高科技路面标记支持在恶劣条件和偏远地区的自动驾驶

自动驾驶电动汽车在实现可靠性的道路上仍然面临着陡峭的山坡。能源部橡树岭国家实验室和西密歇根大学的研究人员正在共同努力，从汽车外部推动解决方案：嵌入道路基础设施中的传感器和处理。

ORNL 工程师与合作伙伴合作，将低功率传感器放置在反光凸起路面标记中，这些标记已用于帮助驾驶员识别车道。根据ORNL 研究员 Ali Ekti 和 WMU 的主要作者 Sachin Sharma在IEEE Sensors上发表的一篇论文，标记内的微芯片向过往车辆传输有关道路形状的信息。即使车载摄像头或称为 LiDAR 的远程激光传感由于雾、雪、眩光或其他障碍物而变得不可靠，它们仍然有效。

“我们正在努力使自动驾驶功能在更偏远的地区准确和安全，”Ekti 说。“我们正在通过将一个虚拟的基础设施部分转化为具有更多用途的东西来做到这一点。”

该技术不仅提供有关驾驶环境的更准确信息，而且还将一些处理负载从汽车软件转移到基础设施上。这可以节省电动汽车电池电量，延长行驶里程，从而促进更广泛的电动汽车采用。作者在一篇技术论文中称，与领先的摄像头和基于 LiDAR 的自动驾驶技术相比，支持芯片的路面标记可将导航功耗降低多达 90% 。

该技术不仅可以用于未来的自动驾驶汽车，还可以用于当今常见的自动驾驶功能，例如车道辅助。

这项工作是 WMU 领导的一个更大项目的一部分，该项目正在与研究和行业合作伙伴合作开发相关传感器和自动驾驶技术，例如雷达后向反射器、高清测绘、计算卸载和天气传感。西密歇根大学机械与航空航天工程助理教授兼西密歇根大学节能与自动驾驶车辆实验室主任扎卡里·阿舍尔 (Zachary Asher) 表示，西密歇根大学研究人员还使用在封闭路线上行驶的车辆来测量这些技术带来的车辆能源消耗减少情况。

橡树岭国家实验室的研究人员进行了实验，寻找收发器、电池和天线的最佳组合，用于标准道路标记内的传感器封装，以及那些能够承受扫雪机的标记。然后，他们使用了一种通信协议，该协议涉及每秒在特定无线电频谱上跳跃多达 50 次。“它很难被检测到，抗干扰效果很好，成本低，而且不会消耗很多能量，”Ekti 说。对设备进行调整可以确保其电池的更换周期与路面标记相同，通常为一年。

Ekti 的团队创建了算法，在车道标记的 GPS 坐标之间进行三角测量，以重建可行驶区域的图像。一种算法嵌入路面标记内的微芯片中，而解码算法则集成到汽车软件中。

橡树岭国家实验室的研究人员在各种天气条件下以及蒙大拿州一个没有无线接入的偏远国家公园对传感器平台进行了现场测试。他们发现它的传输距离超出了最初的 100 米目标的五倍以上。

“它能传输多远真是太神奇了——越过山丘，在雪地里。这是一件大事，”亚瑟说。“每一步，我们都对这项技术的运行效果感到惊讶，并且我们正在寻找一些非常酷的集成方式。”

当高清地图可能过时时，传感器还可以发出施工区域临时车道变换或关闭的信号。Ekti 表示，标记传感器最终可以传达有关温度、湿度和交通量的信息。该项目团队计划与学生合作，为标记构建一个更小的微芯片，以替代更昂贵的现成产品。

Asher 正在为田纳西州和密歇根州交通部、密歇根州未来交通办公室和查塔努加市等利益相关者规划道路示范。Asher 说，这些政府机构决定在基础设施中实施哪些技术，因此他们参与开发过程至关重要。

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