本期我們邀請(qǐng)了

汽車智駕系統(tǒng)工程師 DNGMAN

為各位講解：

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)如何從L2進(jìn)階“修煉”到L3層級(jí)？

分別有哪幾個(gè)部分，具體是什么？

自從20世紀(jì)70年代開(kāi)始算起，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在歐美國(guó)家已經(jīng)蓬勃發(fā)展有50年左右時(shí)間，各國(guó)各公司各高校開(kāi)發(fā)出許多五花八門(mén)的駕駛輔助功能，亟待相關(guān)主管部門(mén)機(jī)構(gòu)對(duì)其分級(jí)分類。在這個(gè)背景下，SAE（美國(guó)機(jī)動(dòng)車工程師學(xué)會(huì)）和NHTSA（美國(guó)高速公路安全管理局）出臺(tái)了相關(guān)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以SAE J316-2018為例進(jìn)行講解：

L0的系統(tǒng)加減速和轉(zhuǎn)向都是駕駛員負(fù)責(zé)，L1的系統(tǒng)加減速或轉(zhuǎn)向其中一個(gè)是由系統(tǒng)負(fù)責(zé)。L2的系統(tǒng)加減速和轉(zhuǎn)向均為系統(tǒng)負(fù)責(zé)，但是系統(tǒng)工作的過(guò)程中需要駕駛員“監(jiān)督”，必要時(shí)需要駕駛員“糾正”系統(tǒng)的操作。L3的系統(tǒng)加減速和轉(zhuǎn)向均為系統(tǒng)負(fù)責(zé)，工作過(guò)程中也不需要駕駛員“監(jiān)督”，系統(tǒng)會(huì)自我監(jiān)督，當(dāng)系統(tǒng)不可控時(shí)，提示駕駛員控制。L4的系統(tǒng)加減速和轉(zhuǎn)向、不需要駕駛員監(jiān)督，系統(tǒng)會(huì)自我監(jiān)督，也不需要駕駛員隨時(shí)準(zhǔn)備控制，前提是只能在部分域使用。L5的系統(tǒng)在L4基礎(chǔ)上由部分域提升為全部域。

這些專業(yè)知識(shí)索然無(wú)味，簡(jiǎn)單的說(shuō)：

L0的系統(tǒng)就像一個(gè)出生的嬰兒，站立就不用說(shuō)了，連躺著打個(gè)滾都很困難。

L1的系統(tǒng)就像出生3-12個(gè)月的嬰兒，不高興的時(shí)候會(huì)在床上打滾，家長(zhǎng)不在床上照看的話很容易滾到床下。

L2的系統(tǒng)就像1-2歲的嬰兒，站立不太穩(wěn)，自己能跌跌撞撞走動(dòng)幾步，但還是需要家長(zhǎng)在旁邊伸開(kāi)雙手保護(hù)著。

L3的系統(tǒng)就像3-5歲的兒童，在平路上可以走動(dòng)，甚至可以跑動(dòng)，但是遇到坑洼爬山還是需要家長(zhǎng)的幫扶。

L4的系統(tǒng)就像7-10多歲的少年，能自己獨(dú)立的走動(dòng)玩耍、爬山涉水，但是出了本鎮(zhèn)就不太識(shí)路，不知道怎么走。

L5的系統(tǒng)就像18+的成人，再也不需要家長(zhǎng)的照顧，可以自己走南闖北、傲游世界。

目前市場(chǎng)上量產(chǎn)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)還主要是L2系統(tǒng)如1-2歲嬰兒時(shí)刻需要有人在旁邊“呵護(hù)”著，主流的傳感器配置方案，為了實(shí)現(xiàn)加減速控制，搭配了毫米波雷達(dá)傳感器+動(dòng)力控制系統(tǒng)+制動(dòng)系統(tǒng)；對(duì)于轉(zhuǎn)向控制，需要檢測(cè)車道線并轉(zhuǎn)向，搭配了攝像頭傳感器+電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。

那如何才能從L2進(jìn)階“修煉”到L3層級(jí)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)？

多傳感器融合

L2系統(tǒng)傳感器主要使用前毫米波雷達(dá)+前攝像頭方案，即使車上裝了環(huán)視和超聲波雷達(dá)也沒(méi)有進(jìn)行感知融合，功能有很多局限性，如與前車較近時(shí)檢測(cè)不到車道線，特殊車輛無(wú)法識(shí)別等問(wèn)題，所以隨時(shí)需要駕駛員接管控制。但是對(duì)于L3系統(tǒng)要保證檢測(cè)和控制的準(zhǔn)確性，所以需要增加傳感器，融合車輛現(xiàn)有的環(huán)視和超聲波雷達(dá)數(shù)據(jù)。

以?shī)W迪A8 TJP（Traffic Jam Pilot）功能傳感器配置為例：高速行駛時(shí)為提高對(duì)前方車輛檢測(cè)的準(zhǔn)確性新增前激光雷達(dá)傳感器和四個(gè)角毫米波雷達(dá)，同時(shí)對(duì)車道線的檢測(cè)新增車頂定位天線用于高精地圖定位，在無(wú)法檢測(cè)車道線時(shí)使用高精地圖提供車道線數(shù)據(jù)。在低速行駛時(shí)融合超聲波雷達(dá)和環(huán)視對(duì)周邊車輛、車道線檢測(cè)。

功能安全冗余備份

L3層級(jí)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)完全取代駕駛員的操作，只是在緊急不可控情況下留給駕駛員6-8s以上的時(shí)間接管車輛即可。這個(gè)時(shí)候你可以坐在駕駛位上放飛自我：玩手機(jī)、看報(bào)紙、喝個(gè)咖啡、聽(tīng)聽(tīng)音樂(lè)、看看視頻，但是不能睡覺(jué)，因?yàn)橐坏{駛員睡著了想在6-8s內(nèi)把他喊醒并能正確的控制車輛這確實(shí)有點(diǎn)難，所以系統(tǒng)絕對(duì)是不允許駕駛員睡覺(jué)的。

在系統(tǒng)正常工作時(shí)要準(zhǔn)確的檢測(cè)周邊障礙物和車輛，在系統(tǒng)某一零件出現(xiàn)故障時(shí)也要繼續(xù)正常工作一段時(shí)間讓駕駛員有足夠的時(shí)間來(lái)接管控制車輛。這對(duì)于整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，要保證在整個(gè)感知、決策和執(zhí)行層面都要有冗余。以?shī)W迪A8 TJP為例：

整車多個(gè)毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、前視攝像頭、環(huán)視攝像頭互補(bǔ)融合和冗余，除中央控制單元（zFAS）之外，前毫米波雷達(dá)在感知前方信息之外也扮演成精簡(jiǎn)版冗余控制器功能。在執(zhí)行層面有車身穩(wěn)定系統(tǒng)（ESC）+線控制動(dòng)助力器、前輪轉(zhuǎn)向+后輪轉(zhuǎn)向互為冗余。

HMI人機(jī)交互

在L2及以下駕駛輔助功能時(shí)，駕駛操作的主體還是人，控制的對(duì)象就是汽車，所以要把本車的運(yùn)行狀態(tài)信息顯示給駕駛員，經(jīng)典由人控制的界面的顯示主要方式：轉(zhuǎn)速表圓盤(pán)+車速表圓盤(pán)。

而L3系統(tǒng)控制的主體是汽車，此時(shí)人無(wú)需進(jìn)行加減速和轉(zhuǎn)向控制，儀表只需要顯示L3的控制狀態(tài)即可。

但對(duì)于具備L3的系統(tǒng)要具備三種不同的儀表界面：經(jīng)典人控制的界面，L3控制界面，經(jīng)典人控制的界面+L3控制界面，對(duì)于經(jīng)典人+L3控制界面用途是什么呢？就是在系統(tǒng)退出或人主動(dòng)接管時(shí)儀表既要顯示L3系統(tǒng)控制狀態(tài)和車輛運(yùn)行狀態(tài)，以保證較好的實(shí)現(xiàn)人機(jī)駕駛的切換。

功能降級(jí)控制

我們自己開(kāi)車的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到各種的整車異常情況：如故障時(shí)助力直接退出導(dǎo)致轉(zhuǎn)不動(dòng)方向盤(pán)，制動(dòng)異常導(dǎo)致無(wú)剎車。人開(kāi)車的過(guò)程中出現(xiàn)的這些緊急情況還可以采取各種緊急措施避險(xiǎn)，但是對(duì)于L3系統(tǒng)駕駛員未注視前方未手扶方向盤(pán)，功能控制直接退出是非常要命的，系統(tǒng)供應(yīng)商要承擔(dān)全部責(zé)任。

所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中有充分考慮這些情況并采取冗余設(shè)計(jì)，一旦主零部件出現(xiàn)故障，備用零部件會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)替代主零部件工作，保證從故障到駕駛員接管這段“真空期”內(nèi)功能不退出，此時(shí)L3系統(tǒng)會(huì)分級(jí)提示駕駛員接管，還是以?shī)W迪A8 TJP為例：

第一級(jí)，報(bào)警。儀表、抬頭顯示器和AI按鈕會(huì)同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行紅色視覺(jué)報(bào)警，之后發(fā)出急促的報(bào)警聲。

第二級(jí)，急促報(bào)警。警告信號(hào)變得更加明顯，儀表盤(pán)會(huì)顯示信息：“擁堵路況下的自動(dòng)駕駛功能：結(jié)束。請(qǐng)重新全面控制車輛！”。

第三級(jí)，安全停車。警告信號(hào)變得刺耳，安全帶完全收緊，A8制動(dòng)后在車道上停車，同時(shí)打開(kāi)雙閃。15s之后激活緊急呼叫服務(wù)，解鎖車門(mén)。

從以上可以看出第一級(jí)和第二級(jí)報(bào)警主要是視覺(jué)+聽(tīng)覺(jué)提醒，第二級(jí)聽(tīng)覺(jué)上提醒更急促同時(shí)視覺(jué)提醒更嚴(yán)厲，在第三級(jí)報(bào)警中新增觸覺(jué)提醒（安全帶收緊）+主動(dòng)安全救助。

寫(xiě)在最后

以上只是拋磚引玉提到要實(shí)現(xiàn)L3需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題，寫(xiě)的比較簡(jiǎn)單通俗易懂，也歡迎大家與我留言互動(dòng)一起探討更深層次的問(wèn)題。