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究竟什么是自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心

2021-11-23 18:59:16·  來(lái)源：全球智能汽車供應(yīng)鏈  作者：陌世  
　
自動(dòng)駕駛出現(xiàn)以來(lái)便飽受爭(zhēng)議，尤其是關(guān)于自動(dòng)駕駛的核心技術(shù)這個(gè)問(wèn)題更是爭(zhēng)論不休，有人說(shuō)自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心就是決策層，畢竟決策層自動(dòng)駕駛車輛的大腦；但也有
自動(dòng)駕駛出現(xiàn)以來(lái)便飽受爭(zhēng)議，尤其是關(guān)于自動(dòng)駕駛的核心技術(shù)這個(gè)問(wèn)題更是爭(zhēng)論不休，有人說(shuō)自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心就是決策層，畢竟決策層自動(dòng)駕駛車輛的大腦；但也有人說(shuō)，感知層才是自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心，沒(méi)有感知層的自動(dòng)駕駛完全就是個(gè)瞎子，后面有人還提出得得激光雷達(dá)者得天下的結(jié)論；可是還有人說(shuō)，正在決定自動(dòng)駕駛技術(shù)是否合格的還得看執(zhí)行層。
然而總的來(lái)說(shuō)，不管是決策層，還是感知層，亦或者是執(zhí)行層，它們要解決的核心問(wèn)題就是我在哪？我要去哪？怎么去？這三個(gè)問(wèn)題。
那么接下來(lái)，我們就從這幾個(gè)方面來(lái)看看，究竟什么才是自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心！
01 決策層
自動(dòng)駕駛的決策層，就是依據(jù)獲取的信息來(lái)進(jìn)行決策判斷,確定適當(dāng)工作模型，制定相應(yīng)控制策略，代替人類做出駕駛決策。這一部分技術(shù)就想到與人類的大腦類似，負(fù)責(zé)各種指令的下達(dá)，例如在車道保持、車道偏離預(yù)警、車距保持，障礙物警告等等。
除此之外，還需要對(duì)本車與其他車輛、車道、行人等在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)做出預(yù)測(cè)，而這種先進(jìn)的決策理論就包括模糊推理、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，又因?yàn)槿祟愒诩夹g(shù)過(guò)程中不僅要面臨多種多樣的場(chǎng)景，還會(huì)面臨各種突發(fā)事件，所以這些種種事件就是決策層發(fā)展的最大障礙所在。
決策規(guī)劃是需要協(xié)同與交互的，自動(dòng)駕駛車輛還需要推斷其他車輛的意圖并將其整合到自己的規(guī)劃框架中，從而在車輛之間無(wú)法互相聯(lián)網(wǎng)溝通的情況也能得到合理的協(xié)同決策，而這寫的難度就在于數(shù)據(jù)的有限性與駕駛場(chǎng)景的無(wú)限性，這兩者之間很難做到完美匹配。
從短期來(lái)看，自動(dòng)駕駛決策規(guī)劃的首要難點(diǎn)不在于自身，而是預(yù)測(cè)，也就是如何像人一樣可以在有限的信息輸入里面，根據(jù)“習(xí)慣”判斷未來(lái)3-5s會(huì)發(fā)生的事情。這背后的邏輯復(fù)雜無(wú)比，不是單純通過(guò)訓(xùn)練旁車的軌跡就可以做好，同時(shí)還需要反推感知和Map fusion，可以獲取目標(biāo)物更多的信息，車燈、交規(guī)、人的駕駛習(xí)慣，前方路線變化等等；這背后是一次柔性推理的過(guò)程。
從長(zhǎng)期來(lái)看，決策規(guī)劃難題在于如何保證你的結(jié)果是正確的，數(shù)據(jù)驗(yàn)證無(wú)疑是最好的手段，但這背后近乎無(wú)限的元素疊加及長(zhǎng)尾問(wèn)題，是從量變到質(zhì)變的瓶頸。
02 感知層

感知層就相當(dāng)于人類的五官，負(fù)責(zé)定位和對(duì)周圍環(huán)境的感知，以及將搜集到的數(shù)據(jù)傳輸給決策層，感知層主要包括環(huán)境感知、位置感知、以及速度和壓力感知等。
感知層的核心技術(shù)便是傳感器，目前的傳感器按工作原理主要可以分為視覺(jué)傳感器、雷達(dá)傳感器、紅外傳感器和其他一些傳感器，根據(jù)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2018年11月發(fā)布的《自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)專利分析評(píng)議報(bào)告》披露，全球自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)不同類型傳感器專利數(shù)量占比分別為，視覺(jué)傳感器30%、毫米波雷達(dá)22%、激光雷達(dá)20%、超聲波雷達(dá)13%、紅外傳感器9%、其它傳感器6%。
雖然目前自動(dòng)駕駛的感知系統(tǒng)已經(jīng)有了較大的發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍從在很多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在一下三個(gè)方面，a.當(dāng)前感知系統(tǒng)仍然存在一些缺陷，這種缺陷隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)提升逐漸被放大；b.優(yōu)良性能的激光雷達(dá)由于成本太高，目前在主流車型上并沒(méi)有得到應(yīng)用；c. 關(guān)于傳感器如毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，相關(guān)政策激勵(lì)措施欠缺。
安全是自動(dòng)駕駛推廣應(yīng)用的前提，而感知信息攝入直接影響著車輛的避險(xiǎn)操作，其高準(zhǔn)確性與可靠性是自動(dòng)駕駛安全的保障。然而，目前自動(dòng)駕駛車輛感知系統(tǒng)仍然存在一些缺陷，無(wú)法完全滿足實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景。
感知系統(tǒng)的缺陷來(lái)自于三個(gè)方面：1）感知盲點(diǎn)（部分區(qū)域、物體無(wú)法感知）；2）感知辨別度低（感知到物體但是無(wú)法識(shí)別）；3）感知反饋時(shí)間長(zhǎng)且信號(hào)弱（識(shí)別到物體，但是無(wú)法精準(zhǔn)及時(shí)反饋）。以感知盲點(diǎn)為例，其有兩個(gè)主要原因：1）單個(gè)傳感器受到探測(cè)距離和視角的限制，需要多個(gè)傳感器才能完成360°全景覆蓋；2）即使實(shí)現(xiàn)360°全覆蓋，但是受到光線、雨雪、霧霾、沙塵等惡劣天氣造成的感知盲區(qū)。以縱目科技產(chǎn)品為例，其超聲波雷達(dá)測(cè)距范圍在0.15-4.5m，其探測(cè)角度水平角100°、垂直角60°。
03 執(zhí)行層

在智能駕駛車輛中，執(zhí)行層負(fù)責(zé)的就是控制與執(zhí)行，相當(dāng)于人類的四肢，執(zhí)行決策層下達(dá)的各種指令，主要包含動(dòng)力供給、方向控制、車燈控制這三部分。
其實(shí)想要做好自動(dòng)駕駛的規(guī)劃決策，就必須懂的執(zhí)行控制，畢竟脫離手腳談大腦是完全行不通的，決策層根據(jù)感知層收集到的信息，來(lái)規(guī)劃行進(jìn)的路線，但是在車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如拐彎、變道、超車，以及剎車等車輛運(yùn)動(dòng)便是有執(zhí)行層控制的。
執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)的核心就是線控油門（通過(guò)發(fā)送電信號(hào)來(lái)控制節(jié)氣門的開(kāi)合程度或者電動(dòng)機(jī)）；線控轉(zhuǎn)向（相對(duì)來(lái)說(shuō)普及程度不高，有一些乘用車的量產(chǎn)產(chǎn)品）；以及線控制動(dòng)（就是以電子元件來(lái)取代液壓或者氣壓控制單元，現(xiàn)在業(yè)界主流成為EHB（electronic hydraulic brake)電子液壓制動(dòng)，EMB（mechanical)電子機(jī)械制動(dòng)兩種）。
文章來(lái)源：

1.《自動(dòng)駕駛中決策規(guī)劃的難度和挑戰(zhàn)是什么？》-知乎（Andy Zhu）

2.《中國(guó)自動(dòng)駕駛發(fā)展報(bào)告2020（上）：感知篇——浪潮已至》-澤平宏觀（ 任澤平）

3.《自動(dòng)駕駛知多少-執(zhí)行控制篇（智能汽車7）》-維科號(hào)（小星車言論）

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