自动驾驶的发展给智能交通的实现提供了更多的可能,随着低速自动驾驶的逐渐普及与各地区高速自动驾驶试验区域的开设,我们生活的方方面面都开始有自动驾驶身影的存在。自动驾驶技术的提升也让自动驾驶的发展模式愈发统一,其概念也越发清晰,今天智驾最前沿就带大家来聊聊自动驾驶中的一、二、三、四、五、六。

 

一个概念

 

一个概念即是指自动驾驶的概念,自动驾驶,又称为无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、无人车,是一种通过高级辅助驾驶系统对驾驶员进行辅助或者不需要通过驾驶员进行操作的车辆。作为自动化载具,自动驾驶汽车可以不需要人类操作即能感知其环境并对需要出行的路径进行导航,自主完成出行过程。

 

全自动驾驶汽车通过雷达激光雷达毫米波雷达)、车载摄像头等硬件设备及软件系统协调合作,让自动驾驶汽车可以在无需驾驶员操作的情况下,就完成出行操作,安全可靠地将乘客送达目的地。

 

两个模式

 

自动驾驶汽车主要有两个技术发展模式,即单车智能与智能网联。

 

单车智能

 

单车智能即在自动驾驶汽车上加装足够多的硬件设备(激光雷达、毫米波雷达、车载摄像头等),让自动驾驶汽车可以获得更加完善的交通信息,并可以自主对交通信息进行辨别。单车智能更加偏向于个体智能,即对自动驾驶汽车个体的智能化提出了更高的要求。

 

智能网联

 

智能网联即将自动驾驶汽车联入到交通网络内,车辆与车辆、车辆与行人、车辆与道路等交通参与者之间可以将出行路径、规划及行驶状态等数据发送到云端,并分享给每一个交通参与者。智能网联的发展可以让自动驾驶汽车获得更多的交通信息,并可以提前对出行状态做出调整,从而确保出行的安全。智能网联更加偏向于整体智能,即道路、车辆、行人等所有交通参与者之间的智能。智能网联是现阶段大家普遍认同的自动驾驶落地方案,但因为法律法规不完善、交通设施改造安排不明确、大众认可度并不是非常高等,依旧面临很多的问题(相关阅读:一文解析车路协同发展难点)。

 

三个要素

 

自动驾驶的实现,离不开感知、规划、控制这三大技术要素。

 

感知

 

自动驾驶汽车想要完成自主行驶,就需要像是人行走一样,“看”得清道路是第一要求,感知就是让自动驾驶汽车可以对交通环境进行理解和把握,通过感知系统的加持,自动驾驶汽车可以对交通环境中障碍物(车辆、行人)的位置、速度及接下来可能的行为;交通环境中可以行驶的区域、交通规则(车道线检测、红绿灯识别、交通标识识别)等信息进行获取,自动驾驶汽车还可以通过感知系统了解自己所处的位置(定位)从而可以为进一步的决策和规划提供重要的道路信息。

 

规划

 

自动驾驶汽车“看”的清是第一步,而对于“看”到的信息进行分析决策,并对之后的出行行为进行规划,则是更为重要的一个环节。就像人在路面行走一样,需要对自己要走的路径进行规划,自动驾驶汽车也要对获得的道路信息进行规划,根据规划方向的不同,可以分为行为规划、任务规划和动作规划。自动驾驶汽车根据出行任务,对交通情况(车辆、行人等)信息进行分析,从而做出对应的判断,如超车、停车、绕行等。规划系统就像是人类的大脑,会对获得的道路信息进行分析判断,并根据出行任务,对驾驶行为做出调整。规划这一环节,就是人类驾驶员在驾驶汽车过程中对于交通环境对处理过程,规划对于自动驾驶汽车非常重要,想要让自动驾驶汽车安全行驶,能够处理各种交通环境,则需要自动驾驶汽车可以对不同的场景做出及时反应,在面对诸如“乘客优先”还是“行人优先”等决策时,可以直接给出最佳解决方案。

 

控制

 

控制这一环节,则是自动驾驶汽车落地的最直观的体现,作为自动驾驶汽车整套系统的最底层,担负着人类驾驶员“手”和“脚”的角色,控制系统对于自动驾驶汽车做出的规划做出反应,让自动驾驶汽车成功完成加速、减速、避让等一系列动作,自动驾驶控制执行的核心技术主要包括车辆的纵向控制和横向控制技术。

 

四个方向

 

自动驾驶的发展路径有着很清晰的四个方向,即我们所熟知的汽车“新四化”(电动化、智能化、网联化、共享化)。

 

电动化

 

汽车电动化发展,给自动驾驶汽车的实现提供了良好的载体,相较于燃油车发动机作为动力来源,在工作过程中会出现爆燃等不可控因素,电动汽车拥有更强的可控性。由于电动汽车主要依靠发电机和电动机来操纵汽车,可以通过对输出电压的变化,来有效控制发电机和电动机的转速,从而可以对汽车实现高效控制。自动驾驶汽车需要自主完成出行过程,想要提高自动驾驶汽车的安全性,对于自动驾驶汽车的有效控制是必不可少的。

 

智能化

 

汽车电动化发展现阶段依旧存在续航里程过低、温度对续航里程影响较大等问题,当这些弊端得到解决,电动汽车可以实现与燃油车同等工作效能后,汽车智能化技术将得到进一步发展。智能化,主要是指单车智能,也是高级辅助驾驶系统的一种体现,虽然现在很多汽车都已经搭载了高级辅助驾驶系统,但仅实现了L2、L3的部分自动驾驶,距离L5的自动驾驶还有很长一段路要走,单车智能技术的提升,给自动驾驶的实现提供了技术储备和实现可能,逐步提高单车智能的技术,一步步实现单车智能下的自动驾驶,是实现L5级别自动驾驶的过渡,也是必不可少的一种方案,因此汽车智能化是自动驾驶实现的必要阶段。

 

网联化

 

网联化即车联网技术的发展,单车智能的发展拥有成本过高、装载感知硬件过多等弊端,网联化的发展,将单车智能感知交通的任务通过车联网技术,以数据传输的方式传达给参与交通的车辆,通过V2X(车辆与车辆、车辆与行人、车辆与道路等)技术,将多变的道路信息传送给已经实现单车智能的汽车,让车辆在道路上行驶过程中可以提前被告知、提前做出对应反馈,可以使自动驾驶更加安全,更加高效,也可以促进交通的管理,提高行驶效率,自动驾驶时代一定离不开网联化。

 

共享化

 

随着自动驾驶时代的到来,共享化的出行方式获将成为优化交通发展、完善交通规划的有效方式,通过共享化,可以让自动驾驶汽车使用效率达到最高,可以节省更多的停车场地开发。

 

五个模块

 

自动驾驶的发展离不开域控制器的技术提升,域控制器可以将原先孤立的ECU相互融合,通过一个或多个大脑来操控全车的ECU与传感器,可以让更多功能类似,但是相互分离的ECU集成到一个比ECU更加强大的处理器硬件平台上,域控制器的发展将让汽车智能化升级的研发成本逐步降低,加速自动驾驶技术的落地。域控制器主要分为动力域、车身域、底盘域、座舱域和自动驾驶域的五域集中式电子电器架构。

 

动力域

即安全域,是一种智能化的动力总成管理单元,主要用于动力总成的优化与控制,在电动汽车中主要是指电驱和电控系统的集成化,同时兼具电气智能故障诊断、智能节电、总线通信等功能。

 

车身域

车身域主要是将分散化的功能组合逐渐过渡到集成所有车身电子控制功能,全车身如刹车灯、尾门锁等设备的控制集成化到一起,可以有效降低整车重量,降低各部件的控制成本。

 

底盘域

底盘域主要是和汽车的行驶相关,是行驶系统、传动系统、转向系统和制动系统的集成,主要负责汽车各驱动部件的连接、动力传输、转向、制动等功能,是汽车作为出行工具的主要控制域,底盘域的发展也是自动驾驶汽车能否落地的关键因素。与动力域类似,底盘域内所涉及的控制系统大多都具备较高的安 全等级要求,需要符合 ASIL-D 安全等级(ASIL 系列中最高安全等级)。因此底盘域亦具备着较高的行业门槛,目前多数底盘域控制器仍处于实验室阶段。

 

座舱域

座舱域主要负责汽车座舱电子系统功能,集成了包括智能座舱如组合仪表、中控大屏、抬头显示等功能,不同于传统座舱由几个分散子系统或单独模块等组成,座舱域需要具备卓越的处理性,可以将多屏联动、多屏驾驶等复杂智能座舱功能成为现实。

 

自动驾驶域

自动驾驶域需要具备多传感器融合、定位、路径规划、无线通讯、决策控制、高速通讯等能力,自动驾驶域需要外接如毫米波雷达、激光雷达、车载摄像头、惯性导航等硬件设备,从而实现自动驾驶的感知、决策能力,其核心是芯片的处理能力,最终目标是实现自动驾驶的算力需求,简化设备,提高自动驾驶系统的集成度。自动驾驶域也是负责汽车在自动驾驶状态下底层核心数据、联网数据的安全保障工作,是推动L3及以上更高等级自动驾驶的核心部件。

 

六个等级

 

国际汽车工程师学会,根据高级辅助驾驶系统参与行驶过程的程度,将自动驾驶分为L0-L5共6个等级。

 

自动驾驶分级
名称
定义
驾驶操作
周边监控
接管
应用场景
L0
人工驾驶
由人类驾驶员全权驾驶车辆
人类驾驶员
人类驾驶员 人类驾驶员
L1
辅助驾驶
车辆对方向盘和加减速中的一项操作提供驾驶,人类驾驶员负责其余的驾驶动作
人类驾驶员和车辆
限定场景
L2
部分自动驾驶
车辆对方向盘和加减速中的多项操作提供驾驶,人类驾驶员负责其余的驾驶动作
车辆
L3
条件自动驾驶
由车辆完成绝大部分驾驶操作,人类驾驶员需保持注意力集中以备不时之需
车辆
L4
高度自动驾驶
由车辆完成所有驾驶操作,人类驾驶员无需保持注意力集中,但限定道路和环境条件
车辆
L5
完全自动驾驶
由车辆完成所有驾驶操作,人类驾驶员无需保持注意力集中
所有场景

 

2021年8月20日由工业和信息化部提出、全国汽车标准化技术委员会归口的GB/T 40429-2021《汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布(国家标准公告2021年第11号文),也已于2022年3月1日起实施(后台回复“40429”,获取《汽车驾驶自动化分级》)。在此分级中,也将自动驾驶分成了6个等级,其中0-2级为驾驶辅助,系统辅助人类执行动态驾驶任务,驾驶主体仍为驾驶员;3-5级为自动驾驶,系统在设计运行条件下代替人类执行动态驾驶任务,当功能激活时,驾驶主体是系统。