苹果的自动驾驶专利

编译？|?詹姆斯

编辑？|?晓寒

苹果已经开始为汽车行业提供新的思路。

自6月以来，苹果在汽车领域获得了20项新专利，涵盖自动驾驶、智能驾驶舱和智能车身三个方面。

在这份新曝光的专利中，苹果的脑洞也是大开。

其用途与Google Alpha有关？走类似AI技术教机器开车，用长波红外相机等视觉传感器提高激光雷达的效率；？将汽车的挡风玻璃变成AR-HUD屏幕，自动给车外的建筑物编号以方便导航，引入自己的FaceTime视频通话功能，甚至为汽车制作溺水逃生系统…

作为全球市值最高的科技公司和消费电子领域极具影响力的IT巨头，苹果每涉足一个领域，都会带来大量惊人的创新，将产品体验推向新的高度。

虽然我已经放弃了我的泰坦造车计划，转向自动驾驶。然而，近年来，苹果一直在申请各种智能汽车相关的专利。通过这些文件，我们不仅可以看到苹果给业界带来的创新技术和各种奇思妙想，也可以看到这个科技巨头的技术储备有多么强大。

苹果公司今年获得了汽车专利。

今年6月，车东系统报道了苹果今年上半年获得的数十项汽车专利(请参考《解密苹果汽车的70项专利！脑洞太大，特斯拉赶不上)，本文主要解读6月以后获得的新专利。

一、用AI教机器开车？谷歌Alpha？使用相同的技术

在5个月左右的时间里，苹果* * *获得了10项自动驾驶专利，涉及自动驾驶的传感器、通信、控制三大领域。

如今，自动驾驶发展多年，计算设备的计算能力大大提高，但如何控制自动驾驶汽车仍然是个大问题。难点在于如何为自动驾驶汽车做出及时合理的决策。而且路上车辆越多，交通环境越复杂，决策难度越大。

在苹果的专利地图中，苹果描述自动驾驶车辆可以完成自动进出匝道、自动变道超车等驾驶动作。为了完成这些动作，自动驾驶电脑需要完成两个动作:

1，预测即将到来的交通状况，对车辆行驶轨迹做各种规划；

2.从各种方案中选择一个正确的驾驶动作。

这个决策过程和下棋的决策过程很像，所以苹果采用了和Google Alpha的决策过程？围棋是一种类似机器学习的方法，即蒙特卡罗树搜索，已经广泛应用于棋类游戏和开放游戏中。

当车辆进入自动驾驶状态时，可以根据交通状况规划一定时间范围内的车辆动作，包括加速、减速、变道等。这些动作可以通过蒙特卡洛搜索树生成。

蒙特卡罗树搜索的四个步骤

蒙特卡洛树搜索的一个循环包括四个步骤，即选择、扩展、模拟和反向传播。从根节点R开始，向下逐渐推导出子节点。每个子节点就是车辆的状态，连接子节点和父节点的边代表车辆的动作。

比如车辆可以选择从根节点R到子节点L的决策，如果成功，可以继续从L扩展到E，到E节点后会采用随机选择的方式继续向下决策，进入仿真流程。这个自动驾驶过程结束后，系统会从底层子节点反向推导到R，让机器不断学习，变得更强大。

专利中蒙特卡罗树搜索的图解

在实际应用中，苹果的决策过程更加复杂。通过为不同的蒙特卡罗树搜索模型提供记录的车辆动作、来自仿真的动作和收益，强化学习策略神经网络和监督学习值神经网络中的蒙特卡罗树搜索可以分别增强广度和深度。

事实上，控制自动驾驶车辆的方法不仅仅是机器学习，还有随机技术和确定性技术，最终输入决策过程的是三者的混合计算结果。

综上所述，自动驾驶汽车在进行运动决策的过程中，可能会遇到随机动态的环境、无限的空间、潜在的巨大视野以及实时性的限制。这些因素导致自动驾驶汽车不能在道路上自由行驶，而是依赖于自动驾驶计算机的计算。

第二，传感器在一起？激光雷达可以看得更清楚。

自动驾驶车辆也离不开各种传感器设备。对于高水平的自动驾驶，激光雷达更是必不可少。苹果最早在2018获得了几项关于激光雷达的专利。早期的专利显示，苹果将使用激光雷达进行测距，并将数据用于自动驾驶。

从今年6月开始，不到半年的时间，苹果再次获得了三项与激光雷达相关的专利，并进一步阐述了如何使用激光雷达。

在一项名为“通过遥感探测物体和测距”的专利中，苹果使用传感器辅助激光雷达来实现更精确的测距和识别。

在自动驾驶过程中，并不是所有的道路交通状况都需要车辆关注，一些重要的交通状况更需要关注。现在视觉传感器遍布车身，几乎没有盲区。这些传感器可以实时检测车辆周围的交通状况。

红外摄像机辅助激光雷达测距

此时视觉传感器可以确定一个重点关注区域，激光雷达可以加入测距，使距离判断更加准确。

在另一项名为“解决视野中隐藏物体的系统和方法”的专利中，苹果使用了一种长波长红外传感器(LWIR)来辅助激光雷达，可以在极其黑暗的光线下探测到道路上可能出现的动物和行人。

在长波红外线的帮助下，可以在一定区域内以高分辨率探测到物体的热能，探测到其他传感器可能探测不到的物体。

两项专利信息都显示，激光雷达可以与其他传感器结合使用。比如激光雷达和红外相机可以同时测量距离，可以提高测距的精度。长波红外传感器可以与单色传感器、RGB传感器、激光雷达等传感器结合使用，增强目标探测效果。

同时，专利文件还展示了其他传感器组件，包括摄像头、生物探测处理器、激光雷达、垂直腔面发射激光脉冲控制器等。这些传感器可以参与自动驾驶过程中的物体检测。

有趣的是，第一个配备激光雷达的苹果设备不是汽车，而是今年的iPad？Pro和iPhone？12?Pro系列，安装在移动设备上的激光雷达模块可以扫描一个房间的3D信息，同时可以提高弱光下的对焦速度。

iPhone激光雷达看到的图像

这里可以合理想象，苹果目前在激光雷达硬件上的布局，也可能应用到自动驾驶上。

三、挡风玻璃变成大屏？你也可以随意使用FaceTime

除了大量的自动驾驶专利，苹果在车载技术上也没有懈怠，将移动设备中的优秀解决方案放到汽车中。

AR增强现实一直是苹果的关键技术之一。现在如果浏览苹果官网，其所有的主力产品都可以通过AR查看，所以在购买之前可以对设备的尺寸和颜色有更准确的了解。

用AR查看iPhone

同时，苹果App中大量AR应用？商店提供，甚至愤怒的小鸟，我的世界AR版。

在汽车行业，今年有很多关于AR的讨论，主要集中在AR-HUD上。

今年9月，奔驰发布的11代S级轿车搭载了AR-HUD。它的显示面积相当于77英寸的显示器。根据奔驰的介绍，这款AR-HUD采用了影院放映中使用的数字微镜器件的成像单元，由654.38+0.3万个微透镜和一个高分辨率成像矩阵组成，光源高效。

奔驰s级AR HUD显示效果

驾驶时，可将动画箭头、车距等虚拟信息叠加在10米范围内的现实世界上，实现ar效果。

布局多年的苹果自然希望AR技术进入汽车，主要应用还是AR-HUD。据统计，到目前为止，苹果已经获得了四项关于AR-HUD的专利。

在苹果获得的一项名为“增强现实显示系统”的专利中，详细描述了苹果希望AR-HUD能够实现的功能。

1，提供导航信息，翻译路牌。

HUD的初衷是让司机专心开车，尽量不让眼睛离开路面。AR-HUD是HUD基础上的一大改进，将原来的小区域、固定内容的HUD扩展到更大的区域，提供基于外部环境的增强现实体验。

基于这个目标，最容易想到的就是把导航信息从汽车或者仪表上移到挡风玻璃上。通过特定的标志，司机可以获得更好的导航服务，同时，更多的司机可以让导航“完全闭嘴”。

AR-HUD可平移街道标志

AR-HUD只提供导航服务，比较简单，所以苹果增加了翻译路牌的功能。如果在海外开车，各国路标不统一，语言不通，可能会导致严重的安全隐患。如果车辆能够实时识别路牌，将路牌的含义和文字信息转化为通俗易懂的内容，也将方便更多的司机。

2.挡风玻璃上有FaceTime通话吗？副驾驶也可以看视频。

FaceTime通话被乔布斯定义为苹果再一次定义了iPhone，所以在车上，FaceTime通话是必不可少的。

通过AR-HUD，驾驶员可以直接在挡风玻璃上说话，显示屏可以和真人一样大，使视频通话更具临场感。

但在驾驶过程中，FaceTime手机不会遮挡驾驶员的视线，副驾驶可以看到完整的画面，主驾驶员只能进行音频通话。当车速下降或停止时，FaceTime屏幕将显示在驾驶员一侧。

FaceTime视频电话可以通过挡风玻璃实现。

事实上，FaceTime被引入汽车后，挡风玻璃就是一个大屏幕。在旅行中，副驾驶可以透过挡风玻璃看视频，甚至玩游戏。

其实AR-HUD的应用不仅如此。苹果在另一项名为“混合现实界面中识别物体的系统和方法”的专利中描述了AR-HUD的另一种用途。

在纷繁复杂的城市中，当我们走到高楼林立的街区时，说不出高楼的名字，也不知道如何形容，成了人们出行的一大难题。

苹果在AR-HUD中标记临街的高层建筑或商店。在车上选择号码，汽车会自动行驶到特定位置，方便车内乘员到达特定位置。

四、四个窗户都是智能玻璃？和溺水逃生系统。

除了软件和服务，苹果在硬件方面也下了很大功夫。在机身结构上，苹果也希望“全副武装”，将硬件行业带到一个新的高度。

据统计，苹果* *在半年内获得了10项关于车身的专利。可能是苹果非常重视隐私保护，申请了很多“变色窗”相关的专利。今年以来，已获得7项专利。同时，对车身安全的保护也一直为苹果所重视。即使车辆落入水中，也能做出正确的操作，便于车内人员的疏散。

1，智能窗口可以是虚拟的，也可以是真实的？5层组件保护隐私

苹果希望将窗户设计成多层，每层使用不同的结构来调整窗户的整体色彩氛围和透明度。这样既能保证车内乘员不受有害光线伤害，又不用贴膜保护隐私。

在一项名为“窗户与系统”的专利中，苹果希望通过使用电动可调窗户来控制光线的吸收，从而达到控制车内光线的效果。这项技术不仅可以用于侧窗，还可以用于挡风玻璃、天窗和后窗，并且可以调节整个车窗的透光率。

根据专利文件中的描述，窗玻璃实际上与液晶显示模块非常相似。它还可以用来显示图像，同时调整颜色。例如，诸如显示导航信息和提供内部照明的实用功能可以在窗玻璃上实现。

在另一项名为“具有可加热红外透明区域的窗户”的专利中，苹果在窗户上添加了过滤层，以阻挡红外光。这样可以避免车内阳光暴晒时积聚过多热量。此外，车辆后窗还会加装欧姆线，通电后可以加热除霜。

在苹果的最新专利中，“动态隐私保护和窗口着色的系统和方法”更详细地描述了窗口的分层。

从专利图中可以发现，车窗分别由聚碳酸酯层、导电层和宾主液晶层组成，其中聚碳酸酯层和导电层将宾主液晶层包裹在内部。

窗户组件* * *具有五层展示组件。

通过这个组件，窗口可以动态调整窗口颜色。如果有强光，窗户会调节刺眼的光线。如果外界能见度低，窗户会更清晰明亮。此外，车内乘员还可以手动调节车窗着色，保护车内隐私。车辆甚至可以使用激光雷达装置。如果车外有人向车内窥视，车辆会调整车窗的透光度，防止车内隐私泄露。

同时，为了防止摄像头、激光雷达、夜视仪等部件的不可见光被窗户夹层吸收，苹果在窗户上为这些硬件预留了一定的区域，以保证不可见光能顺利透过窗户向远处看。

2.溺水后逃生方便吗？安全带，门窗都是关键。

苹果还获得了一项名为“动态元素保护措施”的专利。溺水后，车辆可以根据溺水情况做出正确反应，帮助车内乘员尽快逃生。

车辆溺水是非常危险的。

当车辆部分浸没在水中时，车内的一个或多个计算机系统开始干预，并操作关闭车窗、锁好车门、解锁安全措施、开启漂浮设备、发出求救信号和调整座椅位置，以方便车内乘员逃生。同时提醒车上乘客，准备逃生。

车辆将实时探测生命。使用高分辨率超宽带雷达设备可以检测到车内可能存在的生命体征，包括呼吸和心跳的检测，甚至可以及时发现留在车内的宠物。

确定车内乘员全部逃生后，车辆会进入自我保护状态，锁好门窗，避免损失扩大。

除了车窗和安全专利，苹果还获得了一项智能悬挂专利，使车辆行驶更加平稳。同时，通风管道可以隐藏在车身的框架内，使车内空间更加充裕。从这些细节可以看出，苹果造车非常用心。

结论:“苹果智能汽车”值得业界借鉴。

目前，苹果已经获得了100多项汽车专利。这半年获得的专利显示出苹果对自动驾驶的重视程度正在迅速提升，这也让苹果的自动驾驶路线逐渐清晰。

如今在智能汽车行业，无论是在车辆智能化、自动驾驶还是三电系统，特斯拉等造车新势力都是汽车行业一道亮丽的风景线。苹果这样的巨头在汽车行业动作不断，也给造车新势力上了一些极好的课。如何做出像苹果一样的汽车？苹果定义的汽车还能受到市场欢迎吗？

本文来自车家作者汽车之家，不代表汽车之家立场。