优化传感器形状，自动驾驶汽车降阻提效的新密码
由于信息技术和人工智能的快速发展，自动驾驶汽车正在蓬勃发展。如果你注意自动驾驶出租车在路上，你会发现它的身体配备了各种传感器，包括激光雷达、毫米波雷达、高清相机等，这些传感器通常安装在车顶、车身两侧和前后保险杠，作为自动驾驶汽车的“眼睛”和“耳朵”，以实现全面的环境感知。然而，这些传感器往往体积大、体积大，会阻碍汽车有效地穿越周围空气。这种障碍会迫使汽车消耗更多的能量来加速，最终影响汽车的整体行驶里程。然而，鉴于自动驾驶汽车的发展现状，研发人员更注重实现车身传感器的功能，而不是空气动力学。▍空气阻力：自半个世纪以来，汽车制造商一直在努力调整车身设计，以抵抗空气阻力，即车辆前进时需要克服的反应力。随着时间的推移，汽车产品的曲线变得更加流畅，并增加了弹出前灯、后扰流板和主动进气格栅等新功能，以提高车辆周围空气的流动效率。汽车工程师甚至通过在受控风洞中进行测试来确定汽车的空气动力学性能。低阻力系数的汽车被认为具有更好的空气动力学性能。然而，自动驾驶汽车增加了许多传感器，使对抗空气阻力变得更加复杂。美国无人驾驶出租车公司Waymo表示，每辆无人驾驶出租车周围都安装了29个摄像头。为了创建3D地图，激光雷达传感器更大、更方正，它将向车辆周围的各个方向发射数百万个激光脉冲。研究发现，凸起的屋顶激光雷达传感器显著“延迟了气流分离”，安装在车辆后部和保险杠两侧的多个传感器会形成一对空气涡旋，导致更多的气流分离。换句话说，所有传感器基本上都在一起工作，阻碍气流，最终降低车辆的空气动力学性能。▍武汉理工大学最新解决方案日前在期刊上《Physics of Fluids》研究结果表明，通过改变自动驾驶车辆传感器的结构形状，可以优化人工智能算法，提高车辆的整体空气动力学性能。最后，他们选择降低前传感器的高度，以减少正压区域和阻力，同时降低车顶传感器的前缘，从而产生“减压效应”，减少前空气的直接影响，使气流达到车顶，实现优化组和基本组之间的阻力系数基本相同。研究人员表示，与标准配置的自动驾驶车辆相比，优化版本的总空气阻力降低了3.44%。随着时间的推移，长途驾驶中的这种微小差异会产生显著的效果。结果表明，对车顶传感器形状的微调可以降低自动驾驶车辆面临的空气阻力。作者汪怡平教授说，外部传感器会显著增加空气阻力，特别是通过增加总气动阻力中干扰阻力的比例。考虑到这些因素——传感器之间的相互作用和几何尺寸对干扰阻力的影响，在设计阶段对传感器进行全面优化至关重要。▍空气动力学传感器有助于降低自动驾驶汽车的能耗。目前，自动驾驶汽车公司已经意识到传感器带来的空气动力学挑战。Waymo表示，该公司将战略性地将传感器布置在车辆周围，以最大限度地扩大其视野（FOV）。视野范围对安全至关重要，但这可能与车辆的整体性能和速度相冲突。自动驾驶汽车制造商试图通过微调传感器安装来纠正这个问题，相关公司表示，它已经重新设计了放置在半挂车挡风玻璃顶部的横梁传感器，以减少阻力。“虽然这似乎是一个小的调整，但它可以在车辆的使用寿命内显著提高节能效率。Waymo在一篇博客文章中写道。目前，Waymo、Zoox，而国内萝卜快跑、小马智兴等自动驾驶出租车大多局限于速度慢、非高速公路区域，空气动力学传感器的应用效果相对有限。但在长途自动驾驶卡车的应用中更有效。在长途卡车运输中，即使阻力减小，也能带来更快的交付时间和更少的整体能耗，进而降低自动驾驶汽车公司及其最终客户的成本。随著时间的推移，能耗的降低也有助于进一步提高资源密集型电动汽车电池的利用率。王一平教授认为，展望未来，该项目的研究成果可以为自动驾驶汽车的设计提供参考，提高自动驾驶汽车的行驶里程。随着自动驾驶汽车的普及，这不仅在客运方面，而且在交付和物流应用方面也非常重要。编辑丨杨 朔排版丨郑 莉莉来源Popsci图片来源 原文标题 : 优化传感器形状，降低自动驾驶汽车阻力，提高效率的新密码
查看全文
作者最近更新
-
MEMS传感器：从微型化走向智能化睡前伴科技
04-15 19:22 -
优化传感器形状，自动驾驶汽车降阻提效的新密码睡前伴科技04-13 17:32
-
汽车芯片企业开启战略合作，旗芯微与瓴芯电子协同赋能汽车产业智能化睡前伴科技2024-07-10
传感器专家网 
四方光电 
四方光电Cubic 
评论0条评论