路上行驶，而摄像头、雷达或LiDAR（激光雷达）等其他传感器则负责感知交通状况、交通灯和路上的行人。“迄今为止，自动驾驶行业一直站在人类的角度，专注于复制人类的驾驶方式，”WaveSense首席执行官Tarik Bolat表示，“我们其实应该换个角度，从零开始。”

4D新视角目前的自动驾驶方案试图通过模仿人类视觉和感知来重建完美的“类人”驾驶员。但自动驾驶车辆可以且必须比人类驾驶员更安全。WaveSense的探地雷达不是模仿人类的视觉驾驶，而是帮助自动驾驶车辆看到人类无法感知的部分，位于地下的状况。

探地雷达可以实现全新的视觉维度。利用地表以下的探测数据，补充地上摄像头和LiDAR传感器数据，将帮助自动驾驶汽车在驾驶决策时，拥有更完整的环境感知。安全是自动驾驶领域的第一要务。融合多种独立的方案（摄像头、雷达、LiDAR、GPS/INS到探地雷达），是确保系统更稳健的最佳方法。目前，该公司仅在种子轮接受了来自Rhapsody Venture Partners风险投资的300万美元投资，并和两家客户签约，在其自动驾驶车辆上测试探地雷达传感器。WaveSense暂未透露这两家公司的名称。如今，自动驾驶车辆主要依赖GPS、传统摄像头、雷达和LiDAR等传感器技术。LiDAR利用从附近物体和行人反射的激光来实现环境感知。摄像头在雾或大雪天基本无法发挥作用；LiDAR传感器发射的激光在雨或雪天会发生严重的反射和散射，从而影响性能；GPS连接经常会速度慢或不稳定；而雷达在障碍物识别方面有欠缺，很难分辨障碍物到底是行人还是海鸥。

WaveSense技术源自美国军方

WaveSense的探地雷达技术源自MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室），最初为美军2013年在阿富汗的军事应用而开发

WaveSense大部分的研发成本已经由美国军方覆盖了。该公司源自麻省理工学院的林肯实验室——一家由联邦政府资助的研发中心，主要从事国防相关的研究工作。美国陆军多年来一直在使用探地雷达探测地雷。WaveSense现任首席技术官Byron Stanley，大约在2009年研究装甲卡车的自动驾驶系统时，开始研究探地雷达。他在麻省理工学院的研究团队于2012年展示了一款军用原型产品；一年后，它们被安装于美军军用卡车的保险杠中，在阿富汗的偏远地区中驰骋。拉吉斯坦沙漠的道路看起来非常像充满积雪的地形，这个问题在2月几乎每个下雪的美国城市都很普遍。

WaveSense表示，它已经为民用领域做好了准备，并已经将探地雷达硬件尺寸进行了一定程度的缩小。目前，这款产品的外观长5英尺（约1.5米）、宽2英尺（约0.6米）、高3英寸（约7.6厘米），预计在未来几个月会推出尺寸更小的版本。最终，在需求充足的情况下，其价格可能会降到100美元左右。这个冬季，WaveSense将在波士顿地区忙于测试其探地雷达传感器。一个充满积雪的冬天，甚至调皮的海鸥，将有助于产品开发。“最终，我们预期这款探地雷达将成为每辆自动驾驶汽车的标配，”WaveSense的Bolat说。