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L0到L5技術(shù)躍遷圖譜:從駕駛輔助到完全自動(dòng)駕駛的工程實(shí)現(xiàn)路徑

04/23 10:15
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高盛(Goldman Sachs)估計(jì),到2030年,L3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)或占全球新車(chē)銷量的10%。自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要經(jīng)過(guò)多達(dá)6個(gè)層級(jí)的技術(shù)演進(jìn),才能最終實(shí)現(xiàn)上路自主駕駛。

這些級(jí)別具體是什么?我們目前處于哪個(gè)階段?

國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)(SAE International)給自動(dòng)駕駛汽車(chē)的智能程度,從低到高定義了L0到L5共6個(gè)級(jí)別(SAE J3016)。由中國(guó)工信部牽頭制定的國(guó)標(biāo)GB/T 40429-2021《汽車(chē)駕駛自動(dòng)化分級(jí)》中也采用了與SAE J3016基本一致的汽車(chē)自動(dòng)化分級(jí)方式。

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0級(jí)(應(yīng)急輔助)

全球范圍的大部分車(chē)輛、以及國(guó)內(nèi)車(chē)齡較大的車(chē)輛,都在L0~L5之外,即“無(wú)駕駛自動(dòng)化”。與“無(wú)駕駛自動(dòng)化”相比,0級(jí)自動(dòng)化增加了緊急狀態(tài)下提醒駕駛員或者直接接管車(chē)輛的能力。典型的0級(jí)自動(dòng)化功能有車(chē)道偏離預(yù)警以及自動(dòng)糾正,碰撞預(yù)警以及自動(dòng)制動(dòng)等。為了實(shí)現(xiàn)這種最基礎(chǔ)的自動(dòng)化,要求汽車(chē)能夠?qū)χ車(chē)h(huán)境進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)(但不要求一定能夠自動(dòng)做出行動(dòng)),所以,像“自動(dòng)換擋”、“定速巡航”之類的功能并不屬于0級(jí)自動(dòng)化。

1級(jí)(部分駕駛輔助)

與0級(jí)自動(dòng)化相比,1級(jí)自動(dòng)化不僅要求自動(dòng)化系統(tǒng)能夠控制車(chē)輛,而且要求能夠持續(xù)的控制車(chē)輛。顯然,1級(jí)自動(dòng)化是完全覆蓋0級(jí)自動(dòng)化的。所謂“控制車(chē)輛”,是指控制車(chē)輛的“轉(zhuǎn)向”和“進(jìn)退加減速”(控制車(chē)輛空調(diào)的冷暖并不屬于自動(dòng)駕駛意義上的控制車(chē)輛),1級(jí)自動(dòng)化只要求能夠在“轉(zhuǎn)向”和“進(jìn)退加減速”中控制其一。

典型的1級(jí)自動(dòng)化功能有“車(chē)道自動(dòng)居中保持”、“自動(dòng)跟車(chē)”等。從1級(jí)自動(dòng)化開(kāi)始,駕駛員角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變,同時(shí)獲得了全新的駕駛體驗(yàn)。以自動(dòng)跟車(chē)為例,在城市擁堵道路場(chǎng)景下,駕駛員不必頻繁操作油門(mén)(電門(mén))和剎車(chē)踏板,車(chē)速的控制完全交給車(chē)輛完成,駕駛員可以解放雙腳,只需要監(jiān)控自動(dòng)系統(tǒng)車(chē)距控制的效果確保安全即可。

2級(jí)(組合駕駛輔助)

2級(jí)自動(dòng)駕駛要求汽車(chē)能夠同時(shí)控制汽車(chē)的“轉(zhuǎn)向”和“進(jìn)退加減速”,這也是市售主流“自駕汽車(chē)”中成熟使用的技術(shù)。2級(jí)自動(dòng)駕駛的汽車(chē),結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航,在道路指示清晰的城市道路上,技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)“撒把駕駛”,即駕駛員的手、腳可以短時(shí)離開(kāi)控制桿;在劃線清晰的車(chē)位中,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出庫(kù)、進(jìn)庫(kù),給汽車(chē)用戶提供了極大的便利。盡管如此,2級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)要求駕駛員全程監(jiān)督,并通過(guò)方向盤(pán)上設(shè)置的傳感器確保駕駛員持續(xù)關(guān)注車(chē)輛的行駛狀態(tài),以在車(chē)輛不能完成自駕任務(wù)時(shí)隨時(shí)接管。

3級(jí)(有條件自動(dòng)駕駛)

從3級(jí)自動(dòng)駕駛開(kāi)始,汽車(chē)獲得了“可無(wú)人接管”的智能化程度。在完全滿足行駛條件(天氣、道路質(zhì)量等)的前提下,汽車(chē)能夠自行從甲地行駛至乙地。在導(dǎo)航系統(tǒng)的引導(dǎo)下,汽車(chē)能夠自主選擇行駛策略,包括變道、超越車(chē)輛、異常避險(xiǎn)等。3級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠判決當(dāng)前狀況是否滿足行駛條件,在不滿足的情況下仍然需要提醒駕駛員人工接管。因此3級(jí)自動(dòng)駕駛又稱作“閉眼駕駛”。

自截稿為止,市面上尚未有完全成熟的3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)出售。然而諸多車(chē)企業(yè)已推出自動(dòng)化程度高于2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)型,個(gè)別產(chǎn)品已經(jīng)非常接近3級(jí)自動(dòng)駕駛的標(biāo)準(zhǔn)。3級(jí)自動(dòng)駕駛的成熟化是目前汽車(chē)行業(yè)的主攻方向。

4級(jí)(高度自動(dòng)駕駛)

與3級(jí)自動(dòng)駕駛相同,4級(jí)自動(dòng)駕駛?cè)匀辉O(shè)定了運(yùn)行條件。相對(duì)3級(jí)自動(dòng)駕駛的升級(jí)之處在于,當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到運(yùn)行條件不滿足時(shí)(例如突發(fā)惡劣天氣),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行所謂“最小風(fēng)險(xiǎn)策略”(例如自動(dòng)靠邊停車(chē))。4級(jí)自動(dòng)駕駛將汽車(chē)帶到了“遠(yuǎn)程駕駛”階段,目前,在一些封閉場(chǎng)合(工廠、碼頭、園區(qū)),業(yè)已有相當(dāng)數(shù)量的4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)運(yùn)行,這些汽車(chē)實(shí)際上被歸為“工業(yè)機(jī)器人”的品類。在我國(guó)部分城市,已經(jīng)開(kāi)始了4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的運(yùn)營(yíng)試點(diǎn)。有研究表明,4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)將首先運(yùn)用于高速長(zhǎng)途貨運(yùn)等危險(xiǎn)性高、人類勞動(dòng)環(huán)境艱苦、運(yùn)行條件相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)合。由于設(shè)定了運(yùn)行條件,4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)仍然要有“駕駛室”供非運(yùn)行條件下降為2級(jí)并由人工駕駛。

5級(jí)(完全自動(dòng)駕駛)

5級(jí)自動(dòng)駕駛車(chē)輛排除了運(yùn)行條件的技術(shù)限制,在法律和商業(yè)規(guī)則允許的范圍內(nèi),車(chē)輛可以到達(dá)任意物理可達(dá)的地點(diǎn),即擁有與合格人類駕駛員同等的駕駛能力。理論上,5級(jí)自動(dòng)駕駛車(chē)輛可以不設(shè)置駕駛室,汽車(chē)的形態(tài)也將會(huì)發(fā)生根本性的變化。一些研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為,5級(jí)自動(dòng)駕駛因排除了人類駕駛員的后備因素,其技術(shù)路徑不一定從3級(jí)自動(dòng)駕駛開(kāi)始,而是從自動(dòng)化機(jī)器的角度重新對(duì)汽車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

我的自動(dòng)駕駛汽車(chē)在哪里?

盡管自動(dòng)駕駛汽車(chē)的未來(lái)充滿希望,但在大部分國(guó)家和地區(qū),高于2級(jí)自動(dòng)駕駛的主流量產(chǎn)車(chē)型仍需數(shù)年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。這并不是因?yàn)榧夹g(shù)能力受限,而是安全性的問(wèn)題,或者說(shuō)安全性不足。

早些時(shí)候,受新思科技委托,波耐蒙研究所撰寫(xiě)并發(fā)布了一份報(bào)告,題為《確保聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)安全:汽車(chē)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)踐研究》。報(bào)告發(fā)現(xiàn),“聯(lián)網(wǎng)”汽車(chē)(如自動(dòng)駕駛汽車(chē))擁有豐富的物理信息安全功能(如安全帶、安全氣囊、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)),但在數(shù)字軟件安全功能方面相對(duì)薄弱。在應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)世界安全運(yùn)行的需求時(shí),聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)還未做好準(zhǔn)備。

該報(bào)告基于對(duì)593名軟件安全從業(yè)人員、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)專業(yè)人員和開(kāi)發(fā)者的調(diào)查。超過(guò)三分之二的受訪者坦言,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全的需求“迫在眉睫”,原因顯而易見(jiàn):62%的受訪者認(rèn)為,未來(lái)12個(gè)月內(nèi)汽車(chē)軟件/零部件很可能會(huì)遭受惡意或概念驗(yàn)證攻擊。

誠(chéng)然,只有讓消費(fèi)者確信自動(dòng)駕駛汽車(chē)至少與商用飛機(jī)、火車(chē)或公共汽車(chē)一樣安全,此類技術(shù)才會(huì)被廣泛接受。這一天終會(huì)到來(lái),但在此之前,汽車(chē)行業(yè)仍需跨越重重障礙。

新思科技

新思科技

新思科技(Synopsys, Inc.,納斯達(dá)克股票市場(chǎng)代碼: SNPS)致力于創(chuàng)新改變世界,在芯片到軟件的眾多領(lǐng)域,新思科技始終引領(lǐng)技術(shù)趨勢(shì),與全球科技公司緊密合作,共同開(kāi)發(fā)人們所依賴的電子產(chǎn)品和軟件應(yīng)用。新思科技是全球排名第一的芯片自動(dòng)化設(shè)計(jì)解決方案提供商,全球排名第一的芯片接口IP供應(yīng)商,同時(shí)也是信息安全與軟件質(zhì)量的全球領(lǐng)導(dǎo)者。作為半導(dǎo)體、人工智能、汽車(chē)電子及軟件安全等產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)驅(qū)動(dòng)者,新思科技的技術(shù)一直深刻影響著當(dāng)前全球五大新興科技創(chuàng)新應(yīng)用:智能汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算和信息安全。

新思科技(Synopsys, Inc.,納斯達(dá)克股票市場(chǎng)代碼: SNPS)致力于創(chuàng)新改變世界,在芯片到軟件的眾多領(lǐng)域,新思科技始終引領(lǐng)技術(shù)趨勢(shì),與全球科技公司緊密合作,共同開(kāi)發(fā)人們所依賴的電子產(chǎn)品和軟件應(yīng)用。新思科技是全球排名第一的芯片自動(dòng)化設(shè)計(jì)解決方案提供商,全球排名第一的芯片接口IP供應(yīng)商,同時(shí)也是信息安全與軟件質(zhì)量的全球領(lǐng)導(dǎo)者。作為半導(dǎo)體、人工智能、汽車(chē)電子及軟件安全等產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)驅(qū)動(dòng)者,新思科技的技術(shù)一直深刻影響著當(dāng)前全球五大新興科技創(chuàng)新應(yīng)用:智能汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算和信息安全。收起

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