实现自动驾驶的最新技术动向 (下)

博世、大陆的自动驾驶蓝图、技术课题和未来展望等

2015/12/10

概 要

  除了各整车厂的积极展示和宣传,政府也就实现自动驾驶车发表了积极的讲话,作为实现自动驾驶手段的各配套厂是如何看待当前形势的呢?

  本报告围绕TU-Automotive Japan主办的 TU-Automotive Japan 2015 (The Westin Tokyo 10/20-21; 到去年为止名为Telematics Japan) 中自动驾驶相关分会上各配套厂的演讲内容。本篇是下篇 (点击查看上篇)。



・博世:自动驾驶起始于高速域与泊车辅助这2个领域,并将分阶段智能化,博世介绍了实现自动驾驶所必需的5项关键技术的研发。

・大陆:作为自动驾驶时代HMI的方案,展示了采用IoT等技术、包括基础设施等在内的“Holistic (全方位) HMI”、驾驶员监测系统等。

・QNX、WINDRIVER (都是嵌入式操作系统的供应商:自动驾驶时代,需要覆盖系统整体的软件平台。

・总结 (专题讨论会上的研讨):虽然自动驾驶具有一定的社会接受度,仍应经过反复验证后再慎重推进商品化。此外,统一关键技术和规格的标准也很重要。

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博世:实现自动驾驶的5项关键技术及其开发蓝图

千叶 久 (博世株式会社 底盘系统控制业务部、先进驾驶员辅助技术部 部长)

博世实现自动驾驶的发展蓝图

  博世的千叶久表示,自动驾驶起始于高速域和泊车辅助这2个领域,他揭示了博世设想的发展蓝图,并介绍了博世在必要关键技术上的努力。

  图7是博世设想实现自动驾驶的阶段。  

自動運転に向けたステップ 图7) 自动驾驶的发展阶段 (来自博世公司资料)

  无论是从技术上、还是从社会接受度上来看,都是要一步一步分阶段发展。千叶久还提出了“高速域”和“泊车辅助”这2个领域更具体的发展蓝图 (图8、图9)

 

高速度域の自動運転機能のロードマップ 图8) 高速域自动驾驶功能的发展蓝图 (来自博世公司资料)

  根据上图得知,博世设想2017年至2018年在高速公路上实现Level 2的部分自动驾驶,随后到2020年在高速公路上实现Level 3的智能自动驾驶。Level 1已实现商品化。

 

駐車支援機能のロードマップ 图9) 泊车辅助功能的发展蓝图 (来自博世公司资料)

  泊车辅助功能的Level定义多少有些难,博世已实现转向器与制动器的控制、也就是已实现相当于Level 2的泊车辅助,预计近期还将实现远程控制泊车,到2019年或将实现无需驾驶员监控、也就是相当于Level 3以上的自动泊车。

 

实现自动驾驶的必要关键技术

  博世认为,要实现上述自动驾驶的目标,以下5个领域的关键技术是必要条件。

① Surround Sensing

② Safety and Security

③ Legislation

④ Map Data

⑤ System Architecture

  千叶久表示,博世在上述领域均有所涉猎,能向客户提供自动驾驶所需全部关键技术是博世的优势。

 

Surround Sensing (任何情况下都追求的信赖度)

  图10是博世Surrounding Sensing的整体形态和构成要素。通过结合各类传感器,实现360°全方位感应。

  但千叶久表示,要实现Level 3以上的自动驾驶,需要在任何情况下都具有较高的信赖度,但当前各类传感器仍存在缺憾,还需要进一步改善。

  另,下图汇总了外部传感器,但由于系统可以随时将驾驶主导权交至驾驶员手中,因此也有意见指出,对驾驶员的监控也是必要条件。

 

サラウンドセンシングの概念 图10) Surrounding Sensing的概念 (来自博世公司资料)

 

Safety and Security (对技术性错误和网络攻击的防御)

  Safety及Security方面,如图11所示,系统整体按不同功能分层,并展示了每层的最佳对策及构想。

 

レイヤー構成による、車載システムのセキュリティー確保 图11) 利用分层结构确保车载系统的安全性 (来自博世公司资料)

 

Map Data (高精度、始终更新至最新数据)

  千叶久将自动驾驶需要高精度地图数据的原因定义为:

① 为了制定自动驾驶的路线计划 (导航仪)

② 为了进一步精确定位本车 (定位仪)

③ 为了作出决策的演算法

  最后一条“作出决策的演算法”是指,通过预先获得行驶方向路线的信息,可以弥补传感器无法探知的区域的情况,进行预测驾驶。这一概念与英特尔的野边继男所解说的计划性自动驾驶一致。

  关于预测驾驶所需的地图信息,博世称之为“Dynamic Layer”,并推进“Dynamic Layer Approach”的构想,根据重要度、紧急度分层,通过云端获取其他车辆提供的信息。(图12)

 

ダイナミックレイヤーアプローチの概念 图12) Dynamic Layer Approach的概念 (来自博世公司资料)

 

Legislation (完善法规的必要性)

  在法规完善方面,千叶久认为,《维也纳公约》的修订是迈向自动驾驶的很大一步,博世将积极推动该公约的修订 (图13)。

 

法的な枠組み変更の必要性 图13) 修订法律框架的必要性 (来自博世公司资料)

 

 



大陆:自动驾驶时代HMI的形态及课题

土井 忍 (大陆汽车日本内饰业务总部 仪表及驾驶员 HMI 业务部 内饰电子解决方案 Senior Manager)

自动驾驶车的HMI的新必要条件

  大陆的土井忍从HMI专家的立场,提出了大陆的“Holistic HMI”概念,尤其是揭示了Level 2、Level 3的自动驾驶中,HMI的必要条件。

  土井忍认为,在 Level 2 (Partially Automated) 与Level 3 (Highly Automated) 中,会发生自动驾驶系统与驾驶员之间的驾驶责任交接,因此HMI并非只是单向地将系统的状态传达至驾驶员,还需要监测驾驶员的状态,把握需提前多久时间能进行交接 (图14)。

 

自動運転のレベルに応じた、ドライバーの役割 图14) 自动驾驶不同Level中驾驶员的作用 (来自大陆公司资料)

  Level 2以驾驶员能瞬间接手驾驶为前提,而在Level 3时,可在交接前给予一定程度的过渡时间。这段时间从数秒至数十秒不等。但如果判断驾驶员正处于无法接手的状态时,系统应如何应对?如果驾驶员处于睡眠,是否应该唤醒? 还是需要采取安全停止车辆这样的fail operation操作?

  与之相反,驾驶员手动驾驶时,也需要系统向驾驶员传达“即将处于能启动自动驾驶的状态”。

  像这样逐步实现自动驾驶的过程中,会产生传统HMI中不存在的场景。

 

大陆公司的"Holistic HMI"

  大陆对 "Holistic HMI"(全方位的HMI,带来生动且内容丰富的用户体验) 的概念进行定义,为了实现这一技术,正在全球各基地开展研发。其内容并不仅限于自动驾驶的对应,而是涉及多个领域的,表1显示了其整体形态。

  土井忍表示,"Holistic HMI"并不能通过扩展传统的狭义HMI技术就能实现,而是更广义的概念,甚至包括利用IoT与基础设施连接和地图数据的应用。

 

Holistic (全方位)HMI:带来刺激的驾驶体验

用户 需求
习惯
条件
环境 具体情况
基础设施
交通参加者
车辆 操作
位置
时速
各类数据
用户与系统相互作用 动态信息管理
决定优先顺序、作业负荷管理
输出形式适应
功能、特性适应

表1) 大陆公司的"Holistic HMI" (来自大陆公司资料)

  在此,作为与自动驾驶相关联的项目,介绍了大陆的技术开发事例,利用车内摄像头与图像识别技术的驾驶员监测技术 (表2)、以及作为监测结果的应用案例,当检测到驾驶员处于疏忽状态时,系统会发出警告 (表3)。

  表2是大陆的车内摄像头的结构及其使用案例。该摄像头朝向驾驶员的面部,检测头部位置、眼睛开闭程度、视线方向以及面部生理特征。

 

车内摄像头概要

产品 驾驶员监测系统,主要利用焦点集中在驾驶员面部的单眼、复眼摄像头
监测对象 头部位置
眼睛开闭角度、视线方向
面部生理特征
目的 提高安全性与舒适性

驾驶员摄像头的功能及其使用方法(使用案例)

头部位置 监测范围的扩散
对驾驶员辅助系统的动态适应
抬头显示器、车镜等的自动修正
眼睛开闭程度 睡意感知、微睡眠的检测
视线方向 例如,与输入设备及照明连动,检测视线方向
面部生理特征 面部识别的个性化

表2) 车内摄像头对驾驶员状态的监测 (来自大陆公司资料)

  表3是驾驶员状态监测应用案例中的一例,如ADAS系统识别的“危险”信息与驾驶员的视线方向不一致,系统就会认为驾驶员没有看到前方存在的“危险”,就会通过显示和声音等向驾驶员发出警告。

 

用户案例:疏忽警告

前方疏忽 未看见前方危险
ADAS的危险信息
车内摄像头的视线方向
不一致
发动警告 警告
在仪表盘、抬头显示器的显示
语音

表3) 对驾驶员的疏忽警告 (来自大陆公司资料)

 

 



自动驾驶时代软件平台的必要条件

中钵 善树 (QNX Software Systems ㈱ Business Development (亚太地区汽车领域担当) 经理) Marques McCammon (WIND RIVER, Sr. Director, Automotive Product Management)

软件平台的必要性及其必要条件

  QNX公司及WIND RIVER公司都以嵌入式操作系统供应商的立场发表演讲,2家公司都强调,为了确保软件的生产效率及品质,相比覆盖各个单元的软件平台,更需要覆盖整体系统的软件平台。

  而且,在自动驾驶时代以通过 Vehicle IoT 连接车联与外界为前提,该平台必须是能同时确保安全性和防御性的平台。2家公司在解决方案方面,分别设想了软件平台的未来形态。

・安全性:系统运行时的可靠度、准确度以及崩溃时的复原能力等。

・防御性:防御来自外界的恶意入侵、攻击等。

 

ADAS平台应具备的形态

功能: 功能安全
防御性
高性能
传感器融合
成本效应
发展性: 积累现有技术
可迎合未来需求的架构

表4) QNX公司主张的ADAS平台

 

WIND RIVER社の提唱する車両ソフトウェアアーキテクチャーの将来像 图15) WIND RIVER公司主张的车辆软件架构的未来形态

 

 



总结‥从供应商角度来看自动驾驶的社会接受度和可实现性

  各公司的演讲结束后,又举行了各演讲者参加的专题讨论会。其结论总结如下:

① 社会对自动驾驶存在一定的接受度。随着今后高龄化及对安全性更高的需求,接受度或将进一步提高。

② 但是作为必要条件,必须确保与原有车辆同等或以上的可靠度、安全性以及用户的信任。因此自动驾驶的商品化必须在反复验证后慎重进行。

③ 考虑到技术课题的量和水平、庞大的开发规模等,到2020年要实现完全自动驾驶,仍存在较大的障碍。

④ 实现自动驾驶所需要的基本概念及技术是整个行业共通的,所以应当制定统一标准。如果各整车厂或各国标准各不相同,会妨碍到自动驾驶的普及。

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