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重塑安全：自動駕駛系統(tǒng)的聯(lián)合方法

2022-01-19 18:10:43·  來源：全球智能汽車供應鏈  
　
作者：陌世來源：編譯自 博世介紹梅賽德斯-奔馳和博世是汽車行業(yè)的先驅，尤其是在汽車安全方面。兩家公司在這一領域開展了深入的研究，并將許多創(chuàng)新的安全系統(tǒng)和
作者：陌世
來源：編譯自 博世
介紹
梅賽德斯-奔馳和博世是汽車行業(yè)的先驅，尤其是在汽車安全方面。兩家公司在這一領域開展了深入的研究，并將許多創(chuàng)新的安全系統(tǒng)和技術推向市場。
自1886年梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）發(fā)明汽車以來，自豪地佩戴著其三顆星的汽車一直在制定汽車安全標準。開創(chuàng)性的梅賽德斯-奔馳“智能駕駛”輔助系統(tǒng)正變得越來越網絡化，因為它們在全自動駕駛道路上樹立了新的里程碑。今天，梅賽德斯-奔馳和博世攜手努力，繼續(xù)完善和推進道路交通安全領域。
梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）正在將能夠自動駕駛的車輛引入城市街道，旨在提高道路安全，改善城市交通流量，并為未來的交通提供重要的組成部分。梅賽德斯-奔馳和博世并不是這項重要工作的新手。1986年，兩家公司首次開始開發(fā)和分享他們在自動駕駛方面的專業(yè)知識，并與他們的“普羅米修斯”聯(lián)合項目合作，證明了這項技術的巨大潛力。
從創(chuàng)新到行業(yè)基準
許多今天被視為理所當然的創(chuàng)新安全技術是與博世一起開發(fā)的，并首次引入梅賽德斯-奔馳車輛。例子包括：
?1978年S-Class中引入的防抱死制動系統(tǒng)（ABS）
?1981年S-Class中引入的安全氣囊
?電子穩(wěn)定程序ESP®（通稱為“電子穩(wěn)定控制”），在1995年S級Coupé中引入。
這類里程碑式的成功繼續(xù)鼓勵兩家公司努力推進自動化駕駛，以實現提高整體汽車安全性的共同目標。
梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和博世（Bosch）攜手致力于未來的移動性：無人駕駛車輛
我們的下一個目標是交付生產就緒的車輛，這些車輛能夠在規(guī)定的區(qū)域內無人駕駛運行，也被稱為“操作設計領域”，例如城市的市中心區(qū)。梅賽德斯-奔馳和博世于2017年聯(lián)手，通過簽訂開發(fā)協(xié)議，將世界領先的高端汽車制造商之一與世界最大汽車供應商之一的龐大系統(tǒng)和硬件專業(yè)知識結合在一起，實現高度自動化，在下一個十年開始前，可在城市道路上行駛的無人駕駛（SAE 4級）車輛。我們目前正在開發(fā)高度復雜的軟件和算法，使車輛在復雜的城市交通中無需人工駕駛即可運行，并在必要時通過將車輛移動到最低風險狀態(tài)（低風險運行模式）自動管理故障和問題。
未來的共同流動
通過在城市環(huán)境中引入無人駕駛車輛，梅賽德斯-奔馳旨在提高道路安全，改善城市交通流量，并為未來的綜合和自動化交通系統(tǒng)提供重要的組成部分。除其他外，這項技術將增強汽車共享的吸引力。它將允許人們盡可能充分利用他們在車上的時間，開辟新的移動機會，并為在城市環(huán)境中旅行的客戶（包括那些城市）擴展交通選擇。
由于殘疾，目前無法駕駛。這里的想法是，在指定區(qū)域內，客戶可以通過智能手機呼叫梅賽德斯-奔馳自動車輛。然后，車輛將前往用戶的接送地點，并將該人員運送至其指定目的地。
自動駕駛之路：五大洲的智能世界駕駛
“無人駕駛汽車”的愿景吸引著越來越多的人。然而，所有車輛都要經過數年的時間才能具備自動化駕駛技術水平，使其在任何地方都能以無人駕駛模式運行。今天已經在路上的先進援助系統(tǒng)證明了這項技術已經達到了先進的階段。但在今天的車輛和無人駕駛車輛更高的自動駕駛功能之間仍然存在一些缺失的聯(lián)系。
梅賽德斯-奔馳正在不斷測試和改進其自動駕駛技術。憑借智能世界駕駛巡回賽，梅賽德斯-奔馳在2017年9月至2018年1月期間，在五大洲的教育之旅中派出了一輛配備自動駕駛技術的測試車。在這五個月里，在各種各樣的交通條件下，在真實道路上進行自動試駕，獲得了寶貴的經驗。
當仔細觀察不同國家和文化的交通狀況時，明顯的差異和特點就會顯現出來。為了使自動駕駛技術能夠適應這些特性，必須在現實世界的交通中“體驗”這些特性。戴姆勒管理委員會負責集團研究和梅賽德斯-奔馳汽車開發(fā)的成員Ola K?llenius解釋說：“高度復雜交通狀況的采集、處理和解釋是安全自動化和無人駕駛車輛的關鍵。”?！斑@些過程在密集的城市交通中尤其復雜。因此，我們在主要城市每天發(fā)生的駕駛情況下，非常謹慎地測試我們的自動駕駛功能。”
智能世界駕駛考試項目還指出了自動駕駛法律框架和相關基礎設施的國際協(xié)調對于自動車輛成功進入市場的重要性。因此，梅賽德斯-奔馳和博世繼續(xù)與政府和行業(yè)實體合作，促進與自動駕駛及其相關車輛技術相關的法律、法規(guī)和標準的國際協(xié)調。
美國
智能世界驅動的最后階段在加利福尼亞州和內華達州進行。在大洛杉磯的試駕中，以及從那里到拉斯維加斯的消費電子展（CES），測試車輛必須在密集的城市交通和高速公路上證明自己。在這個過程中，它熟悉了美國道路交通的特點。
例如，在美國，校車是道路使用者的一個特殊類別。當他們停車并打開警示燈時，附近的所有車輛都必須停車。美國的限速標志也絕對獨一無二。它們的形狀和大小與歐洲、澳大利亞、亞洲和加拿大的限速標志完全不同。美國也有高載客量車輛（HOV）車道，以及由凸起的塑料點（Botts’dots）制成的道路標記。在某些情況下，美國司機也可以從右邊超車。所有這些因素都對測試車輛的傳感器系統(tǒng)和算法提出了很高的要求。
南非
南非的交通帶來了一些非常不尋常的挑戰(zhàn)，例如該國特有的交通標志、道路上的野生動物以及意外穿越道路的行人。在西開普省和開普敦的自動試駕期間，測試車輛應對了南非的這些挑戰(zhàn)。主要研究了行人檢測系統(tǒng)。在南非的城市和鄉(xiāng)村有很多行人。他們中的一些人在不尋常的交通狀況下在道路上行走或穿過街道。在城鎮(zhèn)和村莊以外的國道上，甚至在主要公路上，司機必須時刻注意穿過道路的行人。這對自動和自動車輛的傳感器系統(tǒng)提出了相應的高要求。攝像機和雷達系統(tǒng)必須識別行人并正確解釋他們的動作，以便車輛在必要時能夠在毫秒內做出反應。
澳大利亞
駕駛員從左車道右轉，閃動限速標志，袋鼠在道路上跳躍——在智能世界駕駛的第三階段，測試車輛必須掌握在鄉(xiāng)村道路、高速公路和城市交通上的自動試駕，并有全新的具體要求。這條路線從悉尼開始，繼續(xù)經過堪培拉和阿爾伯里，最后進入墨爾本的城市交通。試駕的一個重點是驗證此處的數字地圖數據。該系統(tǒng)還必須識別特定國家的交通標志。
此外，工程師們還測試了一種新的照明技術。試驗車輛配備了創(chuàng)新的數字照明系統(tǒng)。在前照燈原型內部，每個前照燈包含超過一百萬像素的芯片提供高清質量的防眩目連續(xù)遠光。除此之外，數字光可以將光跡投射到道路上，以便與周圍環(huán)境進行通信。美國-中國-澳大利亞-南非-歐洲駕駛員從左車道右轉，閃動限速標志，袋鼠在道路上跳躍-在智能世界駕駛的第三階段，測試車輛必須掌握在鄉(xiāng)村道路、高速公路和公路上的自動試駕，并對城市交通提出了全新的一套具體要求。這條路線從悉尼開始，繼續(xù)經過堪培拉和阿爾伯里，最后進入墨爾本的城市交通。試駕的一個重點是驗證此處的數字地圖數據。該系統(tǒng)還必須識別特定國家的交通標志。介紹
中國
百萬人口的城市。無數的人、自行車、摩托車和越來越多的汽車——以及中國交通的顯著特征。這里的試駕重點是在各種各樣的道路使用者的密集交通中的駕駛行為。除了中文字體的交通標志外，還有一些車道標志，它們根據上下文的不同而具有不同的含義。例如，在中國的高速公路上也可以找到用來表示世界各地人行橫道的寬白線，但它們表示車輛之間的最小距離。自動和自動車輛的傳感器系統(tǒng)必須識別并正確解釋這些特征。這也適用于速度限制，不同車道和七車道交叉口的速度限制可能不同，在高峰時間，數十輛自行車和行人同時穿過這些交叉口
梅賽德斯-奔馳的安全遺產
梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）可以自豪地指出，數十年來在汽車安全系統(tǒng)方面的創(chuàng)新為安全車輛確立了標準，因為它繼續(xù)在主動安全系統(tǒng)和乘員保護系統(tǒng)方面設定了進步的步伐。這些創(chuàng)新系統(tǒng)中的許多現已成為整個行業(yè)車輛上的標準設備。
下圖顯示了梅賽德斯-奔馳汽車上引入的安全系統(tǒng)的時間表。它的范圍從1959年引入的壓皺區(qū)一直到目前防止耳鼓破裂并將駕駛員和乘客從側面碰撞中拉出來的系統(tǒng)。
自動化車輛的愿景
梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和博世（Bosch）對未來有著共同的愿景，即更少的交通事故和更少的壓力。我們正努力通過自動化、電氣化和連通性實現這一愿景。自動化是運輸業(yè)變革的最大驅動力之一。它有可能使所有人的行動更加安全——大多數事故都是人為失誤造成的——同時減少交通擁堵。多虧了自動駕駛能力，車輛也可以成為私人休養(yǎng)地，讓我們可以隨心所欲地在旅途中利用時間。
F015概念車，名為“運動中的豪華”，是一款專門設計的研究車輛，旨在展示未來梅賽德斯-奔馳自動化車輛的外觀。
計劃中的梅賽德斯-奔馳自動化車輛將配備集成在數字基礎設施內的系統(tǒng)，該基礎設施能夠連接到車隊運營中心、公共機構的數據源（例如，來自當地道路當局的交通信號數據）和其他車輛的數據。它還將有一個與云的接口，在那里可以訪問狀態(tài)報告以及相關的交通、天氣、事件和施工信息。這些自動化車輛功能將有助于優(yōu)化每個客戶的旅程規(guī)劃。
總體設計方法
安全性指導梅賽德斯-奔馳自動化車輛從概念到部署的設計?；灸繕耸牵?/span>
?遵守適用的法律規(guī)則
?僅在規(guī)定的操作設計范圍內駕駛
?防守性駕駛
?必要時自動實現最低風險條件
安全保證方面
自動化車輛的一個重要目標是減少事故發(fā)生的可能性，并通過像防御性和細心的駕駛員一樣操作來減輕乘客和其他道路使用者的風險，該駕駛員始終監(jiān)控駕駛環(huán)境，并對不斷變化的條件作出適當和安全的反應。為此，將系統(tǒng)安全納入車輛的設計、開發(fā)、測試和驗證中，重點關注以下四個關鍵安全保證方面：
系統(tǒng)安全
功能安全包括識別和規(guī)劃因安全關鍵電氣和電子系統(tǒng)故障而可能發(fā)生的潛在危險。我們采用已建立的國際工藝標準（如ISO 26262），以幫助我們在設計和開發(fā)過程中查明并減少潛在危險。此外，我們考慮方面的“預期功能的安全性”（SOTIF），它描述了一種方法識別功能不足，在系統(tǒng)中設計，并得出對策。通過優(yōu)化設計和/或提供冗余部件或系統(tǒng)，我們可以最好地確保自動化車輛的基本功能保持運行，即使發(fā)生故障。
準確可靠的環(huán)境傳感
自動化車輛最重要的任務之一是準確可靠地檢測駕駛環(huán)境中的相關和潛在危險物體和事件。這包括但不限于其他道路使用者、異物、道路上的動物、路面標線以及標志和信號。它進一步擴展到各種各樣的事件，如緊急車輛、施工區(qū)和需要采取特殊措施的交通事故場景?；趦杉夜驹隈{駛員輔助系統(tǒng)方面的豐富經驗，我們正在開發(fā)一套強大、全面和集成的傳感器。
安全自動車輛行為
當車輛傳感器檢測到環(huán)境中的物體和事件時，車輛必須對其做出適當反應。因此，設計過程采用了以安全為導向的防御性駕駛風格，旨在避免與其他道路使用者發(fā)生過失碰撞，同時避免或緩解他人造成的碰撞。
學習和持續(xù)改進
梅賽德斯-奔馳在現實世界中不斷監(jiān)控和分析其車輛的系統(tǒng)性能，以便不斷改進。這包括對現場數據以及客戶反饋和診斷數據的詳細分析。
安全過程
安全自動化車輛的開發(fā)要求制造商及其供應商實施特定流程，以指導自動化車輛設計的各個方面，包括硬件和軟件。梅賽德斯-奔馳（作為一家汽車制造商）和博世（作為一家供應商）在駕駛輔助系統(tǒng)開發(fā)中使用這些流程、工具和方法方面擁有豐富的經驗。
為了解決開發(fā)過程中的系統(tǒng)安全問題，我們使用標準化的工具和方法，例如
?ISO 26262-“道路車輛-功能安全”：廣泛的安全實施過程標準，包括“危險分析和風險評估”，這是一種評估故障行為造成的風險的方法。ISO 26262還規(guī)定了評估和處理每種已識別危險的方法，以消除或實質上減輕其可能造成的危害。本標準還規(guī)定了驗證合規(guī)性的獨立審計程序。梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）的母公司戴姆勒公司（Daimler AG）是ISO 26262的原始驅動者，該標準根據通用行業(yè)標準IEC 61508—“電氣/電子/可編程電子安全相關系統(tǒng)的功能安全”進行了修改
演繹分析：一種自上而下的方法，用于識別危害及其根本原因之間的因果鏈。故障樹分析（FTA）廣泛應用于所有行業(yè)。
?歸納分析：汽車行業(yè)廣泛使用的一種方法是故障模式和影響分析（FMEA），它有助于在系統(tǒng)設計期間識別可能的危險。
?迭代識別自動駕駛系統(tǒng)的功能不足并得出應對措施以解決由此產生的風險（預期功能的安全性（SOTIF））的過程。
車輛結構
因為安全對于自動化車輛來說至關重要，所以安全問題是車輛架構和開發(fā)過程的關鍵。為此，采用了相關行業(yè)標準，如ISO/IEC 15504-“信息技術-過程評估”，軟件驗證方法，以及安全標準，如ISO 26262“道路車輛-功能安全”。這些行業(yè)標準為開發(fā)和生產更安全的產品提供了有價值的指導方針，并在開發(fā)過程中嵌入了可追溯性和問責制?？傮w而言，該開發(fā)過程提供：
1.自動車輛設計在何處以及在何種條件下（如位置、天氣、時間等）運行的明確規(guī)范。在該操作設計領域內，收集和分析自動化車輛的需求，包括其按照相關安全和交通法律法規(guī)運行的能力。
2.分析與自動車輛在其操作設計領域內的安全性能相關的用例（真實情況）。從這些用例中可以導出所需的功能。常見用例的示例有“通過4路停車”或“在人行橫道停車并給予行人優(yōu)先通行權”每個用例都需要車輛的特定功能、能力和響應。這些用例之間的描述和交互最終決定了自動化車輛的體系結構。
3.可在系統(tǒng)和組件級測試的定義要求，例如，雷達傳感器或傳感器融合算法的要求。然后，這些可測試需求的集合可以輸入到各種用例的設計和功能中。
4.系統(tǒng)架構，包括最終組件規(guī)范“網絡和電網設計”，最終滿足車輛的集成要求。
該系統(tǒng)設計策略有助于在各個性能級別（從單個部件和子系統(tǒng)到整個車輛）對安全保證采取全面的測試、驗證和確認方法。
當然，車輛還需要具有容錯能力，即使系統(tǒng)出現錯誤，也能正常工作。為此，我們在我們的系統(tǒng)中設計了冗余，使車輛在運行中具有魯棒性，并允許車輛在需要時達到最低風險條件。
操作設計領域
運行設計領域描述了自動車輛設計運行的精確條件，包括速度、范圍、時間、天氣條件、是否存在某些類型的道路基礎設施，以及自動車輛設計運行的地理區(qū)域。我們的自動化車輛是“地理圍欄”，這意味著，除了其他限制外，其操作設計領域還通過精確的高清晰度地圖進一步定義，該地圖嚴格定義了車輛的規(guī)定操作區(qū)域；根據設計，車輛不能離開該區(qū)域。梅賽德斯-奔馳通過分析交通和基礎設施、照明、標志和道路類型等環(huán)境條件以及適用的法律要求，確定其自動化車輛在特定目標城市的運營設計領域。
在該地理圍欄區(qū)域內的車隊運營中心計算給定騎乘請求的合適路線。它還可以考慮實時路況、交通信息和天氣等信息，以確保在處理調度命令和命令自動車輛前往指定位置之前，自動車輛可以執(zhí)行駕駛分配。
惡劣天氣條件（如暴雨或暴風雪）可能需要臨時暫停車輛的移動服務，因為它們構成了操作設計領域的限制。在派遣自動車輛接送乘客或重新安置乘客之前，應密切監(jiān)控此類情況。類似地，車輛傳感器在運行期間由感知系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控，以檢測環(huán)境條件是否降低了車輛傳感器感知其運行環(huán)境的能力。如果環(huán)境條件惡化到自動車輛無法在給定行程中準確可靠地感知其運行環(huán)境的程度，自動車輛將自動過渡到最低風險狀態(tài)。例如，這可能包括打開危險閃光燈、臨時停車和/或向車隊運營中心尋求協(xié)助等措施。
自動車輛移動服務的一個重要目標是不斷擴展車隊車輛的操作設計領域。梅賽德斯的自動車輛移動服務的最終目標是在一天中的任何時間、盡可能多的地理區(qū)域和環(huán)境條件下運行。
對象和事件檢測與響應
自動車輛的感知系統(tǒng)、環(huán)境建模以及行為規(guī)劃和預測活動通常由通用術語“對象和事件檢測與響應”（OEDR）定義。該術語與用于描述人類安全駕駛所依賴的行為的術語相同。
我們通過分析車輛在交通中遇到的相關場景來設計自動車輛的OEDR功能。這包括常見和罕見的情況。車輛處理任何給定交通狀況的方式取決于適用的交通法規(guī)以及安全和防御性駕駛原則?？煽康腛EDR性能是由設計良好的傳感器、執(zhí)行器和計算資源系統(tǒng)實現的。冗余的應用方式應確保在發(fā)生故障時，車輛仍能做出適當的響應。下文將更詳細地描述負責OEDR的各種組件。
環(huán)境感知
環(huán)境感知系統(tǒng)由傳感器和感知算法組成。環(huán)境感知系統(tǒng)將原始傳感器數據轉換為可識別的對象，對自動車輛在公共道路上運行時的可靠性能至關重要。梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和博世（Bosch）進行了廣泛的設計工作，以實現穩(wěn)健的性能。
360度環(huán)境感知與環(huán)繞視覺
下面您可以看到我們的環(huán)繞視覺攝像頭拍攝的場景。我們的算法能夠對場景中的對象及其周圍環(huán)境進行分類，例如汽車和摩托車以深藍色突出顯示，行人以紅色突出顯示，道路以栗色突出顯示。
傳感器安裝與感知系統(tǒng)的設計
在設計自動化車輛的傳感器設置和環(huán)境感知算法時，梅賽德斯-奔馳和博世不僅解決了日常操作問題，例如留在行車道上，觀察交通信號燈和標志，但我們關注大量所謂的“角落”用例，這些場景對于自動化車輛來說尤其具有挑戰(zhàn)性。盡管轉角用例可能相對較少出現，但自動化車輛必須能夠可靠地處理它們。
例如，傳感器設置被設計為考慮道路碎片和丟失貨物的拐角使用情況。2011-2014年間，美國有超過200000起警察報告的車禍發(fā)生在這個角落使用案例中，共造成約39000人受傷，500人死亡。為了可靠地檢測道路碎片，我們使用“深度學習”技術來解釋來自車內攝像機和光探測與測距（lidar）傳感器的數據。為此，我們收集了數萬張道路碎片和丟失貨物的示例圖像。此外，我們將該數據集的一部分向汽車行業(yè)的其他部門公開，以促進競爭前信息的共享，從而有助于提高未來所有自動化車輛的安全性。
深度學習算法使人工智能和自動駕駛系統(tǒng)的機器學習領域取得了巨大進展。這項技術大大提高了感知能力，現在已成為我們感知和感知系統(tǒng)的組成部分。
下面邊的圖像顯示了深度學習算法生成的結果。圖像中所謂的“語義信息”將對象分類為道路、樹木、行人等。在這些示例圖中，車輛顯示為藍色，行人顯示為紅色，道路顯示為紫色，交通標志顯示為黃色。深度學習系統(tǒng)將對象和基礎設施的所有相關類別分開。這包括自動車輛感知系統(tǒng)部分阻擋的物體和物品，例如被其他車輛部分隱藏的行人。

有監(jiān)督的深度學習算法需要大量帶注釋的數據才能產生這樣的結果。一個大型數據庫用于覆蓋多種天氣和照明條件，使自動化車輛能夠在各種環(huán)境和照明條件下工作。
傳感器組
自動化車輛的定制傳感器設置包括雷達、激光雷達、攝像頭和超聲波傳感器以及麥克風。此傳感器設置可在車輛周圍提供360度視野。不同的傳感器在其視野范圍內重疊，以實現更強大的感知能力，并使車輛能夠處理所有相關用例。
每種傳感器技術都為整個感知系統(tǒng)帶來了特定的優(yōu)勢，以完成自動化車輛所需的廣泛檢測任務。設計傳感器裝置的挑戰(zhàn)在于將這些傳感概念結合在一起，使各種技術相互補充，以達到所需的感知能力。這稱為“傳感器融合”（見下一節(jié)）。此外，傳感器設置及其集成到E/E體系結構中的設計使自動化車輛在系統(tǒng)發(fā)生故障的不太可能的情況下仍然能夠達到最小的風險條件。
傳感器融合、環(huán)境建模和行為規(guī)劃
在復雜的城市環(huán)境中安全平穩(wěn)地駕駛需要對實時交通狀況的詳細和持續(xù)的了解，以及預測未來交通發(fā)展的能力。這對于自動車輛安全、適當地執(zhí)行所有駕駛操作是必要的，例如跟隨車輛、改變車道、讓行、合并或導航轉彎和交叉口。這些功能由傳感器融合、環(huán)境建模和行為規(guī)劃模塊執(zhí)行。
在傳感器融合模塊中，輸入來自所有自動化車輛的傳感器，并通過復雜的算法，組合成直接環(huán)境的準確和全面表示。這就是車輛“看到”和解釋它看到的東西的方式。環(huán)境表示包括移動對象，如其他車輛、行人、自行車、動物等，以及非移動對象，如停放的汽車、路緣、交通燈等。
然后，環(huán)境建模從傳感器融合中獲取環(huán)境表示，并將其與其他信息源相結合，從而創(chuàng)建自動化車輛附近交通狀況的更全面圖片。它結合了三個主要輸入：
?傳感器融合系統(tǒng)提供的操作環(huán)境的綜合表示；
?高清數字地圖，顯示自動車輛和其他車輛及物體的位置；
?自動車輛的“駕駛任務”已經分配
環(huán)境建模模塊從傳感器融合系統(tǒng)獲取信息，并使用有關實時交通狀況的其他上下文知識對其進行增強和增強。然后，它可以在高清數字地圖中確定物體相對于自動車輛的位置，并評估未來可能的移動。換句話說，系統(tǒng)預測和預測道路上的其他對象可能會做什么。
自動化車輛實時操作環(huán)境中每個對象的行為可以基于各種因素進行預測。這些信息包括道路網絡拓撲和特定于上下文的語義信息，如對象和基礎設施的位置、類型和位置以及適用的交通規(guī)則。它還可以考慮不同對象之間以及這些對象與自動車輛之間的推斷關系。環(huán)境模型提供了即時運行環(huán)境的不斷更新、實時、全面的表示，自動化車輛需要該環(huán)境才能在交通中安全運行。
行為規(guī)劃模塊規(guī)劃最理想、可行和適當的駕駛操作順序，以實現自動化車輛的路線目標。該模塊將來自傳感器融合和環(huán)境模塊的解釋性和預測性信息與機動規(guī)劃緊密集成，以使自動化車輛能夠實時、持續(xù)、靈活地適應不斷變化的情況。我們的目標是以類似于人類駕駛員在合并點和十字路口的方式與其他車輛進行協(xié)商。其行為可能會如何影響周圍車輛和行人的行為也被考慮在內。
軟件的運動規(guī)劃組件指導自動車輛在交通中的運動。根據詳細的碰撞風險評估和可行性評估，驗證自動車輛的軌跡。運動規(guī)劃器還采用碰撞避免和緩解策略，以快速響應不可預測的事件和突然出現的對象。
回退和最小風險條件
雖然梅賽德斯-奔馳和博世強調提供最高質量的產品，但罕見的部件或系統(tǒng)故障或性能下降的可能性仍然存在。因此，我們正在設計自動化車輛處理此類情況的能力。為了提高安全性和客戶滿意度，自動化車輛包括稱為“降級級別”的降級或降級性能級別。這些降級級別有助于確保車輛在特定故障和主要情況下提供最佳的應急性能，并在必要時達到最低風險條件。最小風險條件將取決于故障發(fā)生時的主要條件以及特定故障或性能退化的性質。
故障相關降級和最小風險條件實現
性能下降可能會逐漸發(fā)生，從一路減速到受控停車操作，以達到最低風險條件。系統(tǒng)響應將因場景而異。請注意，如果梅賽德斯-奔馳自動車輛檢測到超出其操作設計范圍的情況，其設計也將恢復到模擬風險狀態(tài)。
自動車輛驗證
所有梅賽德斯-奔馳車輛都具有出色的主動和被動安全功能。為了實現自動化車輛的同等安全質量，驗證過程從硬件組件開始，如傳感器（如攝像頭、激光雷達、雷達、超聲波傳感器和麥克風）、計算模塊和執(zhí)行器。博世作為這些項目的供應商，使用硬件測試臺、硬件在環(huán)測試設置和模擬來驗證單個組件以及組件和子系統(tǒng)組合的性能和魯棒性。在成功執(zhí)行這些測試以證明在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境和操作條件下的強大功能后，梅賽德斯-奔馳對安裝在自動化車輛上的這些部件和子系統(tǒng)進行了進一步的嚴格測試。測試在實驗室、試車跑道、模擬虛擬試駕環(huán)境以及公共道路上進行。
自動化車輛的軟件組件在不同級別上進行測試和驗證。源代碼本身必須滿足嚴格的質量要求，其中許多已經在汽車領域標準化。此外，軟件行為和功能的不同方面可以在硬件在環(huán)試驗臺測試環(huán)境中進行測試，也可以通過基于先前記錄的數據運行多種場景，在虛擬試駕模擬中進行測試。這些模擬將持續(xù)進行，以測試系統(tǒng)并使其行為具有彈性。這意味著我們正在模擬各種各樣的交通情況，包括許多很少發(fā)生的情況，以改善車輛的行為并使其更加堅固。
模擬方法
仿真是驗證自動化車輛運行的重要方法。目標是通過使用計算機生成的環(huán)境輸入數據，結合虛擬testdrive軟件生成的數據，在計算機模擬中復制操作環(huán)境，從而測試和提高自動化車輛的性能。通過改變合成的自動車輛輸入數據和虛擬試駕環(huán)境中的一個或兩個，我們能夠對自動車輛的性能進行詳盡且可重復的測試。這包括非常具有挑戰(zhàn)性和危險的場景和環(huán)境，這些場景和環(huán)境可以比單獨進行軌道和道路測試更快、更安全、更全面地進行測試。
虛擬試駕模擬的基礎從數字化駕駛場景開始。每個都由地圖、交通參與者（包括他們的行為計劃）、靜態(tài)對象、附加參數（照明、天氣條件等）以及自動車輛的啟動條件和任務組成。交通參與者可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的，包括其他道路使用者，如其他車輛、行人和自行車。系統(tǒng)地定義和編目這些場景，以確保全面覆蓋自動化車輛預期運行設計領域中的交通情況。
使用虛擬試駕模擬對自動化車輛的各個部件進行單獨測試和組合測試。為了有效地執(zhí)行此操作，需要同時運行數千個模擬。
除了在自動車輛正常運行時（即使在具有挑戰(zhàn)性的情況下）測試和驗證其運行外，我們還使用模擬來驗證應急性能，并確保自動車輛能夠在需要時達到最低風險條件。
我們將相同的評估方法應用于封閉軌道和公共道路上的模擬和實際試駕，使我們能夠比較和驗證模擬和真實場景之間的結果。
人機界面
由于自動化車輛沒有駕駛員，因此它們必須能夠與乘客進行通信，以提供各種信息，例如當前位置、到達目的地的時間和緊急指示。
這種交流需要直觀且易于理解，適用于范圍廣泛的乘客，包括聽力或視覺殘疾以及輕度認知障礙的乘客。如果乘客遇到緊急情況，他或她需要能夠輕松地停止車輛和/或啟動與車隊運營中心的通信，同時迅速收到他們的信息并采取進一步行動的反饋。如果車輛或車隊運營中心需要與乘客溝通，同樣適用：如果出現需要向乘客發(fā)出警報的問題，必須快速、清晰地發(fā)生。
自動化車輛與其他道路使用者通信的能力也很重要。今天，交通中人們之間的大部分交流都是通過手勢或眼神交流進行的。因此，自動化車輛需要用其他適當的方式取代這種通信。
梅賽德斯-奔馳正在為其自動化車輛設計直觀的界面概念，以確保與它的通信盡可能自然，盡可能普及。
車輛網絡安全
車輛網絡安全是確保車輛、乘客和其他交通參與者安全的重要組成部分。為了實現端到端的安全，梅賽德斯-奔馳和博世采用縱深防御方法。其穩(wěn)健的整體設計包括安全工程過程中的所有產品和服務層——從自動駕駛車輛及其組件（如傳感器）到車隊運營中心和后端服務器。
我們的主要目標是提供安全性，同時防止和減輕由于未經授權的操縱、干擾或任何類型的網絡攻擊而導致的所有故障。
我們的安全工程流程以迭代方式遵循ISO 27005和31000標準中針對基于風險的工程的原則：
1.威脅和風險分析：可能出現什么問題？會有多糟？發(fā)生的可能性有多大？2.安全理念：我們應該怎么做？3.剩余風險分析：我們做得夠多了嗎？
該方法與汽車安全規(guī)范ISO/SAE 21434中制定的建議一起實施。除了采用系統(tǒng)開發(fā)的方法外，還包括定義和使用最佳實踐作為技術實施的基準，重點是自動化車輛的整個生命周期。由于后端服務通過無線方式提供給車輛的控制功能對于自動化車輛非常重要，因此，必須在安全設計中解決由連接性質導致的網絡攻擊表面。因此，我們?yōu)獒槍蠖诉B接的攻擊提供適當的保護
傳承、合作、持續(xù)改進
梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和博世（Bosch）不僅是汽車安全領域的先驅，也是互聯(lián)車輛安全領域的創(chuàng)新者。我們對合作研究活動的貢獻，如電子安全車輛入侵保護應用程序（EVITA）、防撞指標合作伙伴關系（CAMP）和汽車開放系統(tǒng)體系結構（AUTOSAR）等等，已經制定了車輛的汽車硬件安全模塊規(guī)范和車內數據庫的安全通信標準。我們是新的汽車網絡安全規(guī)范ISO/SAE 21434的積極貢獻者，并使用汽車信息共享和分析中心（Auto ISAC）等平臺，通過與其他汽車行業(yè)分享經驗和最佳實踐，確保持續(xù)改進。
Auto ISAC旨在為汽車制造商和供應商提供一個論壇，以分享可能對美國道路運輸安全產生不利影響的網絡安全威脅信息。梅賽德斯-奔馳和博世是Auto ISAC的積極成員，它還符合ISO/SAE 21434-“道路車輛-網絡安全工程”，涵蓋以下領域：
1.事故響應
2.與相關第三方的合作和約定
3.治理
4.風險管理
5.設計安全
6.威脅檢測和保護
7.認識和培訓
耐撞性
為了保護乘客，梅賽德斯-奔馳不斷創(chuàng)新乘客保護系統(tǒng)。從碰撞區(qū)的發(fā)明到乘員保護和事故避免方面的無數創(chuàng)新，梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）向市場推出的“安全第一”確立了許多其他汽車所遵循的標準。梅賽德斯-奔馳汽車開發(fā)過程中應用的基本設計原則也適用于梅賽德斯-奔馳的自動化車輛。
自動化車輛的結構為其乘員的安全提供了基礎。超高強度鋼和熱成型鋼合金用于車身和底盤結構的臨界載荷路徑，以保護乘客艙并在碰撞過程中耗散能量。鋁元素還集成到車輛結構和底盤中，以進一步增強結構剛度和碰撞能量吸收性能。用于開發(fā)這種混合結構的先進模擬和測試方法驗證了它符合梅賽德斯-奔馳的乘員保護高標準。
最先進的主約束系統(tǒng)和集成的PRE-SAFE®系統(tǒng)進一步增強了乘員保護。除了可逆式電子安全帶張緊器外，PRE-SAFE®功能還提供與安全帶負載限制技術相結合的自適應安全帶張緊功能。后排座椅還包括用于安裝兒童座椅的閂鎖錨固件。
先進的安全氣囊在發(fā)生正面碰撞時提供額外的乘員保護。前排乘客安全氣囊的設計可根據碰撞嚴重程度提供兩級充氣能量。它們還根據乘客座椅位置自動調整充氣能量。最后，窗簾式安全氣囊集成在一起，在側面碰撞時提供頭部保護。
數據隱私、數據記錄和碰撞后自動車輛行為
當自動車輛檢測到發(fā)生碰撞時，它將過渡到最低風險狀態(tài)。車隊運營中心將啟動適當的碰撞后程序，該程序可包括基于車輛自我評估的措施。車隊運營主管可能會對車輛的可駕駛性進行評估，并將啟動必要的步驟來取回車輛和乘客，并在需要時向應急服務部門發(fā)出警報。
自動車輛配備了與傳統(tǒng)車輛事件數據記錄器（EDR）類似的數據記錄功能，使車輛能夠存儲碰撞事件相關數據，以便進行重建。該信息可用于分析特定碰撞事件并制定適當的對策。
根據適用的隱私法律法規(guī)維護自動車輛上和車外的安全數據存儲。作為汽車制造商聯(lián)盟的成員，梅賽德斯-奔馳還遵循2014年11月發(fā)布并于2018年初更新的“汽車消費者隱私原則”。這些原則結合了公平信息實踐和聯(lián)邦貿易委員會指南，以建立一套保護措施，用于個人識別與相關車輛技術一起使用的信息。它們反映了全行業(yè)的承諾，即在提供車輛和運輸服務時，對所收集的信息負責。
消費者教育和培訓
梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和博世（Bosch）認真對待安全承諾，向公眾通報計劃中的試點項目，并向執(zhí)法和公共安全官員介紹自動化車輛的能力。梅賽德斯-奔馳和博世計劃與城市合作，在梅賽德斯-奔馳推出使用自動化車輛的商業(yè)打車服務之前進行試點測試。在這些伙伴關系協(xié)議中，將采取措施確保公眾通過社區(qū)參與和外聯(lián)計劃了解情況。公共安全官員，如警察和消防部門人員，也將接受教育，了解在需要時如何與梅賽德斯-奔馳的自動車輛互動。這確保了當地應急響應人員能夠理解和應用所有適用的車輛應急程序，就像梅賽德斯-奔馳的常規(guī)車輛一樣。為確保公共安全而采取的措施將在社區(qū)宣傳材料中介紹和解釋。
任何移動服務都必須非?？煽坎拍艹晒?。梅賽德斯-奔馳自動化車輛旨在為客戶提供簡單、直觀和令人滿意的體驗。
結論
人們想要什么技術可以給他們？
自動化車輛的愿景正在逐步成為現實。自動化車輛為社會帶來了諸多好處，從提高交通安全性和無法駕駛者的機動性到減少擁堵和降低交通成本。
自動化車輛的廣泛引入也帶來了改變城市和人們生活和工作方式的潛力。汽車可以成為一個工作空間，也可以成為人們旅行時放松和提神的地方。
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