196
梅賽德斯-奔馳：地理信息對實現自動駕駛有多重要？
雷鋒網按：本文是梅賽德斯-奔馳中國研究發展中心駕駛輔助與底盤係統經理王天一在第 6 屆湖北武漢國際智能網聯汽車發展高峰論壇的分享。本文由雷鋒網(公眾號：雷鋒網)整理與編輯。
從二級自動駕駛到三級所需要克服的挑戰
對傳統車廠而言，一級或二級自動駕駛，實際上叫做駕駛輔助，能處理單一路況，比如夜視、全景、緊急製動或者車道保持等等。Level 3 則是業內常說的「在有條件的情況下自動駕駛。」
從 Level 2 到 Level 3，實際上是駕駛員在這種條件下不需要在整個駕駛環路中做任何事情。那麼，從 Level 2 到 Level 3（從人到機器的轉變）的飛躍，有哪些關鍵挑戰？
王天一將這些挑戰歸納為以下四種：
-
安全性，沒有人工參與的情況下確保安全；
-
接管性：確保司機有足夠的反應時間；
-
感知能力：達到完全的環境預知和駕駛算法；
-
可靠性：實現冗餘的要求。
三級自動化駕駛，傳感器的設定需要依靠冗餘來確保自車定位、車道預測和對象識別功能的實現。
自車定位包括精確的位置信息、高精地圖和攝像頭實現車輛的精準定位；車道預測則通過高精地圖、攝像頭和激光雷達來對車道線掃描，實現對車道的預測；對象識別則通過三個傳感器，即攝像頭、激光雷達和毫米波雷達。
在這當中，高精地圖是自動駕駛車輛的重要安全部件。王天一表示，精確、實時、可靠的數據是保障自動駕駛的必備要素。
上圖是戴姆勒-奔馳使用單一傳感器、攝像頭和地圖在德國測試的一個仿真數據。其中紅色表示基於傳感器數據的預測，它可以去驗證車道線的距離。綠色代表的是地圖提供的信息。
隻用單一要攝像頭進行車道識別，利用傳統視覺處理方法進行車道線預測，它可以去驗證車道線的距離，但距離還不夠遠。
「在目前的情況下，我們想利用高精地圖來為自動駕駛提供一個支撐。」王天一表示，高精地圖可用於對感知到的遠距離傳感器信號進行解釋。尤其是地圖信息，它對車道線的預測非常重要。
地圖偏轉對自動駕駛安全的影響
眾所周知，中國的地理位置信息需要進行加偏。由於中國的位置信息使用的不是 WGS84 坐標係，而是 J02 坐標係，後者需要對整個導航地圖進行「地圖偏轉」。所以這對於 GPS 的接收來說，存在偏轉和隨機誤差。
王天一認為，這種偏轉和隨機誤差，對導航地圖、信息娛樂係統這種地圖來並不會有任何影響。但對自動駕駛來說，則影響重大，主要包括以下三方麵：
-
地圖變形，由於地圖變形造成碰撞和非必要的製動；
-
偏轉插件對功能安全的影響，偏轉插件造成的安全目標違背和安全完整性等級降低；
-
地圖要素的表達限製，缺少高程信息會給車輛位置識別造成困難。
地圖形變，到底會對自動駕駛產生什麼影響？
上圖是梅賽德斯-奔馳提出的兩個相對比較極限的場景。左圖是在高速公路/環路上，有一輛靠邊的清掃車，它可能占用部分車道；右圖是高速公路的應急車道上有一輛車。
對於地圖偏轉所帶來的潛在安全隱患，包括以下兩種情況：
-
偏轉地圖可能會引發事故：被車載傳感器探測到的藍色車輛的相對位置從自車（正在執行自動駕駛的車輛）車道變化到了左側相鄰車道；
-
偏轉地圖可能會引起不必要的製動：被車載傳感器探測到的紅色車的相對位置從右側相鄰車道變化到了自車車道。
需要說明的是，上述討論的問題都是在 Level 3 級別自動駕駛前提下，也就是駕駛員並不需要介入任何感知和控製控製的情況下，完全靠汽車感知。
其次，偏轉插件可能會對汽車行業造成什麼影響？
ISO 26262 定義了汽車電子電氣「安全相關係統」整個生命周期的功能安全。功能安全實際上是與安全相關的電子物件標準和設計。導航地圖、GPS 模塊並不涉及安的因素。所以它並不需要考慮功能安全這個問題。
功能安全概念理解示例：
-
自適應定速巡航（ACC）的功能是保持自車與前車的安全距離；
-
如果雷達故障，將引起探測功能失效，無法正確判斷前車速度與距離；
-
該故障會使車輛處於高風險展台，會造成事故，危害人身安全，造成財產損失；
-
功能安全標準提供了降低該風險的方法論和技術解決方案。
汽車功能安全國家標準也被中國汽車行業廣泛應用，對於功能安全來說，汽車廠商會定義安全目標。
根據安全目標，汽車廠商會對應相應的汽車安全等級，即 ASIL，它定義了安全要求和安全措施，以避免不合理的參與風險。D 是最嚴苛的，在 D 之下的等級，則稱之為 QM（Quality management，質量管理）。
在整個 ASIL 的定義當中，安全目標可以劃分為：風險、暴露程度、可控性，嚴重度。
王天一表示，針對 ASIL 等級分析，假設定位模塊在做了分析後，被定義成 ASIL B 等級，加上偏轉插件，實際上就是定位模塊與偏轉插件的集合體，被劃分為 ASIL QM 等級。
為什麼會進行這樣的劃分？
「偏轉插件投入時間（2006 年）與道路車輛功能安全標準年代（國際：2011 年；中國：2017 年）的差異，偏轉插件較難完全滿足 ASIL B，對安全相關軟件設計的嚴苛要求。」王天一解釋。
他還表示，由於自動駕駛控製係統的複雜性，以及對安全極高的要求，定位模塊 ASIL 等級的降低將給車輛行駛安全、可靠性帶來隱患。
通過「改善偏移算法，使高精地圖的相對精度滿足自動駕駛規範」這一解決方案，雖然有可能滿足自動駕駛技術規範的要求，但是不符合功能安全技術要求的偏移插件仍存在，使安全的可靠性要求無法滿足。
最後一點是要素表達限製。地圖高程數據的缺少會給車輛在定位上帶來困難，從而引起控製決策的錯誤。
自動駕駛使用地理信息的建議
目前主流的廠商和供應商都已經認識到了高精地圖對自動駕駛的重要性。上圖列出了從中國、日本、歐洲還有美國的一些主要汽車公司、科技公司的合作。實際上他們都在以不同程度，與不同圖商進行合作。
在發展自動駕駛時，尤其是針對高速自動駕駛，國家可以開發一到兩條示範性高速公路，讓汽車行業去進行測試。
「在不影響國家安全的前提下，允許使用非偏轉地圖以達到自動駕駛的需求，從而實現道路安全。」王天一建議。他還從「確保國家安全」和「係統不對外開放」角度給出說明：
-
隻在自動駕駛特定場景下使用：隻獲得非敏感區域的信息，隻獲得告訴及測試道路附近信息，並先從試點開始，隻需要自車前方一小段道路的信息。
-
直供自動駕駛係統使用：隻有自動駕駛係統能使用地圖；地圖信息不以可視化方式展現；地圖不可以被複製。
這意味著對用戶、非製造廠商或者沒有資質的其他應用方角度而言，地圖完全不可能被這三者獲得甚至複製，通過這種方式從而保證地圖不會被其他人碰觸。
針對上述分享，王天一總結：從 Level 2 到 Level 3 級以上的自動駕駛，存在技術的飛躍，人類駕駛員已不在控製的環路中；高精地圖是實現 Level 3 及以上自動駕駛的一項關鍵技術；地圖偏轉和偏轉插件對自動駕駛的前車車道判斷及功能安全方麵有所影響；在保證國家安全的前提下，考慮高精地圖隻在特定場景下用於自動駕駛係統。
本文作者：易建成
本文轉自雷鋒網禁止二次轉載，原文鏈接
最後更新：2017-11-06 15:34:52