瘋狂的自動駕駛:輔助駕駛的安全靠什么保證?

2021-08-29 23:43:51 作者:郭睿

  【太平洋汽車網 行業頻道】相比4個月前上海車展上“遍地”激光雷達的場面,更加偏重消費市場的成都車展并沒有那么激進。成都車展并非像上海/北京車展那樣國內一線的國際展會,在成都車展上的展品少了一些各大車企展望未來秀肌肉的最新概念,更多的是將實實在在可以交付的成熟技術搬上了展臺。

瘋狂的自動駕駛:輔助駕駛的安全靠什么保證?

  就在成都車展開幕前兩天,日本殘奧會期間一輛豐田e-Palette汽車在奧運村中低速行駛時,撞上了30歲的日本殘奧會男子柔道81公斤級運動員北園新光,導致選手受傷。官方隨即宣布目前奧運村內所有自動駕駛巴士因此停止運行,豐田CEO豐田章男就此事發表致歉。不久前,一位昵稱為“萌劍客”的31歲男性在沈海高速涵江段駕駛蔚來ES8遭遇交通事故逝世,親友發布的訃告中聲稱他在使用蔚來自動輔助駕駛系統期間發生事故。而也是在同時期,美國政府監管機構國家公路交通安全管理局(NHTSA)宣布,將對特斯拉Autopilot 自動輔助駕駛展開安全調查,針對11起開啟AutoPolit狀態下與包括警車等相撞的事故,調查范圍涉及76.5萬輛車。

瘋狂的自動駕駛:輔助駕駛的安全靠什么保證?

  連續的事件將自動(輔助)駕駛安全性話題推上了風口浪尖,也給廠商關于高階輔助駕駛的宣傳潑了一盆冷水。就在成都車展前夕,不少品牌悄然將自動輔助駕駛/L2+自動駕駛等宣傳詞匯更換為輔助駕駛。對于廠而言,宣傳上或許少了一些噱頭,但對于輔助駕駛/自動駕駛的發展及消費者而言,未嘗不是一件好事。但即便在這樣的背景下,技術的發展也并不會止步。從輔助駕駛到自動駕駛的趨勢依然在延續。只是在技術發展的同時,足夠安全性必須作為技術落地的先決條件。而對于消費者,一定要記得,當下輔助駕駛帶來些許便利的同時,技術和法規尚未能達到完全的成熟狀態,在使用時也請務必手握方向盤,保持注意路況。

  在今年成都車展上,我們依然看到了一些新車將一些先進的輔助駕駛技術、設備投入到了量產車型上,這些或許能夠讓輔助駕駛位消費者提供便利的同時帶來更高的安全性。

4D成像雷達

  在本屆成都車展上,上汽R汽車帶來了量產版的ES33車型,這臺車配備了包括激光雷達、4D毫米波雷達在內的多達33個傳感器為其高階輔助駕駛系統提供安全保障。4D成像雷達也成為繼激光雷達之后,自動駕駛/輔助駕駛領域的有一個寵兒。

  4D成像雷達同樣屬于毫米波雷達,與目前普遍應用在ACC自適應巡航等功能上的毫米波雷達并沒有本質上的差別。不過通過增加收發天線陣列數量,尤其是增加垂直方向的天線,使得4D成像雷達在角分辨率及垂直分辨率上有了大幅度的提升。

瘋狂的自動駕駛:輔助駕駛的安全靠什么保證?

  簡單來說就是傳統的毫米波雷達僅能分辨前障礙物是否在自己車道內,并不能判斷其具體位置,而障礙物高度更是無從知曉,也無法判斷是一輛禁止的汽車還是路面上空的龍門架。這樣的功能限制,使得傳統毫米波雷達會默認忽略識別到的禁止障礙物,避免路面上空的障礙物(龍門架、紅綠燈、廣告牌等等)頻繁誤觸發緊急制動影響使用。而4D成像雷達可以直接生成障礙物的點云信息,進而判斷出是一輛車還是一個人,抑或路上的龍門架、路邊的隔離帶等等,精度雖然遠不及激光雷達,但毫米波雷達本身具有的同時測距測速及可以穿透雨霧、不受光線影響等特點讓其有了很高的市場空間。

  除了應用在高階輔助駕駛系統中,4D成像雷達在自動泊車功能上也有很強的潛力。而相比應用在高階輔助駕駛上的長距4D成像雷達,針對自動泊車功能的短距4D成像雷達價格方面也會更有優勢。

可測速可成像 4D成像雷達能取代激光雷達?

  目前,我們最常用到的泊車雷達是超聲波雷達。超聲波雷達探測距離短,且指向性差,無法分辨障礙物的具體位置。解決方案便是裝備8顆甚至12顆超聲波雷達,根據收到回波的雷達位置判斷障礙物大致的范圍區間。當然,12可超聲波雷達對于輔助駕駛員停車已經十分充足,尤其是在360°環視攝像頭普及的當下。但已經逐漸開始成長起來的AVP自動泊車,需要車輛在停車場低速長距離行駛尋找停車位,并自動泊入,超聲波雷達的性能就有點不夠用了。針對自動泊車場景的4D成像雷達更關鍵的意義在于讓車輛看清周遭障礙物的具體位置及移動速度等,可以更精準的規劃接下來的行駛路線。

  據筆者了解,目前針對泊車場景需要配備4顆短距4D成像雷達便可以覆蓋周遭環境,而當下成本相較12顆超聲波雷達僅高出2/3左右,未來4D成像雷達產業規模擴大,還有可能繼續降低成本。而針對高階輔助駕駛的長距離4D成像雷達,相較高性能的激光雷達也有很大的成本優勢。

可測速可成像 4D成像雷達能取代激光雷達?

  可以在監測障礙物距離的同時感知其速度,可以不受一般雨霧風沙等天氣因素影響,可以生產較高分辨率點云、可感知非視距車輛同時成本也在可控范圍內的4D成像雷達,預計將很快進入市場為輔助駕駛系統保駕護航。在今年上海車展上,華為發布了其自研的4D成像雷達。而在此之前,大陸集團已經發布了全球首款可量產的4D成像雷達ARS540,有望率先配備在寶馬iX量產版本上,該車也有在成都車展亮相。本次成都車展亮相的上汽R汽車ES33量產版本配備的是PREMIUM研發的4D成像雷達。此外,長城汽車正在聯合傲酷雷達研發4D成像雷達,采埃孚、華域、海拉、Arbe、Uhnder、Vayyar等眾多品牌也已經展開了在4D成像雷達領域的布局。

激光雷達

  相比而言,激光雷達大家更加熟悉,長期以來自動(輔助)駕駛要不要用上激光雷達的爭論都未曾休止。不過與之前不同,越來越多價格足夠低的混合固態激光雷達出現,讓路線之爭落在了實處。在成都車展上,我們看到了更多的量產車型配上了激光雷達。例如上汽R品牌ES33量產版、極狐阿爾法S HI版量產車型、小鵬P5、蔚來ET7等等都在車展上與大家見面。

關于激光雷達,看這一篇就夠了

  當然,攝像頭提供的視覺感知和相應的算法是自動駕駛發展的核心,但基于大量數據訓練的視覺算法對于罕見場景的應對能力偏弱,存在未能識別前方危險障礙物的風險。而雷達,尤其是激光雷達,可以精確的識別到障礙物的形狀與距離,即便視覺未能識別到障礙物,也可以輔助系統完成是否需要減速或剎車的判斷。

瘋狂的自動駕駛:輔助駕駛的安全靠什么保證?

  例如上汽R品牌ES33搭載的Luminar激光雷達,探測距離達到了500米,并且可以在140米的距離上精確的檢測到地面掉落的汽水瓶等小尺寸障礙物。這種識別能力在高速移動的汽車上,已經超越了多數人類駕駛員的判斷能力。在前車掉落物品等突發情況中,激光雷達可以很好的完成識別,協助輔助駕駛系統保障車輛及司乘人員的安全。

V2X

  不同于搭載在車上的雷達,V2X對于普通消費者而言還比較陌生。V2X是Vehicle to everything的簡稱,也就是車輛與萬物互聯。V2X的關鍵不在于單車或單品牌車型的硬件配備,而是需要不同品牌的信息互通以及道路等基礎設施同樣配備相關硬件。

  去年7月,我國宣布5G R16標準凍結,這也標志著5G標準已經確定,這也是第一個5G-V2X標準 ,支持V2V (車與車)和V2I (車與路邊單元)直連通信。有了國家統一的標準,5G-V2X也開始出現在量產車型上。包括上汽R品牌、智己、高合、福特、上汽通用別克等等品牌已經陸續開始配備了V2X技術。

  V2X的原理是車輛或路邊基礎設施等將自身感知到的信息發送給周邊車輛,例如在視線遮擋的路況兩側的車輛可以通過V2V感知到對方的存在,通過V2I可以在看不到紅綠燈的情況下知道紅燈時長,路側的攝像頭可以在發現存在“鬼探頭”可能時通過V2I通知車輛減速等等。

  我們平時開車主要通過眼睛感知周遭事物,難免形成通過眼睛就能開車的感覺。但交流顯然也是開車必須的一部分,包括鳴笛、閃燈等等。即便是紅綠燈、路標等雖然是通過眼睛識別,本質上也是錄與駕駛員之間的交流。V2X可以讓車與周遭萬物之間的交流更加高效,對于安全而言大有裨益。

  但是,V2X并非個別車輛配備就能展現出其威力,而是需要包括車輛、路側基礎設施等大量配備之后才能逐漸展示出其能力。目前配備的V2X對于消費者而言感知還十分有限,但在標準已經開始凍結、逐步完善的今天,V2X大范圍普及的時間預計也不會太久。

總結

  1970年由日本機器人專家森昌弘提出了 經典的“恐怖谷效應”,森昌弘指出人類對機器人和非人類物體的感覺:由于機器人與人類在外表﹑動作上都相當相似,所以人類亦會對機器人產生正面的情感,直至到了一個特定程度,他們的反應便會突然變得極之反感,哪怕機器人與人類有一點點的差別,都會顯得非常顯眼刺目,讓整個機器人顯得非常僵硬恐怖,讓人有面對行尸走肉的感覺。人形玩具或機器人的仿真度越高人們越有好感,但在相似度臨近100%前,這種好感度會突然降低,越像人反而越反感恐懼,好感度降至谷底,這被稱之為恐怖谷。可是,當機器人的外表和動作和人類的相似度繼續上升的時候,人類對他們的情感反應亦會變回正面,貼近人類與人類之間的移情作用。

瘋狂的自動駕駛:輔助駕駛的安全靠什么保證?

  目前高階輔助駕駛在逐漸接近人類駕駛員的水平,也正好處在了人們對他的信任的高點和心里恐懼逐漸加劇的階段。對輔助駕駛過度的信任或過度的恐懼都不是可取的狀,使用輔助駕駛保持警惕,將安全作為第一要務仍然是最重要的事情。而同時,不斷的提高安全冗余,保證輔助駕駛的安全性,也是當前發展自動駕駛技術的重要措施。而不論是4D成像雷達、激光雷達還是V2X等等,都有提高輔助駕駛安全冗余的潛力。

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