丰田无人驾驶军车
咱们都知道,俄乌战役打到本日,沙场上无论涌现什么,我们都已经不惊异了。但是吧,最近乌克兰涌现的一款新装备,还是刷新了我们的认知:一辆无人驾驶汽车!
很多人都惊了,啥?高阶智驾技能已经遍及到乌克兰了吗?
▲后方驾驶员
淡定淡定,大家想多了,实在这玩意还远远谈不上智驾,只是个用丰田皮卡改装而成的遥控车而已。
那么,有人驾驶的汽车,是怎么改装成无人驾驶汽车的呢?
首先,我们要明确一点,这种改装实在并不难,一个机电本科生完备搞得定。
▲二战期间德军的“歌莉娅”遥控坦克
一辆汽车,无非就5个须要人工操控的关键功能部件:方向盘、油门、刹车、挂挡、手刹。
要想实现远程遥控,只须要把这5个功能部件的动作,由人的动作,改成遥控动作就行了。
那么问题来了,如何改呢?
如果是过去纯机器动作的老车,这种改装会非常麻烦,须要安装一堆伺服电机和电磁继电器,对各个部件履行物理掌握。
▲一些残疾人利用的汽车上,有刹车和油门的手动改装套件
但是还好,汽车发展到本日,这5个功能部件大部分都已经电子化了,那么只须要跳过原来的机器部分,直接对个中的电子掌握部件下达指令,就能实现电子远程掌握了。
以方向盘为例,过去的方向盘都是机器传动的,你迁徙改变方向盘时,要通过十字万向驱动轴来驱动汽车转向器。
但现在,方向盘已经有了电动机械式助力转向系统(EPS),取代了原来的液压助力系统的液压泵、液压管路、转向管柱阀体等构造,可以直接将电机产生的助力通报到转向系统上。
以是,完备就可以在EPS系统上做文章,把原来的电动助力系统,接上遥控模块。这样遥控模块依据遥控转向盘的扭矩、迁徙改变方向和车速等数据,向伺服电机发出掌握指令,使伺服电机输出相应大小及方向的扭矩,这样不就能远程掌握方向了?
还有电子油门系统,紧张由油门踏板、踏板位移传感器、ECU(电子掌握单元)和油门实行器四大部分组成。当司机踩下油门踏板时,踏板位移传感器会实时检测踏板的位移量,并将其转换为电旗子暗记。这个电旗子暗记会通报给ECU,ECU根据这个旗子暗记以及车辆当前的状态(如车速、发动机转速等)来打算所需的油门开度。
既然如此,我直接将遥控模块接入ECU,就能实现远程用电子旗子暗记来掌握油门了。
同样的道理,过去的刹车,由助力器、真空泵等液压机器部件组成,而现在呢?已经有了线控刹车,由电旗子暗记驱动液压系统产生刹车力,由于电驱动相应更快,以是制动效果更加灵敏。
那么变速箱怎么办呢?不用担心,现在也有了电子无级变速(E-CVT)变速箱,E-CVT实在并不是传统意义上的齿轮变速箱,而是领悟了电机,太阳轮与1号电机相连,行星架与发动机飞轮相连,齿圈同时与2号电机和E-CVT输出轴相连,通过掌握1号和2号电机,就能实现发动机飞轮端输入轴和齿圈输出轴之间传动比的连续变革。
E-CVT事情事理并不繁芜,但电控单元的机电折衷逻辑较为繁芜,以是同样须要ECU的预设参数来实现丝滑变速。
至于手刹嘛,那就更不是问题了,电子手刹系统已经遍及很多年了。此外像雨刮器、车灯、双闪以及转向灯等功能,都可以电子化掌握。
以是,当方向盘、油门、刹车、挂挡、手刹都实现了电子掌握的时候,只须要加装一块工控板统一折衷各个别系的电旗子暗记,就能实现汽车的遥控驾驶。
▲乌军对丰田车的改装
遥控站的设计也非常大略,直接买一套游戏厅中常见的仿照驾驶平台就行了,只须要将动作转化为电旗子暗记,接入遥控设备就行。
▲乌军无人车的后方驾驶员
而且由于电子系统省去了机器传动的延迟,遥控者可以更加快速地掌握汽车,乃至还能根据算法实现一些赞助驾驶功能,实现定速巡航、自动避障、车道保持等等。
汽车掌握的问题办理了,那么如何通信呢?
毕竟,汽车上的摄像头的图像,要上传到遥控站,而遥控站做出的遥控动作,也须要下行到车辆的工控板上,这一通信系统必须知足高相应、低延迟,否则你看到前面有一个坑,可能是1秒前的图像,等你做出动作通报到车上,又是1秒,那时候车早就掉坑里了。
这个时候,很多人想到了大疆无人机,没错,大疆无人机要办理的同样是图传和指令下达的问题。大疆是怎么办理的呢?
玩过大疆的都知道,大疆的设置中有个频段选择,可以选择2.4 GHz或者5.8 GHz频段。
一样平常来说,2.4G是最常见的频段,具有高速传输和遥控间隔远的特点。但同样是由于太常见了,城市里到处都是2.4G的设备,以是被滋扰的可能性比较大。那么5.8G呢?由于5.8G的设备少,而且利用信道比2.4G多,因此被滋扰的可能性也比2.4G低。
当然,空间无线衰减与频率呈反比,频率越高,相同间隔相同发射功率的衰减越大,因此5.8G的利用间隔相对2.4G会近一些。
如果在开阔地纯挚用无线电遥控的话,2.4G的遥控间隔差不多可以在800米旁边,而5.8G的遥控间隔就只有500多米了。
但是,这点间隔,对无人机来说,还是太短了,以是大疆又开拓出了4G模块,大略来说便是从过去的直接遥控,变成了由基站进行中继遥控,理论上只要电够,基站覆盖多远,大疆就能飞多远。
有网友曾经测试过4G超远间隔翱翔,飞到20公里还是没问题的。但是,这种模式放在乌克兰,恐怕就弗成了。
既然是军用车辆,那肯定是荒山野岭都要跑,谁能担保时时处处都有4G旗子暗记?
这个时候,曾经重创俄罗斯黑海舰队的自尽无人船给了乌军启示。
▲乌军的自尽无人艇
乌军是如何实现几十公里外遥控无人船偷袭俄罗斯兵舰的?不便是由于无人船上面顶了一块星链的旗子暗记吸收板子么?
这样一来,别说在乌克兰了,哪怕远在美国,也一样能通过星链对上万公里外的无人船进行遥控。
同样的道理,只须要将无人车上面装一块星链的吸收端,就能通过星链网络对车辆实时进行遥控了(当然也带来了黑客入侵的风险)。
根据乌克兰媒体透露,这种改装只需10000美元(约7万公民币)。如果须要的话,乌克兰大街小巷的汽车,都可以改装成无人驾驶汽车,到前哨运物资、拉伤员,乃至装上炸药对俄军发起自尽式打击。
不过提及来,这个改装本钱还是高了,这紧张是由于改装平台是燃油车,各个掌握电路都须要单独的连接和调试。
▲无人驾驶出租车已在中国多个城市进行测试
如果是电车的话,其操作已经完备电子化了,你乃至可以不用改电路,直接把车载电脑刷一个自己编写的遥控系统,再接上星链,就基本搞定了,连1000美元都用不上。
说实话,乌克兰这次无人车改装,从技能角度来说,并不前辈。
为啥?由于100多年前,就有过类似方案了。
1921年的时候,美国军方的Raymond E. Vaugha在俄亥俄州代顿市的街道上展示了一辆无线电遥控的汽车,当然,这辆车是电驱动的。
而1925年的时候,前美国陆军前工程师Francis P. Houdina在一辆1926钱德勒汽车根本上,改装出了一辆无线遥控汽车,车辆的后座上安装了无线电吸收天线,并配置了一系列小型电动机实行对汽车的掌握。
当然,由于当时没有图传技能,遥控的人须要坐在无人车后面的一辆车上,替无人车看路,来做出转向、刹车、加速器、按喇叭等动作。
而现在乌克兰的无人车,无非也便是增加了个图传模块和电控系统罢了。
那么,明明不前辈,为什么乌克兰还要大搞无人车呢?
这和当前乌克兰沙场的分外形势有关。
战役打到现在,俄罗斯和乌克兰军队都在大规模利用廉价的一次性无人机,这种无人机因此小博大的典范,只须要几百美元,就能击毁几百万美元的装备,更能低成本地消灭对方有生力量。
▲目前俄乌沙场上的自尽无人机,都是3D打印和士兵组装的廉价机,并非昂贵的大疆无人机
以是对双方来说,如何降落军事装备本钱,如何减少职员伤亡,就成了必须考虑的事情。
俄军的方案,是采购大量摩托车和电动滑板车,通过化整为零的办法,减少无人机打击的单次丢失。同时采购中国廉价的农用车,就算炸了,也不过一两万美元而已,比较百万美元的装甲车,已经算是便宜很多了。
▲俄军利用中国山东的某款全地形农用车,俗称“山东猫”
而乌军呢?走的是另一条路线,无人化。
据美国期刊《商业底细》宣布,乌克兰军队正在对称之为“铁兵”的多种型号地面无人车进行测试。这些安装了枪支、炮塔或炸药的无人车能够充当工兵、侦察兵、火力平台和后勤助理,进而有效减少职员伤亡。
但是,这种专门研发的无人车,上面的零部件显然都是定制货,价格昂贵,一辆车没有个十万美元是下不来的。
▲乌克兰正在研发的无人战车
既然无人车也是花费品,为什么不拿烂大街的民用品汽车来改装呢?毕竟改装本钱只要1万美元,技能成熟后,降到2000美元也不是不可能(毕竟本钱大头是那个星链终端,真正用来改装的工控板没几个钱)。
那么,乌军就可以利用西方国家声援的大量二手车,批量改装成无人车来实行沙场救护、物资运输等任务,就算被俄罗斯无人机给炸了,也不会伤到人。
这大概是兵力濒临枯竭的乌克兰,没有办法的办法了。
只是,乌克兰显然还是选错了改装平台,选什么丰田皮卡嘛,该当选丰田氢动力汽车啊!
那么大一个氢气罐子,拿来玩自尽式打击的话,连炸药不都省了么?!