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从测试到运营,一文拆解百度Robotaxi如何打通安全、量产与体验

2019-09-30 19:36:02·  来源:Apollo阿波罗智能驾驶  
 
智能驾驶离我们究竟还有多远?这是很多人常问的一个问题。现在,长沙人将首先感受到智能驾驶到来的气息。9月26日,首批由45辆Apollo与一汽红旗联合研发的红旗EV
智能驾驶离我们究竟还有多远?这是很多人常问的一个问题。

现在,长沙人将首先感受到智能驾驶到来的气息。

9月26日,首批由45辆Apollo与一汽红旗联合研发的“红旗EV”组成的Robotaxi车队在长沙开始试运营。即日起,长沙市民可登录Apollo官网申请成为种子用户参与试乘。

毫无疑问,这时候能在长沙的地界上看到Robotaxi真正跑起来,证明Apollo已在安全、量产与体验上有了较为充足的准备,而它们,又是一环扣一环、你中有我我中有你的关系。

安全始终是智能驾驶的首要问题,而且在初期发展过程中,公众舆论的神经都十分敏感,因此测试运营阶段的安全必须尽全力保证。

安全没有妥协,只能尽善尽美,锚定这个目标,我们看到Robotaxi在多个层面严格把关以确保乘客安全。首先,供应链管理和适应复杂环境的高要求是整个安全设计的重要基础。

在供应链上,Robotaxi与一汽红旗共同遴选供应商的过程中,目标锁定“0PPM”(Part Per Million,百万分之一的缺陷率,0PPM是汽车行业的供应链管理追求,100万个零件0缺陷对焊接、冲压的生产和质量控制都会产生巨大影响),力图在每一个零部件上都将缺陷降到零。

此外,双方合作过程中还制定了一套较为复杂的通过等级,凡是涉及安全风险的直接被一票否决,例如在限定条件(比如一定温度范围内)可以保证安全的给予通过但严格限定运营ODD(“设计运行区域”,(Operational Design Domain),限定车辆的行驶地点和时间,让它们只在经过精心挑选和地图绘制的区域内行驶。汽车行业原本也存在这种做法,非车规的小器件在一定范围内可以使用,才能使用)以保证安全。

为了得到更好的安全保证,双方还进行供应商比选,拿常用的传感器设备超声设备来说,Apollo和一汽红旗在一个超声设备供应商的选择上就来回对比了六七家。

毕竟,现代工业产品由大量零部件构成,几乎没有一个元器件可以说是与安全无关的,这样的标准看似过于严苛,实际上只是保障自动驾驶安全的必然选择。

除了供应链,我们看到Robotaxi还在整车可靠性测试中持续发力。

例如,自动驾驶大量设备、元器件对防水的要求很高,如果车辆防护不够严密,涉水、暴雨环境下可能出现因为进水导致的设备短路、失灵,不但影响自动驾驶系统的正常运作,还危害行车安全。

在进入长沙前,Apollo与一汽红旗在长春基地对Robotaxi产品进行了高强度人工涉水、淋雨环境测验,一个细节是,车辆通过了严苛的高压洗车试验,喷嘴水压为7.9MPa(兆帕,压强单位),这已经超过极端暴雨天气雨水的冲击力度,保证了车辆在大雨环境下的防水性能。此外,Robotaxi仅传感器本身的防水等级已经达到了IP67级别(耐住短暂浸泡),预留了较多的安全余量。

车辆在高温天气的运营安全不容忽视,就好像电脑、手机一旦在高温环境下很容易卡顿甚至死机,多数电子设备受高温影响容易丧失性能、失灵甚至烧毁,所以,自动驾驶设备的通风散热一定要得到保障。Robotaxi通过了一汽环境舱严苛的高温测试,模拟覆盖全国范围内99%以上的高温天气场景。今年夏天,面对长沙的持续高温天气,Robotaxi尽显从容。

除了对供应链的严苛管理和对适应复杂环境的高要求之外,Robotaxi在智能驾驶普遍关注的行驶安全以及冗余安全方面也采取了有力的保障措施。

Robotaxi采用了激光雷达、摄像头、毫米波、超声波等多种感知能力融合的传感器方案,在感知工作范围内实现了多层检测结果的冗余,极大提升了整车安全性能。同时,高效实时的控制与决策系统让Robotaxi达到了路径和速度平滑的最优状态,在安全的基础上更加智能。最后,为了更好地应对突发路况,Robotaxi还对接了Apollo智能网联车路协同技术,在面临行人乱闯红灯、车辆压实线等复杂道路情况和交规决策时,能快速找到交通标志和信号灯从而提前停靠。

Robotaxi还拥有全面的系统监控能力,监控范围从车辆底盘、传感器、计算单元到自动驾驶软件的各个模块以及复杂的自动驾驶行为,通过提供毫秒级故障检测,保障自动驾驶的准确性与实时性,为自动驾驶提供了安全熔断机制和完善的报警机制。

完善的监控系统,一方面将自动驾驶系统视为白盒进行健康检测(术语,简单理解,即把系统视为打开的盒子一样,把每一部分都看个清楚、保障好,这样整体的健康就有保证),监控的故障全面覆盖了从汽车的底盘、硬件的传感器、计算单元,到软件系统的操作系统以及自动驾驶每个软件模块。这样做之后,整个自动驾驶汽车在监控系统下是“透明的”,各部分都“各司其职”,哪一部分出了毛病都能被精准定位从而进行解决,有力地保证了系统中每一个关键数据的正确性,可用性和实时性。

另一方面,将自动驾驶系统作为黑盒(术语,简单理解,即不去关注系统内部的组成,而观察整体外部表现,根据这些表现来判断系统的健康程度,以及可能是哪里出了问题),通过众多外部行为检测,能够及时发现更为复杂的危险情况,有效避免事故的发生。例如定位漂移检测,就是根据车辆行驶的方向和速度对后一时刻位置进行了预测,实际位置和预测位置较大偏差时,提示相应级别的报警,并依据危险程度决定是否接管,没有这样的黑盒检测,自动驾驶系统可能明明车在A处,却以为自己在B处,这对行车安全是很不利的。

而此次投放长沙的“先头部队”会有较长时间的测试运营过程,其中亦会配备安全员全程监控车辆情况,这将进一步保证安全。

最后,再来看看作为无法脱离网络通信环境的自动驾驶,如何应对可能的信息安全问题。

百度Apollo对于信息安全非常重视,很早就建立了专门的信息安全团队。目前,Robotaxi背后有一整套汽车信息安全解决方案,涉及云端和应用、对外通信层、接入网关层、车内应用层等多个方面,如防御工事般,多层次、立体化保障车辆的信息安全。

Robotaxi从多个角度保障了自动驾驶近乎绝对的安全,而事实上,安全还体现在组装、标定、下线质检等量产各个环节。

组装方面,要融合安装自动驾驶系统,自然,传统的车辆生产线必须得进行改造,改造完了后还得保证生产效率和一致性。

一汽红旗重新设计了冲压、焊接、总装三大生产模块的流水线以适应Robotaxi的生产要求。目前,Robotaxi设备安装精度控制在毫米级,摄像头角度公差不超过1度,精益求精的要求保障了量产车稳定和可靠的质量。对比来看,行业内的后装智能驾驶(在已有的整车基础上加装智能驾驶设备)的误差难以得到长期保证,其安装精度误差往往很大,有可能达10mm。精密零部件的位置能差到几厘米,任何对电子设备有概念的人都知道,这样的误差并不适合量产,在长期的测试运行过程中,紧密部件因振动等原因位置会产生更大的偏差,这还没有提到后装部件的抗震性耐用性等导致的更加严重的隐患。

在组装环节,自动驾驶车辆还有个“麻烦事”,额外的自动驾驶设备有大量的线束需要在车体内布置,在组装时要一并解决,但车子原本也有自己的线束,“安排”得不好甚至“一团乱麻”,组装效率将大大降低,且正式上路时,也容易发生电磁干扰(线与线相互干扰)、信号衰减(不合理的安排导致信号损失)等等众多技术问题。

Robotaxi在组装前的设计阶段首次将自动驾驶的线束完全正向开发,自动驾驶相关的那些线束与原车型的线束整合到了一起,这样做的好处是不会出现改装、拆装现象,解决了生产过程中令人头痛的复杂线束问题。此外,Robotaxi各类重要接口还有防呆设计(插错、插反,想组装都组装不上),这种做法客观上杜绝了组装错误的可能,也省去复核流程,生产效率更高。

完成组装后,Robotaxi就到了标定环节。

由于L4级自动驾驶要求感知在整套传感器上实现多层冗余以达到更高的安全系数,因此对多传感器标定的精度提出了更高的要求。简单理解,即所有传感器只有精确地位于车辆的某个指定的位置(提前设计好的,例如车顶某处),它们的传感数据整合起来才能更清晰地反映车辆在道路、环境中所处的情境。

Apollo原有成熟的量产标定工具,此次又与一汽红旗联合建了一个定制化的标定车间,它长这样:

在实际标定过程中,车间与Apollo开源平台连接,产线工人通过简单四个步骤即可在5分钟内完成一辆车的标定工作,很好地满足了整车量产的生产节拍要求,并且标定结果具有高精度、高稳定和高一致性的特点。

Apollo标定工具配备了故障自诊断和参数质量自动评估功能,完全摆脱了人工判断,因此极大降低了使用门槛,普通产线工人即可熟练完成车辆标定任务。且结果稳定可靠,在精度和效率上均处于国际领先水平,研究成果更是获得了业界的广泛关注。

标定完成后,还需要下线质检环节,为Robotaxi的行驶安全再加一道保障。这方面百度积累已久的L4车辆自检和封闭场地能力测试经验发挥了重要作用,配合一汽红旗的车厂质检体系,L4级Robotaxi保证了品质的严格安全,工具化也保证了效率。

总得看来,组装+标定+质检各阶段的完善让Robotaxi在实现了规模化、高效化生产的同时保证了较高的稳定性、一致性,商业化量产得以更快实现。

在安全、量产基础上,尽可能实现最大程度的外观优美、体验舒适,关乎普通人对“技术”的最终感受。

Robotaxi要做的,是最大程度为“用户”——乘客们提供更好的体验,通过设计和研发的通力合作,在功能和美观之间不断权衡,即便为了减少一立方厘米的体积,也要想出各种优化方案。

从最开始的简易支架,到Robotaxi的外形兼顾颜值和维护便利性,我们发现,经过精巧的设计,为了保障安全和智能也未必要牺牲用户体验。

现在的Robotaxi,其设计叠加了外观、场景适用、乘坐感受、Taxi服务等多种需求:

车身搭载的雷达高度被降低,车顶各种奇形怪状的铁架与暴露的线束尽可能地被隐藏,这是让外观不那么突兀;

前端功能硬件与散热格栅结合融于车体暗部,为Robotaxi定制的上进气格栅通风设计,补偿了整车的散热进风量,从而保障空调制冷效果,这是对乘客舒适体验的不妥协。

紧凑的硬件安装和走线方案,优雅大气的一体式盖板设计……Robotaxi的贴心,都藏在这样的一个又一个小细节里。

然后,目光来到真正的行驶过程体验,这方面Robotaxi有着一定会令人印象深刻的人性化设计。

乘客方面,我们看到Robotaxi在过去版本基础上新增了乘客区PAD(专业术语是HMI,人机接口),其用途并非只有游戏影视这样的娱乐功能,它不仅将无人车里的世界可视化,让乘客直接看到自动驾驶车辆正在准确感知周边环境并做出有效反应;实时全程语音还可以让乘客能够无缝、平滑地使用自动驾驶,并有足够的安全感去信任自动驾驶车辆——这也是智能驾驶被普通人接受的第一道心理门槛。

驾驶员方面,相较上一代产品,我们看到Robotaxi进行了司机仪表盘的定制化,能够显示自动驾驶状态和故障。不过,更重要的是,由于量产带来了高度的稳定性和一致性,“标准品”的操作通用性让大规模部署车队变得更加容易,且维护成本更低。

总而言之,保证安全、实现量产、完善体验,Robotaxi已经完成L4级无人车大面上的布局且已有拿得出手的产品,但技术细节的完善还有较长的路要走。这一切,都必须随着软硬件的越来越成熟,以及与车企针对L4完全正向设计来逐步解决。

在自动驾驶这场事关国计民生的改革面前,唯有赋予高科技鲜活的血肉,让它变得简单、结实、可依赖,才能切切实实把便利带进点滴生活。Apollo作为国内乃至全球智能驾驶的领头羊,正用每一次精益求精和言出必行,在为智能驾驶行业的未来趟水过河。 
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