从 ADAS 到自动驾驶,供应商大陆是如何计划实现的?

摘要

变革将至,演变徐行。

放在十几年前,自动驾驶听起来都有点荒诞。

一方面汽车保有量还没有那么高,各地交通状况没那么糟;另一方面大家开车更多是一种自由的享受,放弃驾驶权简直不可想象。而当 Sebastian Thrun 带领的斯坦福大学战队拿下 2005 年 DARPA 挑战赛的冠军之后,自动驾驶才逐渐引起学术和产业界的关注,最终形成如今百家争鸣的热闹场景。

一手建立起谷歌无人车团队的 Sebastian Thrun 在离开后并没有「按部就班」地成立一家新的自动驾驶公司,而是进入另一条赛道,创建了在线教育平台优达学城(UDACITY),从人才培养的维度继续推动着这个行业的发展。目前来看,处在核心位置的 OEM、供应商以及科技公司,很多都开始三两抱团,组建各种联盟,目的是加速商业化落地的进程。而绝大多数企业选择「两条腿走路」,基于 ADAS 驾驶辅助技术,逐级推进的同时,也在探讨 L4/L5 级在多个维度、多个领域的应用。

可以说,自动驾驶技术正悄悄改变着移动出行行业。这种感觉在 8 月 27 日的大陆集团技术体验日活动上变得尤为强烈。

大陆集团 2019 中国科技体验日活动展示的「无缝驾乘」出行解决方案 | 官方提供

作为一家 Tier 1 供应商,大陆集团虽不造车,但却成就了那些能够大幅影响用户体验的功能。比如目前已经在蔚来 ES8/ES6 上量产的电子空气悬架系统,行驶过程中可根据速度自动切换悬架高度;或者是听起来就十分硬核的集成式电子制动系统 MK C1,它无真空、电液、按需制动的线控制动特点,适用于高度自动化驾驶(最高可支持 Level 5)的失效模式架构,可以充分满足系统的冗余设计考虑;而现场在领克车型上展示的 ADAS 系统,真正上手开过后发现,即便是自动紧急制动 AEB、车道偏离保护 LDP、自适应巡航 ACC 这些还只是 L2 级自动驾驶的功能,就已经从某种程度上解放了我们的双手,有效降低追尾等碰撞事故的发生。

大陆集团展示的自动紧急制动 AEB 功能 | 官方视频截图

所以,狭义上的「自动驾驶」时代已经到来。ADAS 的应用正逐步进入常态化,它能够让消费者对自动驾驶有一个慢慢接受的过程。市场教育好了,之后出行生态的变革才能在用户的支持下产生有效反应。而越来越多公司开始在限定场景的 L4 级自动驾驶应用上投入精力,robotaxi、自主泊车、无人物流/送货…这些即可以看做是对新商业模式的探索,同时也是对自动驾驶量产困境的回应。

「自动驾驶的实现是一个循序渐进的过程,不可能一蹴而就。目前,我们正在进行辅助自动驾驶向高度自动驾驶的演变。」大陆集团底盘及安全事业群系统集成及前沿技术开发部中国区负责人尤欢指出。而作为双向突破阵营中的一员,她表示大陆集团也在进行大量的本土研发工作,为在中国市场实现高度自动驾驶、甚至是全自动驾驶努力。

         大陆集团底盘及安全事业群系统集成及前沿技术开发部中国区负责人尤欢 | 官方供图


迈向自动驾驶时代的前夜

大陆集团是传统汽车 Tier 1 供应商里面,最早开始把自己叫做「科技公司」的。「在其近 150 多年的发展历史中,从以橡胶制品、橡胶系统为基础逐渐成为汽车行业的系统集成的电子公司,将来的目标是高科技公司,成为系统解决方案的提供方。」大陆集团底盘及安全事业群副总裁兼中国区总经理霍斌介绍称。

目前伴随着整个汽车行业的巨大变革,大陆集团从 2018 年开始也在集团层面进行了大的组织调整,成立汽车技术、橡胶技术以及动力总成技术三大子集团。这种变化对应了目前行业在新四化方向上的重点投入,作为头部供应商之一,此举能让大陆集团集中资源办大事,在维持原有强势业务不变的情况,将更多精力放在未来出行领域。明年 1 月,底盘及安全事业群将更名「Autonomous Mobility and Safety」,翻译过来可以叫做自动出行或自动驾乘,很清晰地表明了产品技术的发展方向及重点。

大陆集团底盘及安全事业群副总裁兼中国区总经理霍斌 | 官方供图              

根据驾驶的效果链来划分的话,自动驾驶的核心技术和零部件产品主要落于「感知、规划、行动」这三个方面。感知,主要是感知车内车外的环境,大陆集团在这方面有生产 ADAS 用传感器超过 20 多年的历史,包括在业界领先的长短距雷达、摄像头以及未来的高分辨率激光成像雷达;至于规划,就是根据感知周边环境的数据和信息进行高运算,通过算法和环境建模作出相应判断。大陆集团这块的布局主要集中在一款辅助及自动驾驶控制单元 ADCU,它属于模块化可扩展处理平台,支持中央域模式的车辆拓扑结构;行动层的话,大陆集团作为系统供应商有先天优势,不仅有自己的传感器、控制器,还有执行器。

据大发1分彩(id:geekpark)了解到的信息,大陆集团是这个行业里为数不多,保持了基础制动、液压制动能力的供应商。大陆集团新一代集成的控制单元也是执行单元,MK C1 能够更快捷更精确地主动建压,在未来 L4、L5 级自动驾驶的要求基础上,与基于液压制动系统扩展的 MK 100 进行合并,提供更好的冗余控制。

L2 驾驶员辅助系统展示车 | 官方供图

作为传统汽车供应商,大陆集团和其他供应商一样,在自动驾驶的实现问题上,采取的是「双向突围」的策略。在大陆集团 ADAS 中国战略规划总监周烽看来,从部分自动驾驶到完全自动驾驶符合技术应用的迭代规律,这样能将大陆现有的人才和技术产品资源利用最大化。

按照美国汽车工程学会 SAE 给出的分级标准,自动驾驶从 L0 到 L5 共有六个功能等级。目前真正实现量产的是 L2 级的产品,也就是我们俗称的高级驾驶辅助系统 ADAS。它在感知、规划、行动方面主要依靠单一的系统完成,可实现的功能有自动紧急制动 AEB、车道偏离保护 LDP,盲点监测预警 BSW、自适应巡航 ACC 等,只是暂时解放了双脚,双手依然要时刻紧握方向盘。

「行为责任主体的变化是我认为 L2 与 L3 及更高等级自动驾驶产品质的改变之一。」尤欢告诉大发1分彩。「一旦行为主体发生变化,我们就要考虑冗余系统,对消费端来说就是成本会大幅提升。而且现有法规是以人为主体界定责任的,要让 L3 以上的技术落地,法律方面需要进一步完善提升。」尤欢说。

         从 L2 到 L3,行为责任主体发生的变化是自动驾驶系统开发面临的难题之一 | 官方提供 

的确从 L2 到 L3,不仅功能定义完全不一样,感知规划行动的系统级考虑也千差万别。除了要引入更高能力的传感器、计算单元和执行控制机构之外,至少一套的冗余系统是必须的,而且整个系统的车身电子架构也涉及从分布式到中央集中式的转变。

所以无论是技术、成本还是政策法规上的匮乏,共同构成了目前更高等级自动驾驶产品难以落地的原因,这应该也是大陆集团选择「双向突围」的根本所在。一方面将更成熟的 ADAS 技术普及到更广阔的的消费市场,让用户逐步认识到自动驾驶带来的高安全性、高舒适性的价值,也在等待政策端的更新和进步;另一方面,发力高等级的自动驾驶应用,在系统构建上进行新的维度的技术研发,尽可能拓展多层次的应用,为今后量产寻找合适的时机。

美国高速公路安全保险协会(IIHS)的一份安全报告称,搭载了前向碰撞预警 FCW 和 自动紧急制动 AEB 功能的车辆,相比其他普通车型,发生追尾事故的几率下降了 50%。而在美国《消费者报告》(Consumer Reports)今年六月份针对消费者对 ADAS 功能的反馈进行了一项调研,结果显示:有超过 57% 的用户表示至少有一项功能帮助他们避免了车祸的发生。

如果说自动驾驶是未来汽车的终极进化目标,那么 ADAS 则是汽车从半自动向全自动过渡期人类的安全屏障。借着技术进步的浪潮,我们完全可以期待「人」的监管角色的逐步退场,以及人和机器以协同配合的方式完成一次又一次的安全出行。


无缝出行体验

如果说自动驾驶时代真的来了,你能想象它会把你的生活变成什么样?

可能早晨起床后可以用手机 APP 一键预约,到点了车子会自动从车库泊出等候。当驶入城市高速时,系统立即开启自主巡航功能,彻底实现「mind off」,这期间你可以休息、办公或进行短暂的娱乐活动。到达距离目的地一公里左右的区域时,下车并打开手机 APP 预约一辆 CUbE 无人小巴,自己的车子就让它去寻找合适的车位泊入,省事又省力。这样便完成了一次日常的早高峰出行。

其实大发1分彩描述的这一系列场景恰好涵盖了大陆集团对于未来出行理念的思考:无缝出行。它包括三个具有代表性的项目和核心技术:

一、高速公路自主巡航(Cruise Chauffeur)

这套产品和技术其实和我们已经熟悉的通用 Super Cruise 有类似的功能概念。它也可以从三个维度进行衡量:

  • 智能化驾驶。这意味着它具备自主变道、衔接不同高速路网以及通过维修路段的能力;
  • 高效。车辆可以结合高精度地图、更高级的传感器以及 V2X 车路协同技术实现预测性驾驶,比如前方有大曲率的弯道、事故或维修路段,进而有效规划相关路径,提升驾驶安全性、平顺性和效率;
  • 安全优先。跨越 L2 等级后,驾驶责任行为主体由人转变为车,这个时候就需要通过高度冗余的系统架构来实现最小化风险管理策略,至少可以让车安全停下。
         开启高速公路自主巡航模式后,仪表显示器会出现一个「hands off,feet off」的图标 | 官方供图

在上一部分也提到了,大陆集团对于高度自动驾驶或无人驾驶提出的核心冗余要求,并不是开发一套全新的产品,而是将成熟度、性能已经非常高的线控制动系统 MK C1 和另一款 MK 100 HBE 的制动产品进行组合,来满足自动驾驶所需的冗余能力。大发1分彩在实际的试乘体验中,当工程师认为关闭了主制动系统后,MK C1 和 MK 100 HBE 组成的冗余制动响应速度很快,迅速刹停,设计的目的也是在主系统失效后可以将车辆安全停下或开到最近的维修点。

在谈到本土化应用时,尤欢介绍称,这项技术最早在 2016 年已经开始进行中国本土的适应性开发的。她提到一个典型的场景—ETC。ETC 在中国应用非常普遍,省际、城市之间,城市快速路和高速之间都会有 ETC 部署。而如何让高速公路巡航技术能够自行地通过 ETC 收费站是大陆中国本地需要开发的前沿技术项目。

         ETC 虽然看似简单,但对自动驾驶汽车而言也是一个很有学习意义的场景 | 视觉中国

它的难点在于,比如我们在离 ETC 1.5 公里或者 2 公里的时候,就需要通过车辆装备的摄像头传感器识别交通标志并且有效进行路径规划。因为从车辆本车道行驶到目标车道,在距离 ETC 500 米处的时候,车道很有可能从双车道或三车道变成八车道;同样在驶离 ETC 的过程中会发生相反的情况,并且这个过程是没有车道线的。所以如何应对车道线的消失、道路宽度的发散与收敛,需要通过整个感知、规划、行动效果链,结合大量的机器学习和人工智能,包括 V2X 通讯系统来有效解决。这可能听起来是很基础很简单的项目,但它对高速公路自主巡航技术的本土化落地却是十分关键的。

大陆集团高速公路自主巡航展示车拥有一个长距雷达、四个短距雷达和一个车内立体摄像头以实现自动驾驶需要的环境模型。展示车可以自主完成自动的横、纵向控制、弯道内自动车道保持和按照驾驶员需求的车道切换等,而且可以根据交通状况和交通规则自动地调整车速。在驶出高速公路之后,系统将提前告知驾驶员并且交还驾驶权。

二、自动代客泊车(Automated Valet Parking)

自主代客泊车是目前业界公认的最早可能实现 L4 级自动驾驶应用的场景之一,不过对于供应商大陆而言,它可能有更细化或者说更循序渐进的发展思路。

从行业的统计数据来看,目前 30% 的交通拥堵来自于对车位的搜索,而且每次找车位花的时间以及排放的二氧化碳量都十分可观。大陆集团在这件事情上的思考是,希望通过车辆的智能传感器来进行车位搜索,并通过手机移动端进行泊入泊出。

         用手机 APP 打开客户端即可进行泊车操作 | 官方供图

根据尤欢的介绍,中国团队在进行本地化的技术引入和项目测试中发现,是可以对一些基础类别进行一定的衍生开发的。比如假设基于单车智能进行车位搜索,它的效率还有待进一步提高,所以大陆中国的研发团队希望除了单车智能,还可以通过 V2X 车载通讯系统与路侧单元进行互联。举个简单的例子,当车辆在进入车库之前就可以有效通过 V2X 通讯系统下载路端的高精度地图并获知路端可泊入的停车位,这样可以更有效地规划车辆行驶路径,提高行车安全。

此外,进入地库后 GPS 导航和定位信号容易丢失,所以在解决室内定位的问题上,大陆集团目前一个国内研发团队在进行基于摄像头的 SLAM,以及 UWB 超宽频技术来解决室内定位、导航和路径规划问题。按照尤欢给出的时间线,大陆中国计划在 2020 年上半年实现在室内车库第一层进行泊车展示;长期目标是在任意一层实现代客泊车功能。

在本次活动现场,大陆集团展示车演示了自动代客泊车过程。展示车通过四个短距雷达,四个 360 度全景摄像头和一个前置摄像头共同探测周围的环境。驾驶员将车停在停车场前方的停车点并激活手机端的泊车系统后,汽车会自动寻找空车位停车。而当驾驶者按下手机按钮后,汽车又能够自动回到停车点。

三、自主驾驶车—CUbE

类似 CUbE 这样的无人驾驶小巴,其实并不少见。之前法国公司 Navya 的产品已经在美国拉斯维加斯试点商业化运营,但最近引发的交通事故也引起了业界的热议。类似大陆 CUbE 这种无人驾驶出租车的产品概念,限定场景、低速同样是 L4 级自动驾驶应用的一个热门场景,无人物流车、垃圾清扫等都有着同样的核心产品诉求。

CUbE 的本质是大陆无人驾驶车的中央开发平台 | 官方供图         

据大发1分彩了解到的信息,CUbE 是基于大陆集团的无人驾驶车技术,由法国公司 EasyMile 投产并应用于 EZ10 自动驾驶公交车上的。本质上说,它是大陆集团无人驾驶车的中央开发平台。这个平台的目的并不是将 CUbE 开发成为可投产的车辆,而是让大陆集团的一系列技术(例如制动系统和环境传感器)满足市场的需求,最终可以应用到自动驾驶出租车的批量生产中。

可以说,无人驾驶小巴 CUbE 完善的是自动驾驶生态体验,为城市出行提供智能化出行拓展,也是大陆集团无缝出行理念中的关键一环。尤欢介绍称,从六月份引入国内进行本土开发,大陆和本土的地图,包括定位的供应商进行了有效集成,目前在嘉定研发中心实现了无人驾乘应用场景。

大发1分彩在长沙智能网联测试中心体验了这辆 CUbE 无人小巴。按照设定,这辆无人车的时速可以达到 20 公里/小时,但是考虑到现场的安全因素,所以大陆特意把速度调低了。而且因为当天高温影响了 WIFI 的连接,工作人员发出信号后车子并没有及时响应,经过重新连接后随即恢复正常。整个体验还是不错的,包括行人避让,跟车巡航等等,只不过目前转弯要通过游戏手柄手动控制。

考虑到这款产品尚处于开发初期,而且它只是大陆一个关键的无人驾驶技术开发平台,可能今后不断优化下会有更好的体验,是那种真正能够实现最后一公里接驳,安全舒适的体验。


变革将至,演变徐行

据霍斌介绍,目前大陆集团在德国、中国、日本、新加坡和美国的五个中心组成的全球网络,正在推进无人驾驶车技术的开发工作。在封闭区域,例如在办公园区或特定的城市区域的路段上,无人驾驶车已投入运营。

不过,在大发1分彩看来,自动驾驶出租车很可能还要再过十年左右,才能真正行驶在公共道路。在此之前,无人车还需要进行大量的开发活动,保证更安全和更适用于日常的出行需求。此外,实现这一目标所必需的技术还必须以适合工业大规模生产的前提进行设计。从法规和社会角度来看,开发能够实现应用于路面交通的自动驾驶出租车的技术和解决方案,仍然存在一些问题,相信这也是大陆等绝大多数公司选择「双向突围」的重要原因。

毕竟商业化的紧迫性不容忽视,但技术发展、迭代同样需要时间,同时社会对新生事物的接纳不易,需要过程。而关键的法规政策,尚处于思考中却未有实质性成果落地的区间。

所以,变革将至,演变徐行。如果说自动驾驶是未来汽车的终极进化目标,那么 ADAS 则是汽车从半自动向全自动过渡期人类的安全屏障。憧憬自动驾驶的未来,不如先做好 ADAS 普及,这是包括大陆、博世等头部供应商、主机厂、科技公司以及行业团体、机构同样应该努力的方向。

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