TU-Automotive Detroit 2017: 适应自动驾驶车

自动驾驶车在技术、社会和用户体验方面的影响

2017/07/27

概要

 TU-Automotive Detroit 2017于2017年6月7日至8日在美国密歇根州诺威举行。参与人数超过3,000人次,其中包括约150名演讲者以及130多家参展商。虽然自动驾驶技术仍是一个重点话题,但本届展会主要侧重于经营战略、城市交通、用户车辆体验等话题。在本届展会期间,车联网的主题较为突出,许多研讨会都提到了网联汽车在未来的意义。

TU-Automotive Detroit 2017 exhibition floor
TU-Automotive Detroit 2017 会场

 本报告是TU-Automotive Detroit 2017三篇报告的第3篇,该系列报告着重介绍了本次展会讨论的议题。本报告将介绍汽车行业自动驾驶技术、移动出行以及用户体验相关的议题。第1篇报告介绍了商业模式和战略,第2篇报告则介绍了车联网方面的思考以及技术。

相关报告: TU-Automotive Detroit 2017
生态系统变革期的经营策略及商机
从车联网的角度来看挑战与技术



局外人展望自动驾驶车技术

借鉴数据驱动行业的经验

主题: 自动驾驶竞赛中的合作
公司 演讲者 职位
英特尔 Doug Davis Automated Driving Group
高级副总裁兼总经理

 在整个演讲的过程中,Doug Davis都强调了相较其他汽车安全技术,更快发展和实现自动驾驶技术的重要性。过去,汽车安全创新从开发到获得许可,往往需要大量时间。例如,安全气囊在1951年就获得了专利,但是直到1998年才在美国成为义务配置。ABS在1950年代发明,直到2013年才成为义务配置。而三点式安全带在1959年开发而成,直到1968年才成为义务配置。自动驾驶车的潜在优势正加快其普及的速度,Doug Davis提到一个NHTSA统计的数字,约93%的致命事故是由人为错误引起的。除了减少事故数量,自动驾驶还能产生显著的经济效益。摩根士丹利的一项研究表明,自动驾驶车能为美国经济节省1兆3千亿美元。

Speakers of "Fireside Chat with Ford Smart Mobility"
session
自动驾驶车的经济效益及社会效益
来源: 摩根士丹利

 IHS的研究预测表明,2030年全球汽车总产量将在1.05亿至1.25亿之间,2016年总产量为0.94亿辆。然而,汽车所需的计算能力将至少增加10倍,到2030年,将从目前的0.5-10 TFLOP (每秒浮点运算次数) 扩大至50-100 TFLOP。此外,一辆车所需的像素以及储存空间将增加1,000倍,同时ECU的使用数量将减少。Doug Davis提到,虽然现在的可用数据主要是人工生成的,但是未来的数据将主要由机器生成。

Speakers of "Fireside Chat with Porsche Digital"
session
未来车辆计算利用的转变
来源: 英特尔

  考虑到汽车行业在数据使用方面的变化,Doug Davis给出了其他经历类似变化的行业的例子。在个人电脑行业,第一台个人电脑出现在1975年,而到了1980年,市场上已有超过100个相互不兼容的品牌。1981年,IBM推出了第一台具有标准化硬件的个人电脑,使得1984年的个人电脑销量达到2百万台。服务器行业也是相似的,在1990年代初从大型机转变至微机。到了1990年代中期,通过标准化,服务器转变为企业服务器机房,到了现在,已演变为云服务供应商。这些例子说明了在基本层面上的标准化、以及与其他公司合作的重要性,一旦标准到位,这些行业就能够加速应用并迅速扩大业务规模。

 

自动驾驶车对州政府的影响

主题: 从州政府层面来看自动驾驶
公司 演讲者 职位
密歇根州交通部 (MDoT) Kirk Steudle 主管
内华达州车辆管理局 April Sanborn DMV Services Manager III – Driver Programs
华尔街日报 主持人: John Stoll 首席记者

 题为“从州政府层面来看自动驾驶”的研讨会由2位与会者简要介绍了两个州近期与自动驾驶车相关的活动。Kirk Steudle提到,从2016年12月起开始实施的法规,在允许自动驾驶车在密歇根公路驾驶测试后,又允许其合法运行。密歇根州还颁布法律,成立了一个针对未来移动出行的委员会。该委员会将提出自动驾驶和无人驾驶等领域的政策建议。April Sanborn探讨了立法在内华达州扩大测试,以及有条件地放宽四肢瘫痪者的自动驾驶汽车驾驶执照限制。

Speakers of "Fireside Chat with Porsche Digital"
session
“从州政府层面来看自动驾驶”研讨会的与会者从左至右依次为: 内华达州车辆管理局的April Sanborn、密歇根州交通部的Kirk Steudle、主持人–华尔街日报的John Stoll

 在讨论州政府所扮演的角色时,两位政府相关人士都一致认为,州政府有特定的角色,“州政府不属于汽车行业”。自动驾驶车的设计与开发法规及义务由NHTSA制定,而州政府则主要关注其运营和保险。虽然目前还不十分明确,但自动驾驶车测试目前也由州政府进行管理。两位与会者都指出,州法律将为联邦法律提供自动驾驶技术的先例。除了具体的管理,州政府还积极主动地制定自动驾驶车相关法规。内华达州和密歇根州都已与自动驾驶技术制造商公开会面,探讨并允许这些公司偏离某些法规。例如,April Sanborn探讨了一个案例,一家公司正开发低速自动驾驶车,而在1万英里测试的测试要求方面遭遇困难。内华达州政府已与该公司进行洽谈,决定放宽要求,跳过这一步测试。

 该研讨会还讨论了州政府如何应对自动驾驶车可能带来的变化。例如,April Sanborn指出,汽车登记带来的财政收入可能会减少,影响整个州政府的财政收入。Kirk Steudle指出,未来驾驶执照可能会越来越少。因此需要挖掘新的财政来源。另一个问题是某些领域可能会出现失业,例如货车运输行业。两位与会者将自动驾驶车与平价汽车进行类比,认为两者之间的差距相当于平价汽车替代了轻便马车和马匹,基于消费者的需求,汽车行业不得不进行改变。Kirk Steudle还提出,自动驾驶车可能改变交通法规和基础设施。交通法规方面的变化包括车间距以及时速限制。而基础设施方面,Kirk Steudle认为,现在制定基础设施的标准还太早,尽管目前正针对潜在的基础设施建设方案进行讨论。

鼓励接受自动驾驶技术

主题: 消费者接受自动驾驶车
公司 演讲者 职位
国家安全委员会 Alex Epstein Digital Strategy & Content高级总监
三菱电机 Gareth Williams Advanced Development总监
J.D. Power Kristen Kolodge Driver Interaction and HMI执行董事
Tourmaline Labs Lukas Kuhn CTO
AAA 主持人: Greg Brannon Automotive Engineering总监

 在名为“消费者接受自动驾驶车”的研讨会上,与会者探讨了当自动驾驶技术和先进驾驶辅助系统越来越盛行,消费者面临的各种困难。其中一个问题是各种ADAS功能和名称的不一致以及缺乏整体统一的标准。与会者一致认为,一定的标准化能为消费者带来好处,Kristen Kolodge将当前所有ADAS技术的总和形容成一锅有着各种不同名字、缩写和功能的“字母汤”。例如,Alex Epstein提到一个例子,一家公司的紧急制动系统包含行人检测功能,而另一家公司的不包含。他建议,整车厂之间可以建立一个品牌中立活动,用来加强最佳实践和共同主题,从而建立一套标准来帮助消费者适应。但是,他也告诫这些公司不要言过其实,夸大某些自动驾驶技术的能力。Lukas Kuhn则提出了不同观点,他认为,自动驾驶技术应该像iPhone那样,更直观和自然,同时向消费者提供看得到的价值。

Speakers of "Fireside Chat with Porsche Digital"
session
研讨会“消费者接受自动驾驶车”的与会者:左起依次是国家安全委员会的Alex Epstein、三菱电机的Gareth Williams、JD Power的Kristen Kolodge、Tourmaline Labs的Lukas Kuhn、以及主持人Greg Brannon

 本次研讨会讨论的另一个问题是一个使用自动驾驶技术的消费者需要掌握多少知识。Gareth Williams表示,理论上来说,用户应该理解并且对系统的能力感到放心,并且应该知道如何启动和关闭系统。例如,带行人检测功能的紧急制动系统在仪表盘上显示额外的信息时,能有助于用户理解目前的状况。Lukas Kuhn则提出不同意见,许多用户也不了解现在的汽车系统,更重要的问题是让用户懂得如何与ADAS技术互动。Kristen Kolodge认为,用户需要理解驾驶员的角色,以及驾驶员如何与系统互动。

 最后,与会者还讨论了拒绝使用ADAS以及自动驾驶技术的想法,这种想法来源于控制权的失去以及一些社会心理因素。Alex Epstein提到,汽车从历史角度被赋予了自由的象征。因此,当车辆的某些方面不再受驾驶员控制时,汽车一直以来建立起来的观念被打破,产生一种消极的情绪。他还将自动驾驶技术的发展阶段与一个孩子成长为成人的过程进行类比,认为自动驾驶系统需要更多发展和改进。Lukas Kuhn提出,社会正处于时代的转变之中,年轻一代越来越不关心如何驾驶车辆以及控制车辆,而是更愿意使用自动驾驶车。Kristen Kolodge提出,改善消费者接受度的方法之一, 就是改善体验、以及花时间将自动驾驶的特征和技术展现给消费者。

 



支持自动驾驶发展的技术

自动驾驶所需的新雷达技术

主题: “吻别”锗化硅: 缩小雷达尺寸、提高精度
公司 演讲者 职位
Texas Instruments Sudipto Bose 市场总监

 研讨会“‘吻别’锗化硅: 缩小雷达尺寸、提高精度”主要讨论了自动驾驶车所需的感应能力,介绍了Texas Instruments公司近期设计开发的雷达解决方案来满足相应需求。如今的车辆采用越来越多的自动驾驶和ADAS配置,Sudipto Bose表示,车辆的传感需求也会越来越高。他将传感器所需的传感能力分为以下三类:

  1. 检测与对象物体的距离、时速、角度的能力,以及将检测到的物体分类的能力,例如行人、骑车人或机动车;
  2. 能够穿透塑料、玻璃以及其他体积不大的材料
  3. 能够在恶劣环境下可靠地运行,例如雨天、雾天、空气污染、明亮和灰暗的条件下等

 目前,能满足上述全部需求的传感技术只有雷达。


 尽管雷达能满足上述三项要求,多数雷达系统却缺乏更复杂的自动驾驶和ADAS系统所追求的精度。Sudipto Bose给出一份清单,包括分辨率精度小于5cm,测角精度小于1度,多模态运行及物体识别分类。2017年5月,Texas Instruments公司投放新型毫米波单片互补金属氧化物半导体 (CMOS) 传感器系列,能满足上述需求。CMOS传感器尺寸为10.4 mm x 10.4 mm,具有小于4cm的距离分辨率精度以及小于50微米的的测距精度。相比普通传感器,该毫米波传感器的功耗和电路板空间削减了50%。该传感器还能通过各种表面介质以及在各种环境条件下精确地工作。该传感器在汽车领域的应用包括正面远程雷达、多模态雷达以及短程雷达。

Panelists of "Unlocking New Automotive Revenue Streams"
session
现有雷达技术与未来雷达功能需求之间的鸿沟
来源: Texas Instruments

 

测绘技术在自动驾驶车中的角色

主题:测绘自动驾驶的世界
公司 演讲者 职位
TomTom North America Paul Hohos Automotive销售副总裁

 Paul Hohos题为“测绘自动驾驶的世界”着重介绍了测绘技术在未来自动驾驶车辆的角色、以及特定测绘技术的发展。精确的地图系统使自动驾驶车能看清传感器范围以外的区域。该技术能用于导航仪、定位,用来确定车辆的位置,识别物体的数据冗余以及路程计划。然而,为了使自动驾驶车更有效地利用地图,地图本身需要定期更新,避免提供过时的数据。TomTom提供的地图的开发结合了移动道路测量与实地测量等传统途径,以及从车辆传感器和探针获取数据的社会输入。TomTom的智能地图测绘过程中使用的许多数据都来自全球超过5.5亿个GPS设备的实时数据。

 随着车辆性能的提高和更先进技术的应用,提供的地图也必须能够提供更细节的信息。Paul Hohos描述了一系列能够为车辆所使用的地图图层,每层地图都包含了一套独立的信息。基本层的地图包含关于道路网络和方向性的信息。上一层地图包含关于地址、交通标志、信息点、3D形象以及ADAS信息。

Panelists of "Unlocking New Automotive Revenue Streams"
session
地图图层及作用示意图
来源: TomTom

 Paul Hohos展示了TomTom的三项先进地图技术。高清地图呈现精确和逼真的道路,包含车道几何、车道标志、中心线、车道分隔线和道路边界等信息。高清地图提供的附加信息包括时速限制和车道宽度。RoadDNA是用来提供精确优化3D道路横向和纵向视图的工具。通过将其与传感器数据相结合,车辆能确定其精确位置。RoadDNA横向相对精度小于15cm、纵向相对精度小于50cm。TomTom也开发了一项人工智能 (AI) 技术来识别道路标志信息。这些标志的位置由一辆调查车辆的雷达记录,由AI通过数据库来对任何一个特定的标志进行分类和提供信息。

Comparison of MQB platform
battery and MEB platform battery
高清地图概况及示意图
来源: TomTom
Volkswagen I.D. Buzz
Concept
RoadDNA概况及示意图
来源: TomTom

 

V2X与ADAS融合的优势

主题: V2X与自动驾驶是一条“双向道路”
公司 演讲者 职位
u-blox Costas Meimetis Product Strategy总监

 题为“V2X与自动驾驶是一条‘双向道路’”的研讨会的演讲者是Costas Meimetis,强调了V2X与ADAS融合的几个使用案例以及优势。其中一例是目前已经能够实现的协同自适应巡航控制系统或列队行驶。同时利用V2X与ADAS,车辆不仅能立即追踪与前行车辆的车间距,还能追踪列队中其他车辆的时速。这能减少急刹车的动作,从而优化交通和燃效。Costas Meimetis提出,目前美国有超过2.5亿辆车在路上行驶,因此即使积极投放,也很难快速看到高水平的技术渗透。他又通过展现一辆车与另一辆车的通信,让它知道何时能进行超车,提出即使V2X渗透率较低,通过改善整体意识仍能产生优势。右下图显示,渗透率较低的情况下,V2X与ADAS融合是如何改善环境感知的。

Comparison of MQB platform
battery and MEB platform battery
ADAS与V2X融合用于超车
来源: u-blox
Volkswagen I.D. Buzz
Concept
显示各种系统技术渗透率的环境意识
来源: Gunther, Trauer, Wolf

 V2X与ADAS融合的其他案例包括车辆传感范围以外信息的共享,例如另一辆车发现有行人正横穿马路,或合作避免碰撞,例如紧急情况下,车辆通过通信降低可能发生的伤害。所有使用案例的前提之一是V2X系统的精确定位。目前的标准规定,全球导航卫星系统 (GNSS) 的精确度必须在1.5米。然而未来,ADAS与V2X要求精确度需要提高至分米。Costas Meimetis通过u-blox的汽车航位推算 (ADR) 4.10 系统展示了这一成果。该系统在卫星信号被屏蔽时,基于运动传感器及时速数据,计算3D位置信息,以便确定车辆当前的位置。

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由u-blox ADR 4.10系统演示改善定位精确度
来源: u-blox

 



自动驾驶技术驱动社会和人机界面变革

自动驾驶和网联汽车引发未来社会的变化

主题: 用自动驾驶车来改变社会形态
公司 演讲者 职位
哈曼国际 Steve Surhigh Applications Services副总裁兼总经理

 在描述自动驾驶车的发展使社会产生的变化之前,Steve Surhigh首先解释了社会如何变化,平价汽车的出现被他称之为“Mobility 1.0”。Mobility 1.0的到来,对社会产生了5个方面的影响: 基础设施、就业、生活方式、住房以及商业模式。而自动驾驶车与网联汽车的产生被他称之为“Mobility 2.0+”,也将对社会的上述5个方面产生影响。但是,新的变化不会发生得这么显著,因为它将同时在现实世界和数字世界产生影响,且其影响将横跨多数社会层面,具体如下表所示:

方面 源自汽车的变化 源自自动驾驶车的变化
基础设施 -泥泞街道发展成州际公路
-城市社区向郊区社区发展
-路灯、交通信号灯及道路标志的发展
现实世界: -减少停车场
-增加绿地面积
-消除标志、交通信号灯等。
数字世界: -增加传感器和相关基建
-增加计算能力和存储量
-发展路面情况和交通监控系统
就业 -高薪工作的发展
-在城市外创造就业机会
-扩大工业产品的需求
-减少出租车司机、巴士司机、交警和卡车司机等职业
-增加硬件和软件工程师、数据科学家、汽车力学、物流和车队管理方面的就业
生活方式 -使旅行变得自由
-衍生出家庭度假的概念
-改善整体空气质量
现实世界: -增加空闲时间
-提高安全性
-改善儿童与老年人的出行
数字世界: -增加对实时信息的访问
-扩大移动出行应用程序的开发
-更多个性定制化体验
房屋 -郊区社区的发展
-远离铁路和水路的人口流动
现实世界: -取消车库和车道
-位置和距离的意义变小
数字世界: -房屋交易数据包含各种IoT设备
-房屋内的系统能满足各种可预见的需求
商业模式 -建立加油站/服务站
-出台燃油税
-提高产品运输效率
现实世界: -提高投递服务效率
-改变保险和法律约束
-车辆所有权转变为商机
数字世界: -宽带供应商拥有新的车载商机
-监控和管理车队
-将车载经验转换为商机

 Steve Surhigh提出了自动驾驶车开发中的3个核心领域:车辆运营、车载内容、车辆与各类生态系统的通信。这三个领域是推动上述社会变革的主要驱动力。此外,为了应对这些变化,整车厂需要开展某些业务,例如开发5G及以上车联网技术、与其他公司和行业合作使数据更容易获取、加强机器学习能力、利用增强现实与智能增强开发语境虚拟助手,创造独特的体验,并提升大数据的管理能力。

 

针对未来需求,重新设计HMI

主题: HMI: 重塑车载体验的形象
公司 演讲者 职位
Smart Design Edward Laganis 设计工程总监
SRI International Ajay Divakaran Vision and Learning at Center for Vision Technologies技术总监
松下 Michael Tschirhart Holistic Innovation, Advanced Engineering经理
三菱电机 Jacek Spiewla Advanced Development用户体验经理
Mapbox Alex Barth Business Development副总裁
WardsAuto Moderator: Drew Winter 主编

 题为“HMI: 重塑车载体验的形象”的研讨会探讨了关于在更先进的技术条件下,车载体验将如何改变等多个话题。话题之一是语音交互在未来的角色。Ajay Divakaran指出,现代的语音指令缺乏语境,往往是一次性的交互。他建议将语音指令纳入整体分析,例如,驾驶员监控和情绪识别使系统更个性化。Jacek Spiewla指出,目前的语音指令作为信息冗余存在,主要是为了开车时的使用方便。由于未来驾驶将不再是车内的首要任务,HMI需要进行调整,来适应思考模式的转变。

Panelists of "Unlocking New Automotive Revenue Streams"
session
“HMI: 重塑车载体验的形象”研讨会的与会者:左起依次是Smart Design的Edward Laganis、SRI International的Ajay Divakaran、松下的Michael Tschirhart、三菱电机的Jacek Spiewla、Mapbox的Alex Barth、主持人–WardAuto的Drew Winter

 讨论的另一个话题是开发一个标准化的HMI设计。特斯拉的中央屏幕被作为案例提出,Edward Laganis心情复杂地指出,特斯拉的屏幕既存在人体工程学的问题,也缺乏触感。他表示,使用像按钮这样的触觉控制是有益的,他认为,最好能使用一个平台来适应车辆的用途,来代替单一的显示屏。Michael Tschirhart提出,目前的技术使系统的能力更为广泛,能收集驾驶员和周围环境的信息。这些信息能用于为用户定制生成体验。

 关于保持目前技术的想法、以及与智能手机的比较,Alex Barth指出,汽车体验与手机体验不同,不应该去效仿手机。相反的,只要系统还在为人使用,开发人员就应该努力提升用户体验。当描述未来HMI系统的需求时,Michael Tschirhart提到扩大与其他公司合作开发整个驾驶过程解决方案的重要性。Alex Barth认为,人们需要具有更简洁、更好用以及更干净的人机界面应用程序,他提出,提升便利性和可访问性,能改善用户体验。Edward Laganis更关注自动驾驶车带来的变化,他表示,系统需要更集中于乘客,因为驾驶员的角色将被削弱或完全取消。

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关键词
TU-Automotive、自动驾驶、ADAS、HMI、测绘、雷达、V2X

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