【艾睿故事】半自动驾驶（SAM）技术提升移动性

半自动驾驶（SAM）

技术提升移动性

山姆是前印地赛车联盟车手。他共完成27次职业亮相，并于1999年在拉斯维加斯赛道（Las Vegas Motor Speedway）中获胜。2000年1月6日，山姆在奥兰多的沃尔特迪斯尼世界赛道（Walt Disney World Speedway）上练习跑圈时撞车，导致脊髓严重受伤。随后他被诊断为四肢瘫痪。2001年，山姆创立了施密特-彼得森车队（Schmidt Peterson Motorsports）。他的车队，现在被称为Arrow McLaren SP车队，赢得了12场印地车比赛的冠军，并赢得了2011年和2016年Indy500大赛杆位。

尽管他成为了车队所有者和商人，但这与驾驶赛车是无法相提并论的。因此2013年，山姆同意与艾睿电子工程师团队合作。该团队决心帮助山姆实现梦想——让山姆再度驾驶赛车。

2013年6月，艾睿电子工程师与航空系统、飞行医学和脊髓损伤医学专家合作，将一辆带有电子设备的雪佛兰科尔维特（Corvette）改装成为半自动驾驶汽车，使其能够通过头部运动安全地高速行驶。这就是半自动驾驶（SAM）项目。

在该项目的第一年，艾睿、Ball Aerospace、Falci自适应车队（AdapTIve Motorsports）和空军研究实验室的创新者将独立的转向、加速、制动和GPS导航控制装置集成到一个无缝系统中。这些创新者们在不到一年的时间里，就将山姆看似无法完成的梦想变成了现实。

Arrow携手合作伙伴开创了一套系统，让赛车手戴着一顶装有8个红外传感器的赛车帽。传感器可以连接到摄像机，合成的系统则能够实时追踪驾驶者细微的头部运动。驾驶者通过注视他想前进的方向实现转向控制。处理器将来自摄像机和传感器的数据传输至方向盘上的旋转执行器。

要实现加速，驾驶员需把头往后仰，轻敲头枕，指挥汽车以每小时10英里的速度加速。汽车通过连接在油门踏板上的旋转执行器做出直接响应。要实现刹车，驾驶员需咬下传感器，对应的指令会传到刹车踏板。

最初的测试显示，该系统工作正常，但在日出和日落时遇到了一些问题。日出日落时段，太阳低悬在地平线上，对红外摄像机造成了干扰。给车窗上色会挡住足够的光线，使系统在任何情况下都无法正常工作。而最初的相机没有捕捉到足够的头部运动范围，无法在急转弯时转向。

开发红外摄像系统只是第一步。将这些传感数据转化为实际的汽车行动需要一些创新。在版本1.0中，艾睿电子团队设计了一个中央处理器，可以解读摄像头信息并控制连接在油门踏板、制动踏板和方向盘上的旋转执行器。在版本2.0中，中央处理器和系统集成已经升级。

在2.0版本中，艾睿电子和技术合作伙伴飞思卡尔半导体公司升级了红外摄像头，以响应驾驶员更加细微的头部运动。

加速与制动控制集成在一个单口装置内，可提供更为逼真的“踏板”响应，指令转换得到优化。现在驾驶员能够控制左右急转弯，即便是在上坡下坡，或者在更为复杂的道路上行驶。

2014年5月18日，山姆自2000年事故后首次驾车，在印第安纳波利斯赛道上开出97英里每小时的速度。一天后，他在印地赛道跑了更多圈，最高时速达到107英里每小时。然后在2015年12月，山姆参加了由CXC Simulations组织的iRacing Pro冠军赛。在与使用传统模拟器的健全车手竞争时，山姆使用的是SAM模拟器。在25个项目中，山姆完成了16个，这诠释了SAM技术能够打破障碍和开辟新领域。

2016年6月26日，萨姆·施密特驱车征战海拔14.110英尺的派克峰峰顶。他的驾驶记录成为了一年一度的派克峰国际爬山赛（Pikes Peak International Hill Climb）的特色。这场比赛全程12.42英里，沿途包括156个弯道。他用了15分钟跑完全程，比使用传统控制方式驾驶的最终赢家仅慢了6分09分。萨姆的最高时速是每小时80英里。这是山姆驾驶技能升级和技术提升移动性的最佳体现。

我们完成了具有历史意义的事业。改装2014款C7克尔维特（Corvette）Stingray车型，让四肢瘫痪的资深赛车手可以在赛道上安全驾驶。这就是半自动驾驶（SAM）项目。半自动驾驶汽车。我们已经在赛道上进行了测试，从成功经历中汲取经验，并依据改进的性能对系统进行优化。看看引擎盖下面。

驾驶员戴着一顶安装有八个红外传感器的赛车帽。在车内，四个红外摄像机正对着驾驶员。摄像机和传感器集成一个系统，可以实时跟踪驾驶员细微的头部运动。为完成长滩比赛，我们升级了摄像机。新升级的摄像机拥有更宽广的视野，能够更灵敏的对山姆的动作做出响应。

驾驶员通过注视他想去往的方向来控制车辆——曲线上的顶点就是转弯方向。处理器将来自摄像机和传感器的数据传输至方向盘上的旋转执行器。为长滩比赛改进的SAM汽车项目给予山姆更多自由，并且提升了山姆对“赛道线路”的控制力。这是赛车手在赛道上跑完一圈的最精确、最有效的途径。

在1.0版本中，驾驶员用后脑勺按压头枕中的传感器，让汽车以10英里/小时的速度逐渐加速。在2.0版本中，驾驶员往装有飞思卡尔压力传感器的吹嘴中吹气。该传感器非常灵敏，能够迅速对山姆的指令做出回应。汽车通过连接在油门踏板上的旋转执行器直接做出响应。踩下油门是根据山姆所产生的气压来决定的。这样山姆就可以完全控制加速——从平稳的渐进加速到快速冲刺。

同样，吹嘴里的压力传感器还能用于制动。山姆“吸”一下管子，产生负压，系统将指令转化为制动。新系统也能够让山姆在吸/吹状态之外实现简单滑行

这不仅仅是一个关于赛车的故事。因为赛车不仅意味着跑完一圈赛道或是从A点移至B点。

半自动驾驶项目旨在帮助虽有残疾但具专业赛车手资格的驾驶员重新获得独立、控制能力以及成就感。这项技术打破了障碍，为伤健人士开创了新的生理体验和情感空间。只要一点帮助，我们都能主导自己的生活。

—— 山姆·施密特

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