探秘博世汽车测试技术中心

在刚刚过去的2019广州国际车展上，你会发现几乎所有的品牌都在强调智能与主动安全，小鹏最新推出的P7甚至表示能实现L3级自动辅助驾驶，其实不只是小鹏，从奔驰、奥迪、宝马到长城、传祺、蔚来这些品牌全都有具备L2或更高级别的自动驾驶辅助功能的产品，这些在过去看似高端新奇的功能正悄然普及开来，而促成这一切的幕后“大佬”便是博世（BOSCH）。

作为全球最大的汽车技术供应商，博世为客户提供了自己先进的技术以及产品，其中自然就包括新生代汽车不可或缺的自动（智能）驾驶辅助系统解决方案。做了如此庞大的幕后工作，想必各位和我一样，对这个行业巨头产生了强烈的好奇心。带着这份好奇，我深入博世（东海）汽车测试技术中心，来看看现阶段和下一代博世的这套驾驶辅助系统工作原理，以及真正意义上标准化驾驶辅助测试。

对于驾驶员辅助系统的功能，会有非常多的分类方法：比如有按其目的，分为安全性功能和舒适性功能的；也有按其控制时间，分为单次控制和持续控制功能的；还有按使用工工况分类的，如信息类功能、紧急制动类、车道类以及灯光类等等。

此次分享会是《2019探秘博世》系列活动其中的一个环节，围绕的主题是“自动紧急制动系统AEB”和“预测性紧急制动（辅助）系统PEBS”，属于安全性功能范畴。

其实我们常说的主动刹车指的就是AEB，那么这个功能到底有多重要呢？欧洲新车评价规程Euro NCAP自2014年起就将AEB作为强制评分项引入到评分体系中，到了2016年，更是将AEB所针对的作用范围从车辆扩大到弱势道路使用者（VRU）即行人。到了2018年，Euro NCAP再次引入更为严苛的测试，即针对骑自行车人的保护（AEB-Cyclist）。更厉害的是，欧盟已经率先立法，将于2021年将AEB功能作为所有新车的强制出厂项，继车身稳定系统ESC之后，他们又在主动安全的道路上迈出的一大步。

我国的新车评价规程C-NCAP从2018年7月1日起也会开始针对AEB功能进行评测。2016年，博世基于中国道路交通事故深入研究（CIDAS）所采集的在中国真实发生的追尾事故研究表明，配备AEB功能，65%以上的车与车发生的追尾事故都可以完全避免，而配备行人保护AEB功能后，每4起车与行人发生的碰撞事故中有1起就可以完全避免。博世所做的主被动安全技术，不仅是为了应对更新的测试标准，更是是为了实现零伤亡、零事故的愿景。

雷达
实现主动安全功能，需要不同的传感器协同工作，首先是毫米波雷达，这里所说的毫米波雷达不是我们常说的倒车雷达，而是通过发射电磁波来实现目标探测的一种车用雷达，它的工作频段在30GHz-300GHz，电波波长在1mm-10mm之间。处于该波长范围的好处就是电磁波的穿透力受环境，尤其是雨、雪、雾等极端天气条件环境的影响非常小。

根据工作频段的不同，雷达的探测距离、范围和精度均有区别，因此又分为了前向雷达和后/角雷达，当前已经在量产车上装配的雷达是第四代，在明年新推出的量产车上我们就可以见到最新的第五代超声波雷达了，新产品的点云密集度是第四代雷达的10倍左右，并且具有更宽的视场角以及更高的分辨率。

而基于雷达即可实现的功能就包括了ACC自适应巡航、前碰撞预警FCW、紧急制动辅助EBA和自动紧急制动AEB等，当然，仅靠雷达探测来实现这些功能已经是过去式，摄像头的参与，则能够帮助车辆实现更全面更安全的驾驶辅助功能。

摄像头
通过车辆挡风玻璃上方的摄像头数量，我们就可以判断出它采用的是单目、双目或三目摄像头，单目摄像头的解决方案。通过摄像头，车辆就可以以此实现物体的探测，例如对车辆、行人的检测，对车道线的检测，对于交通标示的检测，对对向灯光的检测等。

如果将摄像头比作我们的眼睛，单目摄像头收集到的只是二维画面，缺少对距离判断。但在博世下一代也就是第三代单目摄像头上，全新的算法能够通过对比前后两帧画面在同一个像素点上接收光量的强度变化，将这个信息还原成深度信息，从而能推算出前方探测的物体与本车的距离和相对速度，达到和雷达同样的效果。

不过由于是推算，其在复杂天气条件下的准确性不能做到完全可靠。要解决单目摄像头的“先天不足”，就是增加另一个光学镜头，这便是双目摄像头。它的工作原理和人眼一样，通过对比同一时刻两个镜头所拍到的画面，通过3D视差来判断距离。利用双目摄像头，在无需雷达的情况下，即可实现除ACC以外绝大多数的驾驶辅助功能。它的另外一个用处，是通过3D视差进一步计算出车辆前方行进的可通行空间，我们把这个可通行空间称为“自由空间（free space）”，自由空间是应用在自动驾驶算法中必不可少的一项信息。

另外，博世的后视/环视摄像头也是量产车上常见的装备，这类摄像头一般用于泊车辅助相关功能，360°环视影像就是靠它来提供。

数据融合
通过上面的信息大家已经发现：不同类型的传感器各有优势与缺陷。例如，毫米波雷达的优点在于对前方物体探测时，对于其在纵向方向上的相对速度、距离等属性非常精准；摄像头在判断物体的特征有着先天优势，同时基于视觉的算法对于物体在横向方向上的位移判断又相对雷达来说更加精准。为了适用于复杂场景的高级驾驶辅助功能如自动泊车，以及应对未来越来越严苛的NCAP的场景要求（如Euro NCAP 2020-2022场景），可靠的、基于不同类型的传感器数据融合就显得尤为必要了。


简单来说，通过数据融合，我们的量产车才能实现L2级自动驾驶辅助功能，甚至通过引入更多的传感器后，还可实现在驾驶员监控下的自动变道功能。而这些都是目前已经能够在目前量产车上体验到的，而数据融合的未来，则是需要满足L3级以上高度和完全自动驾驶对于环境感知互补、冗余及可靠的要求。驾驶员辅助系统是针对某一事故或驾驶场景而设计研发，而L3级自动驾驶则是针对在更为复杂场景下的系统负责的驾驶。这也就对环境感知在任何时间、任何场景、任何气候条件下的可靠及准确性提出了更高的要求。大量的计算与多传感器的数据融合对于中央计算单元的算力要求也随之成几何数增长，一颗具备强大算力的大脑因此也是必不可少。而这些更强大更新鲜的功能，我们在明年新推出的量产车上应该能体验到了。

实测体验
随着技术的不断进步以及应用成本的不断降低，驾驶员辅助系统早已不再像几年前那般仅仅只在豪华品牌的高配车型上才能见到，这项功能带来的安全与便利正在触及越来越多的普通消费者。下面的环节我们就将到封闭测试场内，体验一下标准的自动紧急制动系统AEB测试。

测试的地点在博世（东海）汽车测试技术中心，这里的测试道总面积达到4000,000平方米，我们用到的区域是在动态测试区，项目就是模拟车辆对于静态/动态车辆的追尾，模拟车辆对行人/骑自行车的碰撞，所用到的测试车辆一台是奇瑞瑞虎8和哈弗VV6，这两台车均为4S店买回来的量产车。这两台用于测试的车上搭载的均为现款解决方案，即第4代雷达与2.5代前摄像头。

首先需要说明的是，这几组碰撞道具都是完全符合测试标准的道具，别看表面像个充气公仔似的，其实内有乾坤，它们都来自专业的汽车测试厂商AB Dynamics。被追尾“汽车”内有可被雷达探测到的铝箔条和复杂的金属框架，为的就是完全模拟出一台真实汽车车尾能够被雷达探测到的场景，该设备价格不菲，一个造价就高达20万；被撞的“行人”也不是普通的娃娃或是简单的纸板，内部使用保证能被雷达监测到，并且双腿可以模拟行走的动态，包括手臂角度，鞋不离地这些细节都有要求，一个造价10万元；被撞的“骑行者”除了一样的假人以外，“自行车”材料也必须模拟出真实自行车的反射条件，车轮能够转动，这个造价也高达15万元。

在模拟追尾实验时，车辆将以30km/h的时速巡航，驾驶员不采取任何措施，在被撞车辆前，测试车辆能非常及时地采取紧急制动并且安全刹停。该功能可以支持4-40km/h时内的自动刹停，超过40km/h车辆遇到同样情况时也会采取紧急制动，但由于速度过高，只能说减缓碰撞时速，降低损伤。

模拟行进中追尾时同样能非常好地判断到前车，并采取紧急制动，当时速降低到与前车同步时，能够继续跟随前车行进。

模拟行人碰撞试验时，车速条件也是如此，而此时会更多地用到摄像头的判断，测试车辆依旧能清晰地识别到行人，并采取紧急制动。

模拟骑行者碰撞，骑行者模拟以时速15km/h横穿马路，车辆依旧以40km/h行驶，在即将发生碰撞前，通过ABS紧急刹停。

通过这几组实验，在每组都经过数轮的测试后，我们可以看到此次试验的成功率为100%，可以说博世的这套解决方案是极为可靠的，并且这还只是现款解决方案。在明年新推出的量产车上，我们还会见到新一代系统，其中包括第5代雷达与第3代摄像头，届时探测能力与计算能力包括集成度都还会大幅升级。

这就是科技的力量，当汽车的属性不再只是简单的交通工具，而成为我们生活中的一部分时，更加智能更加安全必将成为关注的重点，日趋严苛的测试标准也在改变着汽车技术的发展。未来零伤亡，零事故是博世底盘控制系统事业部的一大愿景，我们当然更期待那一天能早日到来。