自动驾驶玩漂移，蛇皮走位何其骚！斯坦福最新研究：《头文字D》无人车版来了
十三 鱼羊 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
轮胎剧烈摩擦着地面，烟雾在车辆疾驰的路径上留下长尾。急速过弯的声响，让人回想起秋名山上因漂移而热血沸腾的那些夜晚。
当这辆车向镜头驶来，你以为它要失控侧滑出跑道，后一秒它却连续漂移，完美过弯。
身过之处，没碰倒一个锥桶。
那一刻，你可能以为驾驶它的不是一个人。
没错，驱动这辆连外形都神似AE86的汽车蛇皮走位的并非人类。它是一辆斯坦福大学动力设计实验室训练的自动驾驶汽车，名叫MARTY。
漂移若闲庭信步。
车的外观也像极了《头文字·D》里藤原拓海的那台。
同样，坐在自动驾驶车里玩漂移的人，可能也很容易吐。
这项研究的目的并不是为了炫技，而是为了提高自动驾驶在遇到危险情况下的应急能力。
连专业赛车手都对MARTY赞不绝口。2015 Formula Drift世界冠军Fredric Aasbo就指出，MARTY完成连续过弯等等高难度动作时，展现出的敏捷度和精确度，令人印象深刻。
网友则惊呼：
这款自动驾驶的DeLorean带来了专业漂移赛车手可以做到的绝技！
也有网友表示：
控制理论进入机器学习领域后，有趣的事情正在发生。
超越极限，自动漂移
对人类赛车手来说，像《头文字D》里的比赛或者表演，是考验赛车手能力的一种方式。
而在大多数的自动驾驶车辆在设计的时候，只能处理较为简单的驾驶情况。
例如与其它车辆保持一定距离等。
斯坦福大学机械工程学教授 Chris Gerdes 表示：
我们正在努力让自动驾驶能够处理像“紧急制动”或者“冰面”这样的情况。
我们希望开发能够利用轮胎与路面之间所有摩擦力的自动驾驶汽车，使汽车免受伤害。
训练自动驾驶汽车，让它学会漂移就是解决问题的好办法。
试想一下，车辆行进的方向和车头方向不一样，并且还得踩着离合配合着换挡杆，人类司机面对这种情况可能已是一脸懵逼。
一般汽车也会阻止车辆进入这种状态。
然而漂移，却能让汽车通过非常狭窄的道路，并且不碰撞任何障碍物。
MARTY项目负责人 Jonathan Goh 表示:
通过漂移，我们可以得到驱动物理学的两个极端例子。
如果我们能在最安全和最不安全的情况下，很好的控制自动驾驶车辆，那么控制其他状态下的自动驾驶车辆也会变得相对容易一些。
打造“自动·头文字D”
这项研究始于2013年。一开始，MARTY只是一辆普通的1981 DMC DeLorean。
论文作者之一、斯坦福大学汽车研究中心（CARS）主任Chirs Gerdes介绍说，Delorean本身转向动力不足，很难做到漂移。
但到了2018年5月，它完全面目一新：
- 700V / 300kW / 20kWh的Renovo.auto电动传动系统，带前后锂电池组。
- 定制的前后悬架和立柱，增强了弹簧刚度 / 阻尼协调性，增强了MARTY承受更强结构载荷的能力。
- 完整的防滚架，斗式座椅和六点式安全带，这改善了安全性能。
- 线控转向系统 + 升级的转向齿条和转向范围，大大改进转向问题。
- 大刹车 + 线控独立弯角刹车。
- 用于运动测量的集成双天线RTK GPS-IMU单元。实时汽车控制计算机，以及基于Linux的辅助计算网络。
MARTY没有配备激光雷达。它依靠车顶的一对GPS来追踪汽车的位置，误差在1英寸范围内。
自动漂移的实现，靠的是lead-lag控制器框架。有了这一控制器，MARTY可以根据车辆速度矢量的旋转速率来跟踪路径，同时用偏航加速度来稳定侧滑。
而后，结合非线性模型反演和低轮速控制，就能获得实现漂移所需的状态导数。
并且，早在2015年6月，MARTY就完成了首次自主漂移。
不过，当时的实验设置要简单得多，只是围绕一个锥桶完成漂移操作，没有更多限制。
斯坦福团队
MARTY的项目负责人，是斯坦福动力设计实验室在读博士Jonathan Goh。
△Jonathan Goh
Goh本科毕业于普林斯顿大学，2012年进入斯坦福，开始自动驾驶汽车控制系统的研究。
他的导师，也是另一位论文作者，是斯坦福大学机械工程学教授、斯坦福大学汽车研究中心（CARS）主任，及斯坦福动力设计实验室主任Chirs Gerdes。
△Chirs Gerdes
据说，不上课的时候，学生们经常能在赛车场上发现他——正与学生们亲自试乘最新技术加持的原型车。
而此番坐在Goh副驾驶座上的，是斯坦福动力设计实验室的另一位博士生，Tushar Goel。
△Tushar Goel
参与MARTY项目的还有几位斯坦福大学的硕士生、本科生，他们是Philli Giliver，Shannon McClintock，Michael Carter，Joe Sunde，Arni Lehto和Wyles Vance。
传送门
论文：
https://asmedigitalcollection.asme.org/dynamicsystems/article-abstract/142/2/021004/1066044/Toward-Automated-Vehicle-Control-Beyond-the?redirectedFrom=fulltext
MARTY项目主页：
http://jongoh.webfactional.com/projects/beyondthelimits/marty
斯坦福博客：
https://news.stanford.edu/2019/12/20/autonomous-delorean-drives-sideways-move-forward/
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