自動駕駛還要多久才能真正實現?在前一篇文章《自動駕駛還要多久才能真正實現?》中,提出了一個觀點:自動駕駛技術的發展既不能也不應該只依靠汽車行業自身。這里再深入的解釋一下~

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一般而言,自動駕駛控制系統通常分為三個主要部分:環境感知(environmental perception)、決策規劃( decision planning)、和控制(control)部分。
在SAE J3061中定義了一個詞:動態駕駛任務(DYNAMIC DRIVING TASK,DDT),指的是在道路交通中操作車輛所需的所有實時操作和戰術功能,但不包括諸如行程安排和目的地和航路點選擇等戰略功能。
一個完整的DDT包括但不限于以下子任務:
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通過物體和事件檢測、識別、分類和反應 (操作和戰術) 來監控駕駛環境,統稱為Object and event detection and response (OEDR)。
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通過燈光,喇叭,信號,手勢等 (戰術) 加強車輛的顯著性。
上面的描述可以使用下圖 ↓ 來表示。也就是在自動駕駛系統中,所有的戰略任務(包括目的地設置、途經點計劃、路徑和時間選擇等)是由車輛的操作者來完成的,而行駛過程中的所有戰術功能(OEDR、橫向和縱向控制等)都是DDT的任務范疇,由自動駕駛系統來完成。
從另一維度,下圖 ↓ 說明了如何使用不同級別的自動駕駛功能的不同組合來完成一次行程。在這個圖里我們可以看出,一個從起點(Origin)到目的地(Destination)的駕駛任務的完成方式既可以使用Level 0的方式(駕駛員獨立完成)也可以使用Level 4(完全自動駕駛)的方式完成,還可以采用Level 0~4的不同組合來完成。
這種組合方式與我們目前的現狀和認知高度吻合:在某些特定場景下,我們可以啟用不同Level的自動駕駛功能。而且,某個具體的自動駕駛功能仍然只能適用于某種具體的駕駛場景,也就是ODD(Operational design domain,設計運行域)。
自動駕駛系統只有在ODD中才能發揮作用,這是因為自動駕駛系統本身有著諸多的局限性。如果我們深入自動駕駛系統的內部,就可以明白自動駕駛系統的局限性由多種因素決定。
(有圖有真相 之“還好還好,L4級英語也夠用了”)
在上圖 ↑ 所展示的自動駕駛系統架構的示意圖中,自動駕駛系統主要完成了如下幾種任務:
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通過各種傳感器(攝像頭、激光雷達、GPS、慣導等)進行環境感知:知道車輛在哪里和行進方向、路上有啥障礙物、周邊環境信息、車輛的行駛信息等等
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根據感知的結果,并結合地圖信息進行規劃決策,包括路徑規劃、車輛行為規劃,并轉化為運動規劃(橫向和縱向)。
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根據感知和規劃的結果,對車輛的相關系統進行控制:剎車、油門、轉向、燈光……
通過這些步驟就完成了整個自動駕駛的控制過程。然而,說起來簡單,實際實現的過程中卻是困難重重。
對于感知而言,需要各種不同的傳感設備來適應不同的氣候和環境,而且每種傳感設備都有自己的局限性,無論是攝像頭還是毫米波雷達、激光雷達等都不能保證在所有情況下的100%可靠。即使傳感設備足夠可靠,還要完成諸多傳感設備間的信息融合,這需要極其復雜的算法和海量數據的訓練與標定。在規劃決策中,由于多個傳感設備的信息可能有沖突,需要根據不同場景和功能的需求進行感知信息權重的調整。同時,還需要根據車輛當前的車身姿態、車輛的能力(加減速、轉向等)、速度、路面情況、軌跡規劃結果等決定如何控制車輛的橫向和縱向運動。控制階段的任務相對簡單,只要發出命令給動力和底盤系統即可,再實時的獲取反饋,調整控制的命令。這需要車輛本身的動力學參數非常準確,但車輛的這些參數會因為氣候、車輛各方面的性能衰減、路面情況等隨時變化。
當前,在自動駕駛系統的開發過程中,感知的難度依然是最大的。無論是純視覺的方案還是多種感知設備融合的方案,神經網絡的訓練、具體的算法、傳感器本身的精度、能力和可靠性等都存在著諸多亟待提升的點。
下圖展示了自動駕駛系統的構成中每個環節所涉及到的供應商。從中可以看出,自動駕駛的實現,需要眾多的技術協同發展,更需要數不勝數的參與者共同努力。這些技術至少包括:圖像識別與處理、數據融合、云計算、仿真測試、芯片與微電子、軟件、人工智能、并行計算、網絡通信、安全、運營監管……
上述這些技術沒有一個是只應用于汽車行業的,而都是被廣泛用于社會的各個領域。
美國理論生物學家和復雜系統研究者斯圖亞特·考夫曼在2002年創造了一個新的詞組Adjacent Possible,翻譯成中文叫“相鄰可能”,指在地球生命產生前的那一瞬間狀態。所有構成原始生命的基本元素(其中甚至包括閃電)已經齊備,最終催生出生命的最原始形態。比如形成細胞邊界的蛋白質,多糖等,所有這些元素,便是“相鄰可能”。在“相鄰可能”齊備的情況下,就可能產生變化。
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每一種事物都不是單獨存在的。事物是不可能無連接,“無中生有”的,即我們不會在與某一個網絡無連接的地方憑空生成一個點。老子說過“道生一,一生二,二生三,三生萬物”也說明了這個道理。
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“相鄰可能”的齊備是需要時間的,而碰撞后創造的可能性是瞬間的。歷史上多次的技術大爆發就是在相鄰可能齊備的情況下瞬時創造了更多的技術,引發了更宏大的連鎖反應。我們在技術積累,財富積累的初期一定要耐得住寂寞。
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復雜多樣化的相鄰元素更有助于創造。 追求多元化,賦予自己更多的可能性,如果你不知道該做什么,就先把眼前的事情做好,然后給自己嘗試更多事物的機會,靜待相鄰可能的發生吧。
如果自動駕駛是汽車發展的終極形態,那么這個終極形態的實現一定需要堅實的基礎。這個基礎就是整個社會在自動駕駛相關領域的充分的、長期的投入與積累。自動駕駛每提升一個層級,需要的投入都將是幾何級數級別的增長!
寫了這么多,只是希望大家(包括OEM、供應商和用戶)能夠對自動駕駛多一些耐心,少一些浮躁。那種企圖通過幾年的努力就實現高等級自動駕駛的想法是不切合實際的,當前還是應該沉下心來把低等級的駕駛輔助功能做好。因為低等級駕駛輔助功能可以迅速的鋪開,相關的廠商可以迅速的獲得正向的現金流,保證企業能夠活下來。把寶都壓在高等級自動駕駛上的做法雖然不能說不正確,但是你可能熬不到賺錢的那一天。即使你家里有礦,也要看這個礦能持續多久,否則可能礦都枯竭了,你的理想還沒有實現。
最后,再次使用上篇文章的結束語:衷心的祝福那些把寶都壓在自動駕駛上的企業,希望你們都能夠有足夠的資源和耐心熬過漫漫長夜,見到黎明的曙光!