自动驾驶的2个趋势:Level 3高速公路型与Level 4生活道路型

采访2017年Autonomous Vehicle & ADAS Japan展

2017/07/13

概要

高速道路型と生活道路型の自動運転が拡大する
高速公路型与生活道路型自动驾驶将在近期实现

 2017年5月,”2017年Autonomous Vehicle & ADAS Japan”展在东京举办。本报告将介绍此次展会上由英特尔的政策与业务开发总监兼名古屋大学客座副教授野边继男以《引发自动驾驶车未来大变革的两大海外动向》为题发表的演讲内容。

 野边继男认为,未来的自动驾驶有2个巨大的趋势。首先是到2020年前后,将向市场投放高速公路上的Level 3自动驾驶,这是①现有汽车行业在ADAS延长线上继续创新的成果。

 另一方面,生活道路型 (郊区型) Level 4的自动驾驶所需技术在近2~3年快速发展,预计同样将在2020年前后投放市场。其中包括应对最后一公里、拼车及汽车共享需求。与高速公路行驶相比,需要应对更多样化的障碍物,但是随着深度学习的发展,将逐渐实现AI对车辆的行驶方式下达指令进行行驶。此外,还能制作某一特定地区的3D地图,所以投资额可控制在小范围内。野边强调,这与上述①不同,是②网络相关企业带来的具有破坏性的革新。

 野边预测,未来,汽车行业的制造行业的金字塔结构以及数据驱动行业的金字塔结构将合为一体,但届时,服务提供商以及提供IT技术的企业或许将上升至整车厂的上端。欧美整车厂目前也在加快成为服务提供商的速度。

相关报告:
美国NHTSA:发布自动驾驶车指南 (2016年11月)
福特:2021年量产无人驾驶汽车,应用至车辆共享业务 (2016年12月)



NHTSA的“联邦自动驾驶汽车政策”:开放自动驾驶车的生产和销售

 演讲的一开始,野边强调了理解NHTSA在2016年9月发布的”联邦自动驾驶汽车政策 (Federal Automated Vehicle Policy)”的重要性。除了美国的相关部门,还是用来把握全球自动驾驶情况的指南。尤其值得注意两点。

 第一点是也提到了生产和销售,NHTSA在2013年5月发布的”自动驾驶车辆初步声明 (Preliminary Statement of Policy Concerning Automated Vehicles)”中只提及了公路上的行驶测试。此次指南明确指出,只要符合FMVSS (联邦机动车辆安全标准 (Federal Motor Vehicle Safety Standards)),就能生产和销售由计算机驾驶的车辆。但是,自动驾驶车不能直接适用现有FMVSS,所以计划生产和销售自动驾驶车的整车厂需要向NHTSA申请变更FMVSS条文的解释或者免除适用等,必须获得NHTSA的批准。

 NHTSA宣布,该指南每年都将进行修订。



NHTSA更改Level 3的定义

 该指南值得注意的两点中的第二点是,对自动驾驶的状态与驾驶员的驾驶共存的Level 3的定义进行了更改。

 2013年5月发布的”初步声明”中提出,Level 3只有“自动驾驶模式”下无法应对时,系统才在具有足够缓冲时间的情况下将驾驶交还给驾驶员”。但是,2016年9月发布的指南中提出,主语从系统变成驾驶员,“当自动驾驶系统提出要求时,驾驶员就必须准备恢复驾驶”。

 此外,该指南还提出,Level 3自动驾驶车在紧急应对时,“必须考虑到驾驶员有可能会违反法律要求,分散注意力。此外,还必须尽量将驾驶员在恢复车辆控制权的过程中、或者恢复驾驶之后引起的状况认识以及决策中出现的失误最小化。”

 从结论来看,Level 3的自动驾驶中,虽然驾驶和周围情况的监视可以交由系统进行,但驾驶员并不能完全放松,而是在可以立即恢复驾驶的范围内进行适当休息。



整车厂在Level 3自动驾驶的方针上产生分歧

 整车厂在Level 3自动驾驶的方针上产生分歧。福特和沃尔沃跳过Level 3,直接挑战Level 4~5。

  • 福特认为,驾驶员一旦将驾驶任务交给自动驾驶系统,就很难继续保持注意力,因此决定跳过Level 3,到2021年开发出不具备踏板和方向盘的Level 4自动驾驶车,并计划应用至拼车业务。
  • 沃尔沃也认为Level 3无法保证安全性。但是完全自动驾驶 (Level 4~5) 方面,只要自动驾驶被正确使用,整车厂就需要承担全部责任。

 另一方面,奥迪、宝马、戴姆勒以及日系的丰田、本田都在计划Level 3的自动驾驶。

  • 奥迪将为2017年7月发布的新款A8的欧洲市场车型配套“Traffic Jam Control”。该系统在高速公路上满足一定条件的情况下,能在时速低于60km/h堵车时,进行同一车道的自动驾驶,驾驶员无需监控。虽然是全球首款Level 3的自动驾驶车,却慎重地设定了时速不高于60km/h以及同一车道内行驶的条件。另有报道称,德国国内的交通法规尚需时间完善,因此A8上市时不会投放Level 3的自动驾驶车。
  • 丰田认为,需要首先构建人与车辆协调和信赖的关系,实现Level 3自动驾驶,然后再挑战Level 4的完全自动驾驶。
  • 本田在2017年6月宣布,“2020年将投放包括自动变道在内的高速公路自动驾驶系统,堵车时驾驶员无需监控周围情况”。这里应该就是指Level 3的自动驾驶目标。


生活道路型Level 4自动驾驶所需技术正在快速发展

 NHTSA在此前的指南中将Level 3~5的自动驾驶车称为Highly Automated Vehicle (HAV),要求生产和销售HAV的整车厂明示HAV运行的范围—”系统设计适用范围 (ODD)” (具体来说,包括1) 地理条件、2) 道路类型、3) 时速、4) 昼夜、5) 天气等)。

 野边将ODD的概念总结至如下左图。X轴为时速,Y轴为周围约束条件预测困难度 (自动驾驶的困难度)。2020年前后,各整车厂都将投放高速公路Level 3的自动驾驶车。

 另一方面,生活道路型 (郊区型) 的Level 4自动驾驶到2014年为止,还被认为要完善其相关技术还需很长一段时间 (只有谷歌很早就开始致力于这个领域的开发)。但是,近2~3年,其所需技术取得飞速发展。尤其是2016年5月特斯拉汽车的Model S发生死亡事故后,相比Level 3,欧美整车厂更趋向于集中资源开发生活道路型Level 4。(注) 引发事故的特斯拉汽车Model S为Level 2自动驾驶车,但Level 2和3由于驾驶员过于信赖自动驾驶系统而引发问题的根本原因相同。

 下右图提示了“生活道路型 (郊区型) Level 4”自动驾驶典型的形象之一。粗线是铁路网,通过无人驾驶出租车/微型客车从铁路各站 (红圈) 连接到家 (也就是最后一公里的交通工具)。除了上班族以外,还能先行满足交通弱势群体的需求、汽车共享、拼车等市场需求。

 NHTSA也在此前的指南中提到,自动驾驶改变了个人移动出行的方式,自动驾驶车的共享和拼车有望为经济上无法购置车辆的人、高龄者等交通弱势群体带来方便,所以希望能进行普及。

 “郊区型Level 4”限定了地区范围,所以也缩小了制作3D地图的范围,初期投资不用很大。最高时速也可控制在40km/h等范围以内,可降低事故风险。

 此外,高速公路的自动驾驶将在整车厂累积的ADAS技术的延长线上实现,①将继续进行创新。另一方面,生活道路型 (郊区型) 自动驾驶需要应对更多样化的障碍物 (行人、自行车、摩托车等),通过3D地图与深度学习实现升级的AI下达指令进行行驶的可行性越来越高。野边强调,与上述①不同,②网络相关企业将带来具有破坏性的革新。



自動運転を拘束条件と速度、道路種別で分類 郊外型レベル4-5のイメージ
高速公路型与生活道路型将在2020年前后投放市场,
主干道型预计到2025年之后投放
从铁路站点 (图中红圈) 提供最后一公里便利的概念图



生活道路型Level 4的投放案例:nuTonomy与DeNA

<nuTonomy>

 自动驾驶的软件开发企业—nuTonomy由MIT的研究人员在2013年成立于美国。2016年8月,在新加坡与相关部门共同实施自动驾驶出租车的公路行驶试验。计划2018年在新加坡投放商业用途的自动驾驶车。

 nuTonomy除了新加坡以外,还在美国密歇根州以及英国开展自动驾驶车行驶试验。2016年11月又在马萨诸塞州波士顿的公路启动自动驾驶车行驶试验。

 2017年5月,与PSA开始合作。为标致3008搭载nuTonomy的自动驾驶软件,同年9月起在新加坡的公路上启动行驶试验。双方计划让搭载自动驾驶技术的标致车行驶在全球各大城市。

 2017年6月,与知名拼车公司Lyft开始合作。在美国波士顿共同开发利用自动驾驶车将用户运输至最终目的地的服务。

nuTonomyの自動運転車(車両はRenaultのEV Zoeベース車)
nuTonomy的自动驾驶车 (车辆基于雷诺EV Zoe)



<DeNA>

 2016年8月,DeNA在日本千叶市与永旺梦乐城株式会社 (Aeon Mall) 共同启动了法国EasyMile公司开发的12座EV自动驾驶微型客车“EZ10” (被称为Robot Shuttle) 的运营 (目前无法在公路行驶,因此在千叶市所属用地内行驶)。该车型是无方向盘的完全自动驾驶车,虽然最高时速达40km/h,但为了确保安全,以10~20km/h的时速行驶。

 DeNA还在秋田县仙北市的田泽湖畔、九州大学伊都校区开展相同项目。2017年4月27~28日,还在横滨市金泽动物园举行了试乘活动。

 日产与DeNA联手,启动了道路实证测试,开发无人驾驶车。第一阶段是在2017年内在日本的国家战略特区集中开发无人驾驶技术。日产宣布,到2020年扩大范围,在首都圏开展充分利用移动服务等技术的实证测试 (在2017年1月美国CES展上发布)。

Denaが運用するフランスのEasyMile社製自動運転ミニバスRobot Shuttle
DeNA运营的法国EasyMile公司制造的自动驾驶微型客车Robot Shuttle



利用深度学习的进展

 例如,如果要通过原有的算法来制作穿过像右图那样的道路的程序,就需要细分为“确认最近的信号灯,如果是红色,就作出停止的判断→寻找停车线;如果是绿色,就...”等情况,会形成相当复杂的结构。但是,通过与3D地图联动,使用深度学习后升级的AI,就能由计算机自动判断“如何行驶才好”,并进行行驶。

 自动驾驶“通过AI驾驶车辆实现”这一认知得到广泛认识。其软件在车辆上市后也通过OTA (over-the-air) 升级,更新车辆功能。通过数据中心的深度学习进行3D物体识别学习 (例如,当前方10米有车辆时,让系统像人那样进行立体识别的AI技术)、生成行驶算法、最佳调车系统等的开发成为成功的关键。

人間はどの様に環境を認識し運転しているのか
利用升级的AI与3D地图实现在此类道路上的自动驾驶



网络服务企业或将立足行业顶端

 野边认为,未来自动驾驶发展的关键在于开发指示车辆如何行驶的软件。未来,汽车行业的制造行业的金字塔结构以及数据驱动行业的金字塔结构将合为一体。合体后的汽车行业将在如何实时提供必要的移动出行服务方面开展竞争,目前提供拼车等服务的提供商以及提供自动驾驶技术的企业或许将替代站在制造行业顶点的整车厂,成为新的金字塔顶端。

 欧美整车厂目前也相继加快成为服务提供商的速度。

------------------
关键词

自动驾驶、Level 3、Level 4、NHTSA、ADAS、高速公路型、生活道路型

<全球汽车信息平台 MarkLines>