講解L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的技術(shù)趨勢及難點(diǎn)

美國汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）根據(jù)系統(tǒng)對于車輛操控任務(wù)的把控程度，將自動(dòng)駕駛技術(shù)分為L0-L5，系統(tǒng)在L1~L3級主要起輔助功能；當(dāng)?shù)竭_(dá)L4級，車輛駕駛將全部交給系統(tǒng)，而L4、L5的區(qū)別在于特定場景和全場景應(yīng)用。當(dāng)前已有一部分國內(nèi)主機(jī)廠在規(guī)劃量產(chǎn)了L3級自動(dòng)駕駛功能，當(dāng)然真正的L3級要獲得認(rèn)可就必須考慮其是否獲得政府機(jī)關(guān)發(fā)送的準(zhǔn)入牌照。

這里需要說明的是L3級作為一種實(shí)際上的人機(jī)共駕系統(tǒng)，在很多設(shè)計(jì)場景中仍然需要依靠駕駛員對系統(tǒng)的有效接管，而從L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)將開始實(shí)現(xiàn)對駕駛員的完全替代。L4級自動(dòng)駕駛將是讓汽車自己完全擁有環(huán)境感知、路徑規(guī)劃并且自主實(shí)現(xiàn)車輛控制的技術(shù)，也就是用電子技術(shù)控制汽車進(jìn)行仿人駕駛或是自動(dòng)駕駛。

L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在真正的實(shí)際應(yīng)用中，還存在著相當(dāng)多的問題項(xiàng)，比如后續(xù)將如何具體區(qū)分L3與L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，L4級系統(tǒng)升級的本質(zhì)在哪里？升級后的L4自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對高精地圖定位和建圖有何特殊需求？當(dāng)前已有一些園區(qū)內(nèi)車型（如大型物流車、中轉(zhuǎn)小巴等）已實(shí)現(xiàn)了局部L4級功能，那么他們相對于乘用車之間的區(qū)別在哪里？后續(xù)L4級如何實(shí)現(xiàn)城市道路自動(dòng)駕駛？如何真正意義上的確保駕駛安全性？如上這一系列問題都是值得我們深刻探究的問題。

本文將著重挑選幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)講解。

L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)升級本質(zhì)說明

如上所述，對于L4級以上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言，其駕駛?cè)蝿?wù)已經(jīng)得到很明確的區(qū)分，對于駕駛環(huán)境仍舊定義了設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍ODD，要求系統(tǒng)在其ODD內(nèi)部的所有駕駛?cè)蝿?wù)都由系統(tǒng)承擔(dān)，且系統(tǒng)需要處理駕駛過程中可能出現(xiàn)的所有突發(fā)狀況。為此，從L2到L3再到L4級的系統(tǒng)需求上將從本質(zhì)上發(fā)生變化，具體主要有如下一些不同的駕駛策略升級。

SAE分級 駕駛輔助（L1-L2） 有限自動(dòng)駕駛L3 高度自動(dòng)駕駛L4

駕駛環(huán)境ODD 無嚴(yán)苛的駕駛環(huán)境要求； 高速公路、城市快速路（避開施工區(qū)、匝道、收費(fèi)站、并道、應(yīng)急車道、專用車道、缺口道路、無交通燈）；

有區(qū)分對向車流的中央隔離帶；

車道線清晰；

單向至少兩車道：車道寬度、半徑、坡度滿足要求； L4駕駛環(huán)境可以是在L3基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定更為嚴(yán)苛的駕駛環(huán)境要求（該要求應(yīng)該充分考慮對于L4級車輛傳感器的探側(cè)局限與處理器的處理極限）；同時(shí)也需要系統(tǒng)自定義相關(guān)的封閉道路環(huán)境。

前者需要更為精準(zhǔn)且實(shí)時(shí)性高的高精地圖，后者需要路端檢測支持車端；

駕駛員狀態(tài)DMS 要求駕駛員精力集中，不可出現(xiàn)疲勞、注意力分散現(xiàn)象 ODD內(nèi)，駕駛員可適當(dāng)脫手脫眼，但駕駛員精力需要保證在接受系統(tǒng)報(bào)警后手腳隨時(shí)接管控制車輛；

ODD外，駕駛員只可以按照L2級駕駛輔助策略進(jìn)行自動(dòng)駕駛 ODD內(nèi)，駕駛員可完全脫手脫眼，駕駛主體完全由系統(tǒng)承擔(dān)；

ODD外，重新確認(rèn)是否滿足L3級自動(dòng)駕駛條件，滿足則降級為L3，否則降級至L2級輔助駕駛；

高精地圖需求HPP 無高精地圖需求 高精地圖精確定義ODD 高精地圖精確定義ODD；

車路協(xié)同輔助優(yōu)化；

L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對高精地圖的特殊需求

為了確保L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)功能能夠在實(shí)際應(yīng)中真正得以實(shí)現(xiàn)，首先必須搭載高精地圖作為整個(gè)功能需求的核心，這里我們對整個(gè)L4系統(tǒng)所必需的高精地圖如何應(yīng)用及工作進(jìn)行詳細(xì)的過程梳理。

首先我們需要介紹下高精地圖與自動(dòng)駕駛典型架構(gòu)原理。從下圖中可知，高精地圖匯集了包含一般地圖（傳統(tǒng)導(dǎo)航地圖、ADAS地圖、地圖引擎），車身傳感器（輪速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器），自動(dòng)駕駛傳感器（激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭）的所有輸入信號，并通過一定的算法進(jìn)行融合，擬合輸出的車道信息應(yīng)該具備最優(yōu)的探測結(jié)果性能。同時(shí)，在探測過程中，高精地圖對車輛環(huán)境認(rèn)知具備最優(yōu)性能。

要了解L4級自動(dòng)駕駛?cè)绾斡脠D，就必須了解自動(dòng)駕駛對高精度地圖的哪些信息比較關(guān)注。通常情況下，高精地圖能夠?yàn)樽詣?dòng)駕駛提供的設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍ODD信息，它是整個(gè)高精地圖的需求核心。在L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中對于ODD相關(guān)的車輛環(huán)境信息需求將比L3級自動(dòng)駕駛更為復(fù)雜，其對系統(tǒng)的影響結(jié)果也將更加顯著，我們在設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮到。如下表羅列了針對L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)功能所能產(chǎn)生的一系列定位或建圖需求。

不同車型在地圖發(fā)展策略中的應(yīng)用

未來的高度自動(dòng)駕駛系統(tǒng)會(huì)在不同的車型之間存在不同的差異，因?yàn)椴煌笮?、類型車型所控制的L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所承載的自動(dòng)駕駛參數(shù)存在很大的差異，哪怕是同一套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)控制模型也會(huì)因?yàn)檐囕v的不同構(gòu)造存在不同的控制結(jié)果。由此可見，未來L4配套的地圖發(fā)展路線會(huì)偏向按照車型分為不同的領(lǐng)域。總體說來，不同的車型將在如下幾個(gè)方面存在不同的差異。

1、道路類型：每種車型都有自己經(jīng)常行駛的道路類型，每種道路類型對于高精度地圖要求略有不同；

如公交車要求地圖能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的提供在城市道路的車輛環(huán)境信息，其更關(guān)注在擁堵和復(fù)雜交通流下的信息探測（如十字路口）；

礦車、貨車一類的大型車主要用于物流運(yùn)輸，則更多的是關(guān)注在高速路或快速路下的道路情況（如前方是否施工等）；

2、道路信息：不同車型對同一種道路類型、限速、限高中出現(xiàn)的不同路段也有不同的需求；

如大貨車由于其自身高度較高，更關(guān)注路上的限高這一因素；

不同車型的限速要求不同，大型汽車限速條件更為嚴(yán)苛，則更加關(guān)注發(fā)出路徑上的限速信息；

另外根據(jù)不同車型（如大貨車有專用車道，小汽車無專用車道），其對車道級限速要求比較嚴(yán)苛，這也是對交通事故判定打下基礎(chǔ)；

3、車道信息：不同車型載重對于坡度、彎道曲率、等信息要求

針對某些重型貨車，其車身長度較長，則更關(guān)注彎道曲率，過大的彎道曲率可能導(dǎo)致無法正常過彎；

針對不同載重的貨車，其對道路最大橫坡縱坡容忍度也有差異，過大的坡度可能導(dǎo)致無法正常行駛；

4、導(dǎo)航規(guī)劃路徑：導(dǎo)航規(guī)劃路徑需要充分考慮車型，推薦路徑需要綜合考慮如上1、2、3中的因素，避免出現(xiàn)推薦路徑對某些異型車在行駛過程中不可用的情況；

此外，針對不同車型，在地圖建圖的前期對地圖采集的眾包策略會(huì)有不同的要求，具體表現(xiàn)如下：

高精地圖需針對不同車輛類型建立不同的場景采集分配比重，以各車型均關(guān)注的道路場景建立“基礎(chǔ)縱包”，以各不同車型單獨(dú)關(guān)注的道路場景增添到基礎(chǔ)眾包中；

各種車型由于其反應(yīng)能力不同，對高精地圖發(fā)出的相同信息的精度要求也不一樣，在高精地圖建圖性能匹配時(shí)，需要充分考慮滿足其精度性能的實(shí)現(xiàn)方案；

各種不同車型由于其反應(yīng)能力不同，對高精地圖發(fā)出信號周期也不相同，故需要針對每一款不同的車型單獨(dú)提出需求來滿足信號輸入條件。

總結(jié)

L4級自動(dòng)駕駛作為一種高度自動(dòng)化的駕駛系統(tǒng)，在特定環(huán)境中已經(jīng)完全不需要駕駛員在環(huán)進(jìn)行控制和接管了。但是超越其處理極限的場景中，仍然需要駕駛員接管方向盤，這種特定區(qū)域下定義的處理極限就是我們需要重點(diǎn)研究的問題。本文針對L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所關(guān)注的幾個(gè)較大的技術(shù)問題進(jìn)行了分析，同時(shí)也分別進(jìn)行了難點(diǎn)解讀。后續(xù)L4設(shè)計(jì)中是需要真正考慮到這些因素所產(chǎn)生的影響的，設(shè)計(jì)過程的場景庫也應(yīng)該具備完整性。

原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/JiPKDYmUiAXyA07zGmwBZQ

編輯：jq