圖中綠色箭頭代表 DDREM 系統(tǒng)的行駛路徑。摩比斯北美公司正在研發(fā)中的 DDREM 自動駕駛系統(tǒng)可在駕駛員失去意識的情況下，引導(dǎo)車輛進行安全停車（圖片來源：摩比斯）。

優(yōu)秀工程師們總是喜歡迎接挑戰(zhàn)，而自動駕駛汽車的出現(xiàn)更是為這些全球最理性卻又同時最富創(chuàng)意的頭腦帶來了終極考驗。

在最近接受《汽車工程》采訪時，摩比斯北美 (Mobis North America) 自動汽車研發(fā)總監(jiān) David Agnew 表示，“使用案例和耐力測試非常重要，但這仍不足以最終堅定制造商的信心，真正開始生產(chǎn)非常復(fù)雜的自動駕駛系統(tǒng)。汽車制造商通常在投產(chǎn)前需要累計5 億到 10 億英里的無事故行駛里程，但自動駕駛汽車哪怕花十年時間也根本無法實現(xiàn)這個數(shù)字。然而回顧歷史，挑戰(zhàn)從未阻礙技術(shù)前進的腳步，未來也不會。”



摩比斯北美公司仿真和數(shù)據(jù)工程師 Thomas Kil 也參與了DDREM 系統(tǒng)的研發(fā)測試，主要負責模擬分析工作。

摩比斯的自動駕駛出行戰(zhàn)略

摩比斯北美公司的高級研發(fā)部門成立于 2015 年底，公司的首項創(chuàng)新技術(shù)將是一款名為 DDREM 的安全系統(tǒng)，即“司機意識喪失的救援和退出機制”。這套系統(tǒng)的開發(fā)主要是為了達到 5 萬英里無事故目標。Agnew 表示，“這種難度比全自動駕駛汽車低 4 個數(shù)量級。但我們認為這只是一個小問題，摩比斯一定可以通過創(chuàng)新思維解決這個問題。”

據(jù)了解，DDREM 系統(tǒng)預(yù)計將在 2020 到 2021 年間做好量產(chǎn)準備。該系統(tǒng)將監(jiān)測駕駛員的操作狀態(tài)，并在駕駛員失去對車輛的控制能力時自動啟動 SAE 4 級自動駕駛系統(tǒng)，引導(dǎo)車輛進行安全停車。具體來說，駕駛員出現(xiàn)打瞌睡、心臟病發(fā)作或其他嚴重的醫(yī)療緊急情況時均會觸發(fā)該系統(tǒng)。

目前，在公司位于密歇根州普利茅斯市的研發(fā)中心內(nèi)，摩比斯共有18 名優(yōu)秀工程師和機器人技術(shù)及計算機技術(shù)專家正在進行 DDREM 系統(tǒng)的開發(fā)。未來幾個月中，摩比斯的 DDREM 團隊將進一步擴大至約 25 位技術(shù)專家。

Agnew 表示，“我們的兩個先進技術(shù)工程團隊有一定的工作重疊，設(shè)計團隊正在按照我們的性能要求進行 DDREM 系統(tǒng)開發(fā)，而測試團隊正在努力搞清楚我們該如何進行分析和驗證，并最終確保我們的設(shè)計的確可以達到性能要求。”

然而，DDREM 自動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對這樣的系統(tǒng)進行測試和驗證勢必面臨巨大的挑戰(zhàn)。

“從測試方面來說，投產(chǎn)一款汽車非常簡單。”Agnew指出，因為行業(yè)已經(jīng)有了一套完整的量產(chǎn)汽車測試標準流程。他說，“你必須對車輛的安全帶、變速箱、照明等各個系統(tǒng)進行逐一驗證，但這些量產(chǎn)系統(tǒng)的測試項目和流程均已得到充分驗證，你只需按照規(guī)定進行即可。然而自動駕駛汽車的情況完全不同。”

自 2004 年，美國國防部高級研究計劃局 (DARPA) 拿出 100 萬美元獎金舉辦自動駕駛技術(shù)挑戰(zhàn)賽以來，這項技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步。盡管當時并沒有任何團隊能夠按照要求打造出一款可以穿越 150 英里莫哈韋沙漠的自動駕駛汽車，但這項挑戰(zhàn)賽卻為日后的自動駕駛汽車研發(fā)與測試拉開了序幕。

目前，有多項自動駕駛汽車項目已經(jīng)開始進行封閉和公共道路測試。美國地區(qū)，福特汽車已經(jīng)增加了公司自動駕駛測試車隊中Fusion 混合動力轎車的數(shù)量，并計劃在 2021 年開始生產(chǎn)SAE 4 級自動駕駛汽車；而通用汽車也會將公司自動駕駛測試車隊中的雪佛蘭 Bolt 電動車數(shù)量從 50 輛增加至 180 輛。

最近，本田公司宣布，在 2020 年前準備好具備高速公路自動駕駛功能的 SAE 3 級自動駕駛系統(tǒng)；并在 2025 年前實現(xiàn)推出 SAE 4 級自動駕駛汽車的目標；豐田協(xié)作安全研究中心 (Collaborative Safety Research Center) 啟動了11 項有關(guān)自動駕駛和互聯(lián)技術(shù)的研發(fā)項目。與此同時，寶馬 、菲亞特克萊斯勒、英特爾 和 Mobileye 也在今年早些時候宣布，將合作開發(fā)一個針對SAE 3 級到 4/5 級自動駕駛的可拓展化平臺。此外，其他汽車制造商和供應(yīng)商也在進行高級自動駕駛項目的相關(guān)研發(fā)。


圖為metamoto 測試套件的批量模擬結(jié)果，具體情景為“車輛闖紅燈”（圖片：metamoto）。

模擬和智力

假設(shè)一下，如果高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)，也就是人們通往自動駕駛終極目標的重要環(huán)節(jié)，僅進行了一類測試。目前，ADAS 系統(tǒng)的使用案例測試僅將對有限的特定情景進行驗證，例如當車輛偏離當前車道時，司機將收到一條“車道偏離警告”。

Agnew 表示：“一旦引入人工智能 (AI) 或其他復(fù)雜度更高的系統(tǒng)，整個情況將完全不一樣。”一些看似微小的變化都有可能給自動駕駛帶來巨大影響。例如，一輛自動駕駛車輛的傳感器系統(tǒng)本來應(yīng)該可以監(jiān)測到模擬行人的明顯腿部移動，但如果這位“行人”的腿部被外套等衣物遮擋，傳感器可能就沒辦法正常工作，這時的系統(tǒng)工作情況就會完全不一樣了?？偠灾?，工程師在開發(fā)自動駕駛系統(tǒng)時，必須不遺余力地確保系統(tǒng)能夠準確識別所有駕駛情境，并做出正確的響應(yīng)。

“汽車行業(yè)的傳統(tǒng)是進行案例測試，但我們已經(jīng)進入自動駕駛技術(shù)的新紀元。毫無疑問，案例測試仍將是自動駕駛汽車測試的重要組成部分，但我們也需要適當調(diào)整測試方法。”Agnew 同時強調(diào)，我們必須“盡最大可能，預(yù)測自動駕駛系統(tǒng)的運行狀況”。

模擬仿真技術(shù)可以成千上萬個變量的作用下，預(yù)測系統(tǒng)運行結(jié)果，這也正是該技術(shù)可以在自動駕駛技術(shù)的研發(fā)和測試中發(fā)揮重要作用的主要原因。

根據(jù)Navigant Research咨詢公司高級分析師 Sam Abuelsamid 的說法，“仿真環(huán)境在驗證自動駕駛系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性方面至關(guān)重要，特別對軟件堆棧的AI 部分，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來說。”

協(xié)助進行“極端情況”測試

與許多其他研發(fā)自動駕駛技術(shù)的公司一樣，摩比斯也認為協(xié)作是必不可少的。Agnew 透露，公司將在不久的將來與定制可擴展模擬工具提供商 metamoto 簽訂合同。據(jù)這家硅谷創(chuàng)業(yè)公司首席執(zhí)行官 Chad Partridge 介紹，metamoto 的模擬產(chǎn)品可以協(xié)助工程師在自動駕駛系統(tǒng)中完成數(shù)百萬次的日常測試，并“智能地探索極端情況下的參數(shù)范圍和性能極限。”

仿真軟件對于解決“極端情況”的困擾至關(guān)重要。 “極端情況”是指一些幾乎不可能提前準備，但又的確有可能發(fā)生的情況。當工程師在考慮對自動駕駛系統(tǒng)進行改變，比如修改 AI 設(shè)計或者傳感器架構(gòu)時，仿真環(huán)境可以幫助工程師在真正著手進行修改前，以一種非常安全的方式評估這種改變可能帶來的影響。

總部位于康涅狄格州斯坦福德市的高德納研究咨詢公司 (Gartner) 研究總監(jiān)Michael Ramsey 表示：“仿真軟件還可以從無數(shù)個不同角度，對一項技術(shù)進行驗證，而且速度比真實測試更快，成本也更低。”


摩比斯自動駕駛汽車研發(fā)集團測試分析經(jīng)理Jay Gromaski 正在對 A646 模擬器的基礎(chǔ)平臺進行評估，這款模擬器是荷蘭Cruden公司根據(jù)摩比斯的規(guī)格專門定制而成。

移動模擬

仿真環(huán)境可以為工程師提供一個二維界面，這在判斷最壞情況時尤為有效。不過，未來摩比斯的工程師和研究志愿者還將在荷蘭 Cruden 公司定制的新型運動模擬器中，體驗 6 維浸入式模擬駕駛環(huán)境。具體來說，Cruden 公司的模擬器共有 6 個維度，預(yù)計將于 2018 年 4 月正式在摩比斯的密歇根中心投入使用。Agnew 解釋說，“我們認為，固定式模擬器工作站可能很難為我們提供最全面的人機界面 (HMI) 數(shù)據(jù)。”

通過運動模擬器內(nèi)部的攝像頭和傳感器，工程師可以觀察并收集駕駛員在開車睡著時的數(shù)據(jù)。這些信息將為一批大學(xué)研究項目的車內(nèi)視頻記錄及其他相關(guān)研究項目提供素材。Agnew 表示：“我們希望觀察到，在 DDREM 系統(tǒng)激活后，油門、剎車等車內(nèi)組件在駕駛員睡著后的反應(yīng)，及駕駛員清醒后試圖重新控制車輛時的情況。

工作站所提供的模擬仿真環(huán)境，將為摩比斯的工程師提供一個研發(fā)DDREM 系統(tǒng)及其運行算法的框架平臺，而運動仿真器生成的數(shù)據(jù)將重新用于進一步的仿真，并支持耐久性測試和其他案例測試。

摩比斯北美公司還將在一輛由公司技術(shù)人員和制造團隊共同打造的自動駕駛汽車上進行大量測試。這輛展示車是摩比斯工程師在韓國制造的自動駕駛汽車復(fù)制版。Agnew 表示：“我們預(yù)計將在今年年底前，在美國引入首款用于DDREM 研發(fā)的自動駕駛原型車。”

屆時，原型演示車將協(xié)助進行第一階段測試，內(nèi)容包括車輛自動變道——也就是說，車輛將根據(jù)情況進行自動變道，并在偵測到道路邊緣后安全停車。Agnew 表示：“在自動駕駛汽車研發(fā)中，與功能開發(fā)相比， 要100%確定自動駕駛汽車何時可以正常行駛，何時可能出現(xiàn)故障，才是最難的。”