北理工无人驾驶方程式车队：圆一个“赛车梦”
作者：侦探调查
时间：2023-09-22 11:06
“获得全国总冠军的是——”
“北京理工大学！”
2022年9月21日，安徽合肥。主持人的声音在比赛场馆中回荡，候场区紧跟着响起一片热烈的掌声。
北京理工大学路特斯无人驾驶方程式车队的成员们兴奋不已，一起抬着爱车，欢呼着冲向领奖台。
这是车队继2017、2018、2020和2021赛季之后，第5次站上中国大学生无人驾驶方程式大赛(FSAC)的最高领奖台，也是在该项赛事中首次实现三连冠，创造了历史记录。
这支创建于2015年的车队，每年都会吸引来自北京理工大学机械与车辆学院、精工书院、徐特立书院等各个学院的本、硕、博学生，是一支以“大学生无人驾驶方程式大赛”等各类创新创业大赛为牵引，瞄向无人车辆高端技术前沿的科技创新团队。
从图纸到赛车
在北京理工大学良乡校区工程训练中心，有个摆满各种零件的工作室，“灰鲨”系列赛车就诞生于此。
“热爱”几乎是所有队员加入车队的初衷，他们的梦想很纯粹，那就是设计并制造出可以平稳且快速跑动的赛车。
制造一辆赛车从图纸设计开始。车队通过分析上一赛季中出现的问题，确定每个模块的最佳位置以及需要的零件数量和尺寸。“一辆方程式赛车一般需要几千个零件，大部分都由我们自行设计。”车队队长、机械与车辆学院2023级硕士研究生冯恒阳介绍。
有了图纸，便可以着手实操。从编写代码、建模仿真，到制造机械、组装车辆，再到最后的车辆调试，各种挫折和挑战接踵而至。
“在工作室坐一整天都找不到电路板故障的原因是家常便饭，短短的几行代码有时甚至需要改几天。”以冯恒阳所在的电控组为例，电路板无法工作、图纸与实物不符、代码无法运行等等，都是十分普遍又较难解决的问题，这当中牵扯到许多因素，只能通过不断试错，一点一点调整、一点一点改进。
每次的试车环节都恰好赶在酷暑，夏日的阳光炙烤着队员们的脸庞，汗水顺着额头滴落。他们有的蹲靠在墙角，不停敲击键盘；有的围绕在赛车旁，不断测试零件，当赛车“嗡”地一声发动引擎并向前行驶时，之前所有的焦虑、迷茫瞬间烟消云散，取而代之的是车队成员眼神里洋溢的幸福和喜悦。“从电脑图纸到成百上千个小零件，再到成为一辆真正的赛车，这个过程令我们十分有成就感。”冯恒阳说道。
从个人到团队
有人操作赛车的按钮和旋钮，有人负责向裁判展示材料，有人协助主操纵员完成一些任务，还有人在外场随时待命……这是车队在比赛中过车检的场景，也是车队团结合作的缩影。
造一辆赛车并不容易。幸运的是，这不只是一个人的目标，而是整个车队的梦想。
“这不是一场单打独斗，而是车队里机械、电驱动、电控、无人系统四个技术组别的共同合作。”有了机械组设计的转向、制动、悬挂等机械部件，赛车才有了“身体”；有了电驱动组设计的电机控制器和电池箱，赛车才有了“心脏”；有了无人系统组设计的无人驾驶系统的算法，赛车才有了“大脑”；而电控组则用线束设计，像“神经”一般将赛车各个部分串联起来。
当遇到问题时，大家也是一起商量着解决。冯恒阳说：“当遇到不合理的情况时，有人会用万用表测量关键部位的电压值，与理论计算的值进行对比；还有人会查看原理图，分析哪些条件下会出现关键的电压变化，并进行相关计算。综合分析后，大家会检查焊接是否存在问题，或者是否有元件损坏等。”将赛车内部复杂且众多的线路精确匹配每一个插头，一个人的力量是不够的；采集赛车状态与其对应输出信号之间的关系，也需要多人配合。
对冯恒阳来说，“团结的拼搏精神”是车队带给他最宝贵的财富。
从独赢到共赢
车队的目标，不仅是赢得比赛，也是为了在无人驾驶领域实现技术创新，让世界看到中国青年的力量。
车队通过开源简单稳定的算法，构建开源数据集FSACOCO，帮助参与大学生无人驾驶方程式赛事的车队在无人系统层面共同发展、共同进步。据冯恒阳介绍，自数据集开源以来，FSACOCO数据集已被多家车队使用，并得到了来自福州大学、北京航空航天大学、西华大学、湖南大学等高校的数据集支持。团队通过开源数据平台进行目标检测算法的训练，在感知效果方面取得了显著的进步。
“极致的性能、稳定的控制、可靠的驾驶”是车队一直以来的追求，从“灰鲨pre”到“灰鲨Ⅵ”，赛车的性能每年都会提升。
车队陆续突破了模块化全线控底盘与动力学控制、无人驾驶系统虚拟样机全栈仿真等关键技术，赛车的速度、可靠性和控制的准确性、稳定性等取得了大幅优化。
冯恒阳介绍，在这个赛季，车队将继续在“感知”“控制”“规划”方面下功夫，通过提升车辆避障能力、修正偏离轨道的灵敏性以及提升规划路线的精确度，进一步提升赛车的速度和稳定性。
车队走过8年，陪伴和见证着每一名队员的成长。
在这里，他们接触到各种各样的专业知识，还有课堂之外的技能实践，对行业也有了更加立体的认识，不少队员都因此有了更明确的目标，将“热爱”延续了下去。身为队长的冯恒阳转读车辆工程专业的硕士，主攻无人驾驶领域；很多已经离开车队的前辈，也在不同的地方进行无人驾驶领域的创新研究。
眼下，2023“蔚来杯”中国大学生无人驾驶方程式大赛即将开启，这支来自北理的团队也将继续用热爱去描绘创新的青春底色。