智能駕駛系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的思考與實(shí)踐

2018年6月21-22日，由布谷鳥科技、佐智汽車主辦，艾拉比智能、ADI亞德諾半導(dǎo)體、索喜科技贊助支持的“2018第二屆智能座艙與智能駕駛峰會(huì)”在深圳福田區(qū)綠景錦江酒店舉辦。北京經(jīng)緯恒潤(rùn)科技有限公司智能駕駛事業(yè)部總經(jīng)理薛俊亮在會(huì)上做了《智能駕駛產(chǎn)業(yè)化的思考和實(shí)踐》的主題演講。

恒潤(rùn)科技 薛俊亮

薛俊亮：我今天演講的題目是智能駕駛系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的思考與實(shí)踐，我們思考了很長(zhǎng)時(shí)間，思考怎么把智能駕駛變成實(shí)際的產(chǎn)品。

首先介紹一下我們公司。恒潤(rùn)科技經(jīng)過近20年的發(fā)展，在汽車電子配套和咨詢服務(wù)兩個(gè)方面均積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，致力于為乘用車、商用車、共享出行、專用車輛等提供智能駕駛整體解決方案，涵蓋環(huán)境感知、信息融合、智能決策、控制執(zhí)行、系統(tǒng)集成和仿真測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)。目前公司員工近2000人，65%以上為碩士或博士學(xué)歷。

引子

之前我們公司做過一系列ADAS功能的研發(fā)和測(cè)試，這是其中非?？量痰囊豁?xiàng)AEB實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小孩從兩輛灰黑色的車后面沖出來，駕駛員的視野被遮擋，車輛自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并緊急制動(dòng)。恒潤(rùn)科技2014年在英國(guó)Thatcham試驗(yàn)場(chǎng)已經(jīng)取得這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的ENCAP五星成績(jī)。

我們不僅關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，我們更關(guān)心車輛實(shí)際行駛的工況，一家國(guó)內(nèi)大型OEM的產(chǎn)品車型裝配了恒潤(rùn)科技的ADAS系統(tǒng)，某一位消費(fèi)者購買了這款車，某天遇到很極端、很恐怖的工況：前車橫穿馬路，突然間有一個(gè)電動(dòng)車從視野盲區(qū)沖出來，當(dāng)時(shí)天氣陰暗，地面潮濕。這種環(huán)境下，ADAS系統(tǒng)及時(shí)識(shí)別出電動(dòng)車，車輛做了自動(dòng)緊急剎車的動(dòng)作。駕駛員驚出一身冷汗，同時(shí)也對(duì)這臺(tái)安裝了ADAS的車更加認(rèn)可。有了ADAS輔助駕駛系統(tǒng)，就已經(jīng)可以幫助我們解決很多問題，挽救很多生命。

從L0到L4

前面是一個(gè)引子，關(guān)于自動(dòng)駕駛，我們關(guān)心的是如何減少交通事故、如何減少擁堵時(shí)間，如何讓大家在擁堵的時(shí)候可以娛樂或者工作，享受擁堵的過程。我們公司在原有的汽車電子事業(yè)部的基礎(chǔ)上衍生出來兩個(gè)新的事業(yè)部，智能駕駛和車聯(lián)網(wǎng)，可以提供汽車電子相關(guān)的咨詢服務(wù)和量產(chǎn)產(chǎn)品，也可以提供數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析和車隊(duì)管理等業(yè)務(wù)。

我們公司在2008年、2009年做ADAS預(yù)研，2012年我們基于Mobileye和一家大型OEM合作做出原型車，2016年我們支持的第一款車上市，上汽榮威RX5，2017年上汽大通D90上市。我們花了4年以上的時(shí)間從ADAS原型到產(chǎn)品落地，中間過程異常之復(fù)雜。

2015年公司成立智能駕駛方向，目標(biāo)做L3及以上的預(yù)研和產(chǎn)品。我們做了很多的樣車，也研究了很多的技術(shù)，包含攝像頭、毫米波、超聲波、激光雷達(dá)及信息融合、決策控制等多方面的基礎(chǔ)技術(shù)，以及高速公路、停車場(chǎng)、園區(qū)、港口等各類場(chǎng)景樣車的演示。

以上我們只是做出一些自動(dòng)駕駛的Demo。我是贊成哈曼專家的意見的，我一開始也認(rèn)為L(zhǎng)3是反人性的，L3說我開車可以睡覺卻不能好好睡覺，隨時(shí)準(zhǔn)備被喚醒。但是我們研究半天發(fā)現(xiàn)L3跳不過去，因?yàn)長(zhǎng)4太難，需要的時(shí)間太長(zhǎng)，L3是一個(gè)緩沖階段，我們做L2花了4年，我們做L3、L4要花多少年？不可能等到10年20年后才推出L4，我們需要3-5年做出一個(gè)中間的穩(wěn)定版本，讓工程師可以積累一些數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，消費(fèi)者也可以盡早享受到一些新功能。我的觀點(diǎn)是L2也是可以救命的，L3應(yīng)該可以救更多的命。

作為汽車電子供應(yīng)商，我們不能只說做L3或L4，我們更關(guān)心的是具體實(shí)現(xiàn)哪些功能。L3很宏觀，包括了ACC、車道保持、AEB、手動(dòng)輔助換道或者自動(dòng)換道等，都是L3的一部分。我們需要把功能按照一定的規(guī)范分解，保證每一部分都可描述可實(shí)現(xiàn)可驗(yàn)證，保證車輛拿到比較高的NCAP評(píng)分，保證消費(fèi)者買到安全可靠的產(chǎn)品。作為汽車電子供應(yīng)商會(huì)沿著這樣的路線往下走。

這是恒潤(rùn)科技目前L2的產(chǎn)品，基于攝像頭實(shí)現(xiàn)ADAS的功能，包含了縱向控制、側(cè)向控制和各種報(bào)警功能，現(xiàn)在已經(jīng)量產(chǎn)的客戶有一汽、上汽。我們正在進(jìn)行開發(fā)的車型有40多款，后面還有幾十款在談，很快市面上會(huì)出現(xiàn)很多搭載我們產(chǎn)品的車型。

這是上汽大通的一款產(chǎn)品，D90，全尺寸SUV，搭載了我們的L2級(jí)ADAS產(chǎn)品。經(jīng)我們略微改造，這輛車可以實(shí)現(xiàn)駕駛員放開手、放開腳在可控封閉道路跑幾十公里，人工接管次數(shù)為零，方向盤和車速車距控制都非常平穩(wěn)。當(dāng)然，最終量產(chǎn)的產(chǎn)品會(huì)在駕駛員放手10s內(nèi)提醒接管。這是當(dāng)年的王謝堂前燕，之前類似功能需要花費(fèi)近百萬買某些國(guó)外品牌，現(xiàn)在飛入尋常百姓家，現(xiàn)在上汽這款車只需20萬左右。

這是L3嗎？這是自動(dòng)駕駛么？真的不是，因?yàn)檫@款車功能定義為ADAS L2，并沒有針對(duì)自動(dòng)駕駛做特有的設(shè)計(jì)。所以方向盤的脫手檢測(cè)是非常重要的，正如“狼來了”的故事，系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常善意提醒你狼來了，如果你一直不相信，某天狼真的來了，后果可能非常嚴(yán)重。

在從L2通往L3的路上很重要的一個(gè)功能就是長(zhǎng)時(shí)間放開手，為了“長(zhǎng)時(shí)間”這三個(gè)字，我們開發(fā)了駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)DMS，這也是凱迪拉克CT6很重要的功能，CT6可以實(shí)現(xiàn)超級(jí)巡航，高速公路特定工況可以長(zhǎng)時(shí)間放開手，但是必須要求駕駛員始終關(guān)注開車這件事。如何保證呢？如果我們要求可以長(zhǎng)時(shí)間放開手，意味著不做方向盤脫手檢測(cè)，那么必須做人臉檢測(cè)，必須時(shí)刻關(guān)注駕駛員狀態(tài)，不許長(zhǎng)時(shí)間喝水、抽煙、打電話、閉眼、打哈欠，必須保證駕駛員時(shí)刻清醒地關(guān)注前方路況。

DMS產(chǎn)品目前我們已經(jīng)有一些定點(diǎn)的項(xiàng)目正在進(jìn)行，基于我們的DMS產(chǎn)品可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)高速公路長(zhǎng)時(shí)間放開手的功能，但這還是L2。

當(dāng)然，DMS系統(tǒng)對(duì)L3也有用，L3是有點(diǎn)反人性的，L3系統(tǒng)允許駕駛員看書、看電影，但是最好不要睡覺，或者建議設(shè)置苛刻一點(diǎn)：不許睡覺。所以我們需要靠DMS監(jiān)控駕駛員，可以看手機(jī)、打電話、喝水，但是需要時(shí)刻保持清醒以便于在接到請(qǐng)求后較短時(shí)間內(nèi)安全平順接管駕駛?cè)蝿?wù)，這是駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)在L3上的使用。

為了實(shí)現(xiàn)L2的高級(jí)功能或者接近L3的功能，還有一個(gè)產(chǎn)品很重要，那就是高精地圖和高精定位系統(tǒng)，因?yàn)楝F(xiàn)在普通L2級(jí)的車道保持功能可以依靠攝像頭在高速公路上實(shí)現(xiàn)車道居中功能并持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，但還是存在失效的可能，高速公路某段線偶爾污損，或者車輛突然進(jìn)入團(tuán)霧中，人都看不見，怎么處理？這時(shí)需要高精定位和地圖做輔助手段，沿著GPS軌跡繼續(xù)行駛一小段時(shí)間并等待駕駛員接管，這就是CT6配置高精地圖和定位的原因之一。為了保證安全，不能出萬分之一的事故，需要各種各樣的方式提供冗余備份。哪些方式呢？首先是GPS+北斗+千尋RTK組合定位，基于千尋的產(chǎn)品可以在開闊場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)約5厘米級(jí)的定位。而GPS總是有信號(hào)不好的時(shí)候，我們需要做基于高精度地圖和攝像頭數(shù)據(jù)的特征匹配。將各種定位方法融合起來，在各種環(huán)境下，車道線清晰和不清晰時(shí)、隧道里面、山林里面、城市環(huán)島里面，保證定位精度。

有了這樣的定位系統(tǒng)，我們開始繼續(xù)思考如何從L3探索L4，L4一種落地的場(chǎng)景也許在這里，就是最后一公里的代客泊車。在泊車這一場(chǎng)景，也許我們可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，也許可以車上沒有人，當(dāng)然，我說的只是“也許”，因?yàn)槔锩嬗泻軣o奈的極端工況。例如，一個(gè)哥們兒半夜喝多了躺在地上穿著黑衣服、戴黑帽子，千萬不能壓到他的頭，當(dāng)然也不能壓到他的手指；另外的例子，停車場(chǎng)里也許會(huì)有某人家的小孩在亂跑，也可能有價(jià)值10萬的寵物貓貓狗狗。表面很容易、很簡(jiǎn)單的情況，要想做到完全無人也是非常困難的。我們需要做好充分的準(zhǔn)備。

所以我的建議，我們要融合超聲波和攝像頭，甚至未來更多的傳感器，從人在車上，手放開，腳控剎車的自動(dòng)泊車開始；逐步做到人在車上，手腳放開；之后再嘗試人在車外，但必須人在車旁，長(zhǎng)按鑰匙按鈕自動(dòng)泊車；之后才能嘗試人在遠(yuǎn)端，通過手機(jī)監(jiān)控車周邊360度的畫面，遠(yuǎn)程一鍵遙控泊車/叫車；最后才能實(shí)現(xiàn)我們想要的真正意義上的L4級(jí)無人代客泊車系統(tǒng)。

L2+計(jì)算平臺(tái)及系統(tǒng)架構(gòu)

前面提到的是各種子功能，整個(gè)系統(tǒng)要落地，需要一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)和完備的系統(tǒng)架構(gòu)，以下介紹定位于L2+及L3的計(jì)算平臺(tái)。

它的特點(diǎn)是有兩片EyeQ4，加上兩片TC297，再加一片S32V，這是比較冗余的方案，設(shè)計(jì)目標(biāo)是硬件層面達(dá)到功能安全ASIL D。它可以支持12路CANFD加4路以太網(wǎng)，還有多個(gè)攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、信息融合和決策控制。這個(gè)平臺(tái)目前正處于研發(fā)階段，后期會(huì)根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求修改完善。

架構(gòu)層面，我們同樣把系統(tǒng)分級(jí)為環(huán)境感知、決策規(guī)劃、控制執(zhí)行三大部分。為了預(yù)研自動(dòng)駕駛功能，我們?cè)谲囍車O(shè)計(jì)了一圈攝像頭、一圈毫米波雷達(dá)、一圈激光雷達(dá)等，這么多圈因?yàn)槲覀円銐虻娜哂鄠浞?；除了傳感系統(tǒng)，決策控制系統(tǒng)也要考慮各種情況的失效處理；轉(zhuǎn)向和制動(dòng)等重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也需要考慮冗余備份方案；還需要考慮駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、高精定位系統(tǒng)、V2X系統(tǒng)、HMI人機(jī)交互系統(tǒng)、健康管理和數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)等等。最終的產(chǎn)品是否做到這么復(fù)雜，這涉及成本和功能的問題，我們會(huì)和客戶綜合考慮，會(huì)一邊思考一邊實(shí)踐。當(dāng)然，我們還有商用車的方案，也是很多的傳感器，時(shí)間關(guān)系不多講了。

DEMO演示

（播放視頻）這是2015年到現(xiàn)在逐步做的自動(dòng)駕駛的DEMO，我們從各種各樣的DEMO出發(fā)，把它逐漸變成產(chǎn)品，做DEMO是思考的過程，把它中間一小部分變成產(chǎn)品是實(shí)踐的過程。

我們的DEMO車可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)召喚功能，用手機(jī)給汽車打電話讓它過來接我。這臺(tái)車在城市工況可以穿過紅綠燈、十字路口和天橋，天橋下面沒有GPS信號(hào)，十字路口沒有車道線，大家可以設(shè)想這種工況的難度；DEMO車還需要自動(dòng)通過收費(fèi)站，可以看到系統(tǒng)非常穩(wěn)定，這是我們?cè)?016年10月份用戶大會(huì)上做的展示。

（播放視頻）最近大家喜歡講雨天的故事，我也給大家講一個(gè)雨天的故事。右邊的圖是在實(shí)驗(yàn)道路上，速度是100km/h，放開手腳，我們的領(lǐng)導(dǎo)坐在這臺(tái)車上，領(lǐng)導(dǎo)說把雨刷關(guān)了。我們以攝像頭為主的方案，沒有激光雷達(dá)，把雨刷關(guān)了，大伙可以看圖上，人眼幾乎看不到車道線。在這種情況下，那個(gè)車以100km/h的速度跑了一分多鐘，非常穩(wěn)定。

港口自動(dòng)駕駛

這就是我們思考的過程，前面做了很多DEMO以后，衍生出部分產(chǎn)品，做出L2的產(chǎn)品以后，開始思考什么時(shí)候變到L3、什么時(shí)候變到自動(dòng)駕駛？自動(dòng)駕駛的切入點(diǎn)那么多，我先做哪個(gè)？

我們分析各個(gè)場(chǎng)景下的技術(shù)難度，各個(gè)場(chǎng)景下的潛在風(fēng)險(xiǎn)，人工成本和司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度等多個(gè)維度。我們做自動(dòng)駕駛目的是解放司機(jī)，如果司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度很大、人工成本很高，這種場(chǎng)景的優(yōu)先級(jí)就會(huì)比較高。如果司機(jī)很輕松，人工成本很低或者司機(jī)很容易就可以雇到，這種場(chǎng)景的優(yōu)先級(jí)可以稍微低一點(diǎn)。

如果場(chǎng)景相對(duì)簡(jiǎn)單，潛在風(fēng)險(xiǎn)較小，這種情況實(shí)現(xiàn)起來會(huì)容易一點(diǎn)，反之則難度較大，我個(gè)人總結(jié)的通俗易懂的說法，如果車內(nèi)有人、車外有人，這是比較復(fù)雜且風(fēng)險(xiǎn)較大的場(chǎng)景。因?yàn)檐噧?nèi)有人要求舒適，不能隨隨便便就剎車或猛打方向，車外有人則要求安全，見到行人就需要提前考慮避讓動(dòng)作。舒適和安全在實(shí)現(xiàn)層面會(huì)有一定的沖突，需要在二者之前做很好的權(quán)衡優(yōu)化。

綜合考慮以上各個(gè)維度，我們找了港口這個(gè)切入點(diǎn)，恒潤(rùn)科技和青島港、一汽解放一起發(fā)布的了這款樣車，在港口實(shí)現(xiàn)完全無人的集裝箱貨運(yùn)服務(wù)，還保證了相對(duì)低的成本。我們用相對(duì)傳統(tǒng)的牽引車和叫做ICV的無駕駛艙集裝箱貨運(yùn)底盤實(shí)現(xiàn)完全無人的自動(dòng)化運(yùn)行。這個(gè)視頻是今年4月份發(fā)布的，但是想變成產(chǎn)品還有很長(zhǎng)的路要走。我們每天做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，要保證在即使GPS信號(hào)不好的時(shí)候，停車的精度要到5厘米，這是很困難的事情。

我們要做好港口的事情不光要做好自動(dòng)駕駛車，港口是龐大的系統(tǒng)，也是很大的產(chǎn)業(yè)鏈，傳統(tǒng)汽車人進(jìn)入港口很迷茫，港口的運(yùn)營(yíng)調(diào)度很復(fù)雜而且已經(jīng)很成熟的，如何切進(jìn)去，如何把自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和現(xiàn)有的系統(tǒng)做融合？所以我們做了一個(gè)后臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)和港口原有的后臺(tái)對(duì)接，監(jiān)控管理每個(gè)車的狀態(tài)，這個(gè)工作需要協(xié)調(diào)多方的資源，但同時(shí)也是必須做的，我們?cè)谂ν七M(jìn)。

仿真及道路實(shí)驗(yàn)

剛才看到的都是經(jīng)過精心整理的結(jié)果，看起來在一些比較苛刻的情況下系統(tǒng)也非常穩(wěn)定，為什么呢？是因?yàn)槲覀兲崆白隽撕芏喾抡鏈y(cè)試，只有在仿真的時(shí)候才敢做一些極端工況，這樣才能并暴露出足夠多的問題。而道路實(shí)驗(yàn)一般不會(huì)出問題，因?yàn)橛邪踩珕T，他把問題提前化解了，不會(huì)讓研發(fā)人員看到問題最后的結(jié)果，研發(fā)人員也就沒有足夠的數(shù)據(jù)去研究出問題以后的處理措施。仿真環(huán)境里面可以很放心的做一些極端工況，比如讓行人反復(fù)在車前跑來跑去，用大量的數(shù)據(jù)評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)在各種情況下的穩(wěn)定性和可靠性。

模擬的場(chǎng)景需要非常的逼真，例如各種行人和交通車輛的行為、各種光影效果、遮擋、夜間燈光對(duì)于不同材質(zhì)的反射等等。模擬仿真需要修路，當(dāng)年我自己開玩笑說我是修路的，我曾經(jīng)在模擬環(huán)境手動(dòng)修了很長(zhǎng)的路?，F(xiàn)在我們和高德合作，直接把高精地圖導(dǎo)入到模擬環(huán)境，例如我們把北京很多路瞬間自動(dòng)在仿真環(huán)境中修建出來，不僅包含道路形狀，還要把地面指示箭頭、實(shí)線、虛線交通標(biāo)志牌等都自動(dòng)生成，再基于算法自動(dòng)生成大量的交通車流，這樣就可以每天24小時(shí)在虛擬環(huán)境里，在北京乃至世界各地的道路上運(yùn)行各種各樣的測(cè)試工況。

當(dāng)然，在仿真做得比較穩(wěn)定以后，還需要做一些道路實(shí)驗(yàn)。研發(fā)、仿真都需要很多的數(shù)據(jù)和素材，所以我們必須把外界場(chǎng)景真實(shí)可靠的采集回來，說起來容易，做起來真的很難。其中最復(fù)雜的就是大量不同類型數(shù)據(jù)的同步采集和分析，包含了視頻、CAN總線、GPS、以太網(wǎng)和一些IO信號(hào)等等，我們采用了英國(guó)Zuragon公司的Vicando產(chǎn)品，可以很好的滿足這一要求。

以上是我們?cè)谥悄荞{駛系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化過程中的一些思考和實(shí)踐，與大家交流學(xué)習(xí)。做智能駕駛系統(tǒng)，需要仰望星空來思考，更需要腳踏實(shí)地來實(shí)踐。當(dāng)然，只靠我們自己顯然不夠，我們需要和在座的各位乃至全社會(huì)相關(guān)行業(yè)專家一起，攜手努力共同把自動(dòng)駕駛從理想變成現(xiàn)實(shí)。謝謝大家！