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究竟什么是自動駕駛技術(shù)的核心

2021-11-23 18:59:16·  來源：全球智能汽車供應(yīng)鏈  作者：陌世  
　
自動駕駛出現(xiàn)以來便飽受爭議，尤其是關(guān)于自動駕駛的核心技術(shù)這個問題更是爭論不休，有人說自動駕駛技術(shù)的核心就是決策層，畢竟決策層自動駕駛車輛的大腦；但也有
自動駕駛出現(xiàn)以來便飽受爭議，尤其是關(guān)于自動駕駛的核心技術(shù)這個問題更是爭論不休，有人說自動駕駛技術(shù)的核心就是決策層，畢竟決策層自動駕駛車輛的大腦；但也有人說，感知層才是自動駕駛技術(shù)的核心，沒有感知層的自動駕駛完全就是個瞎子，后面有人還提出得得激光雷達者得天下的結(jié)論；可是還有人說，正在決定自動駕駛技術(shù)是否合格的還得看執(zhí)行層。
然而總的來說，不管是決策層，還是感知層，亦或者是執(zhí)行層，它們要解決的核心問題就是我在哪？我要去哪？怎么去？這三個問題。
那么接下來，我們就從這幾個方面來看看，究竟什么才是自動駕駛技術(shù)的核心！
01 決策層
自動駕駛的決策層，就是依據(jù)獲取的信息來進行決策判斷,確定適當工作模型，制定相應(yīng)控制策略，代替人類做出駕駛決策。這一部分技術(shù)就想到與人類的大腦類似，負責各種指令的下達，例如在車道保持、車道偏離預(yù)警、車距保持，障礙物警告等等。
除此之外，還需要對本車與其他車輛、車道、行人等在未來一段時間內(nèi)的狀態(tài)做出預(yù)測，而這種先進的決策理論就包括模糊推理、強化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，又因為人類在技術(shù)過程中不僅要面臨多種多樣的場景，還會面臨各種突發(fā)事件，所以這些種種事件就是決策層發(fā)展的最大障礙所在。
決策規(guī)劃是需要協(xié)同與交互的，自動駕駛車輛還需要推斷其他車輛的意圖并將其整合到自己的規(guī)劃框架中，從而在車輛之間無法互相聯(lián)網(wǎng)溝通的情況也能得到合理的協(xié)同決策，而這寫的難度就在于數(shù)據(jù)的有限性與駕駛場景的無限性，這兩者之間很難做到完美匹配。
從短期來看，自動駕駛決策規(guī)劃的首要難點不在于自身，而是預(yù)測，也就是如何像人一樣可以在有限的信息輸入里面，根據(jù)“習(xí)慣”判斷未來3-5s會發(fā)生的事情。這背后的邏輯復(fù)雜無比，不是單純通過訓(xùn)練旁車的軌跡就可以做好，同時還需要反推感知和Map fusion，可以獲取目標物更多的信息，車燈、交規(guī)、人的駕駛習(xí)慣，前方路線變化等等；這背后是一次柔性推理的過程。
從長期來看，決策規(guī)劃難題在于如何保證你的結(jié)果是正確的，數(shù)據(jù)驗證無疑是最好的手段，但這背后近乎無限的元素疊加及長尾問題，是從量變到質(zhì)變的瓶頸。
02 感知層

感知層就相當于人類的五官，負責定位和對周圍環(huán)境的感知，以及將搜集到的數(shù)據(jù)傳輸給決策層，感知層主要包括環(huán)境感知、位置感知、以及速度和壓力感知等。
感知層的核心技術(shù)便是傳感器，目前的傳感器按工作原理主要可以分為視覺傳感器、雷達傳感器、紅外傳感器和其他一些傳感器，根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局2018年11月發(fā)布的《自動駕駛產(chǎn)業(yè)專利分析評議報告》披露，全球自動駕駛感知系統(tǒng)不同類型傳感器專利數(shù)量占比分別為，視覺傳感器30%、毫米波雷達22%、激光雷達20%、超聲波雷達13%、紅外傳感器9%、其它傳感器6%。
雖然目前自動駕駛的感知系統(tǒng)已經(jīng)有了較大的發(fā)展，但是在實際應(yīng)用中仍從在很多問題，主要體現(xiàn)在一下三個方面，a.當前感知系統(tǒng)仍然存在一些缺陷，這種缺陷隨著自動駕駛等級提升逐漸被放大；b.優(yōu)良性能的激光雷達由于成本太高，目前在主流車型上并沒有得到應(yīng)用；c. 關(guān)于傳感器如毫米波雷達、激光雷達等標準尚未出臺，相關(guān)政策激勵措施欠缺。
安全是自動駕駛推廣應(yīng)用的前提，而感知信息攝入直接影響著車輛的避險操作，其高準確性與可靠性是自動駕駛安全的保障。然而，目前自動駕駛車輛感知系統(tǒng)仍然存在一些缺陷，無法完全滿足實際的應(yīng)用場景。
感知系統(tǒng)的缺陷來自于三個方面：1）感知盲點（部分區(qū)域、物體無法感知）；2）感知辨別度低（感知到物體但是無法識別）；3）感知反饋時間長且信號弱（識別到物體，但是無法精準及時反饋）。以感知盲點為例，其有兩個主要原因：1）單個傳感器受到探測距離和視角的限制，需要多個傳感器才能完成360°全景覆蓋；2）即使實現(xiàn)360°全覆蓋，但是受到光線、雨雪、霧霾、沙塵等惡劣天氣造成的感知盲區(qū)。以縱目科技產(chǎn)品為例，其超聲波雷達測距范圍在0.15-4.5m，其探測角度水平角100°、垂直角60°。
03 執(zhí)行層

在智能駕駛車輛中，執(zhí)行層負責的就是控制與執(zhí)行，相當于人類的四肢，執(zhí)行決策層下達的各種指令，主要包含動力供給、方向控制、車燈控制這三部分。
其實想要做好自動駕駛的規(guī)劃決策，就必須懂的執(zhí)行控制，畢竟脫離手腳談大腦是完全行不通的，決策層根據(jù)感知層收集到的信息，來規(guī)劃行進的路線，但是在車輛運動過程中，如拐彎、變道、超車，以及剎車等車輛運動便是有執(zhí)行層控制的。
執(zhí)行控制機構(gòu)的核心就是線控油門（通過發(fā)送電信號來控制節(jié)氣門的開合程度或者電動機）；線控轉(zhuǎn)向（相對來說普及程度不高，有一些乘用車的量產(chǎn)產(chǎn)品）；以及線控制動（就是以電子元件來取代液壓或者氣壓控制單元，現(xiàn)在業(yè)界主流成為EHB（electronic hydraulic brake)電子液壓制動，EMB（mechanical)電子機械制動兩種）。
文章來源：

1.《自動駕駛中決策規(guī)劃的難度和挑戰(zhàn)是什么？》-知乎（Andy Zhu）

2.《中國自動駕駛發(fā)展報告2020（上）：感知篇——浪潮已至》-澤平宏觀（ 任澤平）

3.《自動駕駛知多少-執(zhí)行控制篇（智能汽車7）》-維科號（小星車言論）

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