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长城汽车自动驾驶开发的安全DNA

2019-04-03 23:34:28·  来源：佐思汽车研究  
　
无论是特斯拉的事故还是Uber的事故，都离不开自动驾驶的安全。自动驾驶应该定义或者扩张为一个广义的、颠覆整个汽车行业，或者是颠覆所有行业的驾驶技术，因为物
无论是特斯拉的事故还是Uber的事故，都离不开自动驾驶的安全。
 
自动驾驶应该定义或者扩张为一个广义的、颠覆整个汽车行业，或者是颠覆所有行业的驾驶技术，因为物流、农业、工业、矿区等行业都可以用自动驾驶解决。解决的前提是什么呢？要有足够的安全。要有足够安全性，保障系统是可靠的，系统决策是正确的，起码要保证系统不会出致命的事故，所以任何自动驾驶系统都离不开安全。
 
2019第四届ADAS与自动驾驶论坛于3月21-22日在上海召开，论坛由CCIA智能网联专委会与佐思产研主办，地平线、纵目科技、中科慧眼、中电昆辰、富兰光学、创景科技等单位支持。
 
长城哈弗技术中心主任工程师甄龙豹在论坛上发表了题为“长城汽车自动驾驶开发的安全DNA”的演讲，以下是演讲全文。
 
首先看一下自动驾驶汽车是由什么组成的？广义上的自动驾驶汽车分两部分，第一部分是自动驾驶系统ADS，第二部分是传统的车辆平台（AutonomousVehicle Platform，简称AVP）。车辆平台由传统执行机构ESP、EPS，交互系统HMI等组成。
自动驾驶系统包含雷达、超声波、环视、定位、控制器、数据记录等。
其他还包括冗余架构、冷却系统、冗余电源、电源管理系统等。这两个系统之间通过以太网或者其他车载网络进行数据交换。
为了更好应对ADS和AVP的开发，长城推出了智能领航平台i-Pilot。i-Pilot是从L3开始的。i-Pilot愿景是开放、可扩展的自动驾驶平台，目标是优化研发路线，集成业内最新技术，开发模块化功能，兼容平台拓展性，实现软硬件的快速迭代。
I-Pilot智慧领航集成了长城汽车自动驾驶系统，采用了可扩展结构，符合车规级开发流程，兼容车载传感器系统的升级迭代，支持从L3自动驾驶一直到L5完全自动驾驶系统的开发和量产。
上图是长城汽车的自动驾驶开发路线图，目标是2021年实现高速公路的自动驾驶，里面包含上下匝道自动处理。判断高速公路自动驾驶智能化程度，最简单的区分是是否支持上下匝道自动处理。如果它不支持，那它是不完整的。
I-Pilot 2.0现在更多是作为研发性项目，实现城市自动驾驶，服务于共享出行，无人送货等。
I-Pilot 3.0将1.0和2.0进行整合，形成服务于城市和高速公路自动驾驶的I-Pilot3.0。
I-Pilot 4.0是利用更新的传感器，更新一代的技术架构，更新一代完整技术，升级迭代打造4.0。当然现在只是一个概念，因为届时有什么最新的技术，有什么最新的传感器，谁也无法确定。
现在已经量产的车辆平台里面，换挡、制动、扭矩等各个方面都采用了线控。2.0会实现完整的车辆备份控制，包括所有的备份。3.0、4.0实现新架构、新迭代的优化，成本更低，更好为社会服务的平台。
长城汽车现在采取中、美、印三地协同研发。很多人不理解，开发自动驾驶系统，为什么要搞这么多研发机构？举一个最简单的例子，长城的i-Pilot是首先立足服务于中国，最后服务于全球。着眼点不单单是中国。在中国上市以后，会逐步推到德国、美国，如果不了解当地情况，自动驾驶系统会满足当地的交规和驾驶习惯吗？
美国高速具有中国高速所不具备的其他特征，如不同的红绿灯，高速上有十字路口等。特斯拉致死事故就是在高速的十字路口导致的，这在中国高速里面是完全想象不到的。
高速公路的自动驾驶系统有一系列的情况。拿换道来说，是由于前车车速太慢，驾驶员要去快车道行驶，不想在慢车道上走，还是由于其他驾驶员的主观意图介入？这是换道意图的产生；然后进行换道可能性的判断，有没有别的车在抢相邻车道？后车是不是不会突然加速？等等。换道就会有不下一百个工况的研究，因此不管仿真也好，还是实际上路测试也好，还是测试设备上测试也好，都要不断发掘，打造系统可靠性和完整性。
长城的AVP是车辆本身的执行平台。因为我们发现业内企业将过多精力集中在自动驾驶技术本身，技术再好，技术落地也需要车辆平台的支撑，否则技术再好也是没法落地的。所以AVP同样重要。
2018年8月27日长城VV6发布会上，长城汽车正式加入了百度的Apollo开放车辆认证平台。
10月24日，长城与AtonomousStuff宣布为中国市场共同开发和部署自动驾驶车辆平台。新推出的ORA电动车R1，也完全支持线控处理，目前长城已经形成燃油与纯电双引擎自动驾驶车辆开发平台，以更好的支持业内自动驾驶系统开发及落地。
长城自动驾驶车辆开发平台具备线控驱动、线控制动、线控换档、线控大灯、线控雨刷等功能，为广大开发者提供方便、安全、更低成本的平台，加速整个无人驾驶行业的部署和量产。同时VV6提供四驱驾驶，可满足不同场景的自动驾驶开发测试。
下图描述了ISO26262和SOTIF的应用。
功能安全方面，有自动驾驶系统安全分析的方法论。整体来说，从用户需求导出图谱，整体形成逻辑架构定义，从逻辑架构定义本身进行分析，最后执行系统安全架构。
使用安全方面从三大维度考虑，第一是传统的ADAS需求是什么，第二拟人化的需求是什么，第三本身系统限制是什么。由这三点导出系统配置和系统架构。
比如ADAS需求， ACC停车以后，一般都是三秒内前车起步的话，系统可以自动起步，三秒以后需要驾驶员确认起步。经过调查发现，停车三秒之内，一是人对于周围环境的记忆和感知是不会产生太大变化的，二是人的注意力会保持集中，这是三秒的来源。过了三秒以后，周围的环境会产生很大变化，很多信息会从人的记忆里面抹去；同时过了三秒以后，人的注意力会产生分散，有很多其他的额外动作产生。
另外一个是拟人化的分析需求准则。人类的可视距离是非常远的，在条件空旷、周围环境清晰的条件下，人的可视距离可达到一公里以上。所以人有更多时间来应对道路维修和路面上的掉落物，可以及早进行规避。这个决策动作完全是人自身决定的。现在任何的传感器，都不具备远距离微小物体的探测能力，比如路面的凸起。这会导致什么情况？当发现路面有掉落物的时候，如果在五六十米才感知它的话，自动驾驶系统已经不足以把车安全刹停了。哪怕刹停了，也不敢保证后车不追尾。
基于这个角度，长城开发了长焦摄像头，探测距离150米以外，可看到150米左右路面凸起的微小物体，只要高度大于20厘米左右（大于这个尺寸会对系统造成安全影响），可以感知出来，甚至可对它进行完整的区域划分。凸起物属于哪一个区域，是压过去还是骑着过去，针对不同区域划分，进行不同的系统操作。
长城车辆平台的安全系统ECU都有两份，包括传感器接入两个不同的ECU，由不同的ECU处理不同数据，两个ECU之间进行数据通讯，两个ECU之间进行不同连接，传感器进行不同的电源连接，以此保证当其中一套传感器失效以后，有另一套传感器可以继续使用。保证车辆能在紧急情况下将人安全送到另一个区域。整个执行平台，都是双份的，包括双电源、双电机、双轮速、双横摆等。
 
从人机交互层面，采用了HUD多维信息感知，使得交互系统的一套失效以后，还有另外一套可以清晰告诉驾驶员系统信息。针对单点失效和多点失效都进行完整的系统操作，包括安全驾驶员监管、当前车辆停车、应急车道停车以及下个服务区停车，以保证驾驶人员的安全。
  
一些研究表明，自动驾驶汽车在没有任何死亡事故情况下，安全行驶2.75亿英里，才能证明它和人类可以融合。这个准则可以应用于国内的道路吗？2.75亿英里的道路组成应该是什么样的呢？高速占多少，市区占多少？还是全部是高速或全部是城郊？
 
Waymo实车测试超过1000万英里，仿真测试超过50亿英里。仿真和实车测试是必须同时进行的。
 
用仿真来验证决策是不是安全没有问题，可是用仿真验证感知的安全，并不是好方法。因为传感器的仿真到现在为止，没有任何的仿真平台能够做到对传感器真值的仿真相关性达到100%，或者99.99%。
 
 
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