同类型赛车项目历程 - SUSTC-XLAB/FormulaE GitHub Wiki

瑞士苏黎世联邦理工学院

2017年8月份，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）工程专业学生曼纽尔·丹格尔（Manuel Dangel）和队友在德国霍根海姆赛道巡视赛道时发现，他们用来绘制赛道地图的电脑化独轮手推车出现了故障。

方程式学生无人驾驶赛车包含多项内容。按照比赛规则，各参赛队伍可以用半小时的时间巡视赛道进行测量，获取一些对编程无人车可能有用的数据。丹格尔介绍称，因为比赛要完成10个连续单圈赛道竞速，所以比赛的基本策略就是让赛车沿着提前绘制好的地图行驶。也就是说，如果参赛队伍在赛前不能完成赛道地图的绘制，那么比赛就会变得更加困难。

       **瑞士苏黎世联邦理工学院参赛车辆—Flüela   **          

丹格尔所在队伍的参赛车辆叫做「Flüela」，取自著名的阿尔卑斯山隘。这辆赛车曾经参加过2015年学生方程式电动赛车比赛，作战经验丰富。它装备了两种类型的“眼睛”：激光雷达和摄像头，还有其他多种测量其地面速度的手段。 「Flüela」依靠两种方式进行导航：一种是按照预先绘制好的地图行驶；另一种就是在前几圈内由赛车自行绘制地图，不过这需要赛车更慢地行进并配有可靠的传感器。

赛车如要自行绘制地图，就必须使用激光雷达来区分交通锥的三角形底座，并确定交通锥之间最合适的行驶路径。实际操作比听起来还要难，激光雷达无法对颜色进行探测，而赛道左右两侧却是由颜色相异的交通锥来区分的。于是，丹格尔团队不得不编写概率树，如下图所示。人类分辨交通锥很容易，不过电脑要是去分辨交通锥，就会把交通锥与背景中的物体混淆，如草丛。赛道上的积水也会反射出交通锥的图像，这会让赛车误以为交通锥是在地面以下，这就有些让「机器」不知所措了。无人驾驶赛车虽然需要靠“眼睛”捕捉路况，但是更多的是靠计算机“大脑”处理路况数据。

     ** 丹格尔团队为「Flüela」编写的概率树    **   

丹格尔团队意识到他们无法预先为无人车绘制地图时，他们激活了赛车上所谓的“探路”模式，该模式下赛车可以自行勘察交通锥。“探路”模式有一套独立的光学摄像系统支持，该系统可以检测交通锥的颜色并与激光雷达探测的结果进行交叉核查。丹格尔表示，该系统借鉴了苏黎世联邦理工学院为一架无人机编写的ETH算法，这架无人机与丹格尔团队没有关联。

虽然激光雷达和摄像头算法都可以帮助赛车定位正在绘制的地图上的相对位置，但是准确的地面速度才是纠正激光雷达旋转和空间运动的关键因素。丹格尔表示，实验车中，制造商倾向于使用光学地面传感器，原理类似于大家使用的光学鼠标。不过本次比赛中的一些团队则使用了差分GPS，它可以将地面信号与卫星信号进行比较，从而实现在空间中定位赛车。但是，这两种方式都不适用于量产车型，真正的车辆必须要具有独立判断能力，能够与环境变化保持协调性。丹格尔说：“我们必须在此之间得出一个折中方案。”

所以，丹格尔的车队最终采用了轮速传感器，不过由于赛车车速过快，在轮胎抓地加速和转弯时，汽车轮胎的橡胶容易燃烧。换言之，汽车本身移动的速度和车轮意在实现的速度不匹配。在这种情况下，丹格尔的车队决定禁用汽车的牵引力控制，如此一来他们将轮速传感器配合惯性测量单元使用。这样一来，赛车速度信息足够透明，满足了激光雷达的测量需求，保证了赛车能保持在赛道上运行。最终「Flüela」拿下本届方程式学生无人驾驶赛车的冠军。

苏黎世联邦理工学院车队选择的折中方案意味着他们的赛车并不是速度最快的，但却是唯一能跑完全部赛道的赛车。获得第二名的车队没有选择绘制赛道地图，而是装备了一种“避障系统”。每每看到像是鬼影一样的交通锥时，这辆赛车都会停两次。赛事组织方即使缩短了之前设定的交通锥间的距离，这也无济于事，而一些车队采用的算法并不能帮助其参赛赛车通过狭窄赛道。

此般复杂性意味着无人驾驶赛车要想实现追逐竞技的状态还需时日。

合肥工大推出首代无人驾驶方程式赛车

央广网合肥9月23日消息（记者刘军 通讯员夏瑞）记者从合肥工业大学获悉，随着2017年中国大学生方程式汽车赛的日益临近，合肥工业大学日前正式推出由该校师生自主设计、制作的第八代汽油机方程式赛车、第五代纯电动方程式赛车和第一代无人驾驶方程式赛车。

据了解，合肥工业大学大学生方程式赛车创新团队旨在参加大学生方程式汽车大赛相关赛事，现有越影、云电、睿智三支车队。合肥工业大学越影车队作为安徽省目前唯一参赛的油车队，在“中国大学生方程式汽车大赛”中屡获佳绩。合肥工业大学云电车队现拥有队员60余人，其每年都会自主设计制作出一辆纯电动车方程式赛车参加国内、外赛事。合肥工业大学睿智智能车队是针对中国大学生无人驾驶方程式大赛新成立的车队，其口号是“更安全，更精准，更创新”。

睿智车队技术总监方涛介绍，合肥工业大学新发布的第一代无人驾驶赛车是基于云电四代赛车改造而来，在环境感知层、智能决策层、执行控制层均有技术革新。“环境感知层相当于赛车的眼睛，是由激光雷达、摄像头和高精度GPS组成；智能决策层相当于赛车的大脑，处理眼睛接收的信息进而分析处理；执行控制层相当于四肢，用于横纵向控制。”方涛介绍说，“多数无人驾驶赛车都是以激光雷达感知环境为主，但我们这款赛车采用了以摄像头为主的摄像头、激光雷达、差分GPS数据三者融合的技术方案，大大提高了判断障碍物大小和位置的精准性。”

此外，越影第八代赛车已经历了近一年的精心打磨，越影车队技术总监张志先介绍说，今年新设计制作的越影八代在底盘部分采用了新的材料和结构设计，在驱动部分使用了曲面翼设计，在动力总成部分同样进行了创新。“我们的百米加速可以达到4.2秒，而且底盘有全新的数据采集系统，搭载自制仪表，能更客观地体现底盘的相关数据。”张志先说。

而云电第五代赛车的技术创新主要体现自组三元聚合物锂电池、数据采集无线发送、全套空气动力学套件、横向稳定器及第三阻尼四大方面。云电车队技术总监齐兴华介绍说，“今年，我们在轻量化、赛车稳定性与动力性上做出了突破，采用了新的结构来减重，同时加装了侧翼，应用双电机独立驱动。”整个云电五代花费了3个月设计、4个月加工、3个调试，除去电动机，全车90%的零件都由团队成员手工完成。

转自 “央广网” https://baijiahao.baidu.com/s?id=1579339912476834616&wfr=spider&for=pc