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聊聊高速自动驾驶

2021-03-10 15:38:56·  来源:IND4汽车人  作者:寒星1999  
 
所谓高速自动驾驶,就是在高速路场景下,车辆能自动行驶。提到自动驾驶,首先会想到自动驾驶L0-L5的分级,而高速自动驾驶通常认为属于L3级自动驾驶范畴。 今年的全国两会“C-V2X”、“ L3+自动驾驶”和“数据安全”成热议焦点。在L3及以上级别的自动驾驶发展
所谓高速自动驾驶,就是在高速路场景下,车辆能自动行驶。提到自动驾驶,首先会想到自动驾驶L0-L5的分级,而高速自动驾驶通常认为属于L3级自动驾驶范畴。
今年的全国两会“C-V2X”、“ L3+自动驾驶”和“数据安全”成热议焦点。在L3及以上级别的自动驾驶发展过程中,还有一些掣肘产业发展的因素不容忽略。比如相关标准法规滞后,特别是针对C-V2X和L3+自动驾驶汽车上路准入的问题,还缺乏政策支撑,另外相关基础配套也有待进一步完善。为此,近日各大车企及汽车相关科技公司“两会”代表纷纷建言献策,助力智能网联汽车产业发展。  
正是由于缺乏相关标准法规及政策的支撑,很多汽车公司,虽然在技术上已经达到了量产的L3级自动驾驶,但在量产车上依然只用L2+、L2++或者L2.5、L2.9等替代。还有的汽车公司认为,L3级自动驾驶就是个伪命题,人机责任实难界定,也因此宣布放弃L3,转向L2级别和L4级别自动驾驶技术研发工作。2017年奥迪推出A8的时候就宣称其配备了完整的L3系统硬件。不过时至今日A8的相关功能也还没有正式上线,甚至在2019年干脆宣布不再对L3级别的自动驾驶进行研究,并解散了团队。
之所以大部分厂商在向L3不遗余力,其实更多是为了避免被扣上“无创新”的帽子。实际上,法规、技术等层面上,L3的发展远比我们想象的要复杂得多。
对于高速自动驾驶功 能,每个公司的用于实现它的系统方案各异,其名称也各不相同。
如Tesla的NOA,蔚来的NOP,小鹏的NGP,广汽的HWA(Highway Assist),长城咖啡智驾的NOH(Navigation on HighwayPilot)等等。

一、Tesla-NOA
NOA是2019年Tesla FSD-完全自动驾驶升级包中的一项功能,全称是 Navigate on Autopilot,可以翻译为基于导航的自动驾驶。它能够令车辆自动驶入和驶出高速公路匝道或立交桥岔路口,并超过行驶缓慢的车辆。相比于传统的自适应巡航功能,NOA功能的特点是能够自主判断驶入、驶出高速的时机以及自主判断超车的时机,并实现自动变道超车而不需要人为干预。值得注意的是,该功能即便激活了,也仅能在车辆驶入指定封闭路段的阶段真正启用,并会伴有声音以及视觉上的提醒,甚至还能在变道时收到方向盘振动的触觉提醒。        

该功能使用方法较为简单,当车机系统设定了某个导航点并开始导航后,向身前快速拉动两次巡航控制杆,即可激活自动辅助导航驾驶功能。 使用期间,单条蓝线代表前方行进路线,便于车辆保持在行驶车道内。 出现的灰线表示行驶路线中即将出现的变换车道,或建议应变换的车道,以便行驶更加顺畅。


Tesla的高速自动驾驶采用了视觉+毫米波雷达的感知方案,其硬件方案包含21个传感器,其中有 8个自动驾驶摄像头——前视三目+1个后视+4个侧向。 Tesla的前向虽然有三个摄像头(鱼眼、正常和长焦),兼顾车辆前方的宽视角以及远距离物体的探测,但不同焦距摄像头的物体识别方式与单目类似,基于深度学习模型,Tesla叫它Tesla Vision。 4个侧视摄像头分别在左右翼子板和左右B柱处。
Tesla的控制器芯片采用的是自研的FSD,单个算力高达72TOPS,单车用两个共144TOPS,其中一个作为冗余。Tesla在这个方面充分体现了财主家才有余粮。  
二、蔚来—NOP


蔚来NOP于2020年北京车展上发布,全称Navigation on Pilot, 蔚来称其为NOP领航辅助,它融合了车载导航与NIO Pliot自动辅助驾驶功能,允许车辆在特定条件下按照高精地图导航规划的路径自动巡航行驶。 预设了导航后,开启NOP功能后,系统将会根据此前的导航信息自动识别可支持的路段(高精地图路段),NOP功能就会自动工作,跟前车是妥妥的; 在需要时自动执行打转向灯及变道操作,从而超越前方慢车或者切换当前道路。 一旦离开了高精地图区域,NIO就会主动告知、且NOP功能会及时退出。


蔚来ES8自动驾驶辅助方案与Tesla类似,也是以视觉为主,其硬件采用了25个传感器,包含8个自动驾驶摄像头(其中,前视三目+1个车内+4个360°全景),5个高精毫米波雷达(1个前雷达+4个角雷达)和12个超声波雷达。 其控制器新片采用Mobileye EyeQ4,单个算力只有2.2TOPS,但是车上用了几个暂未知晓。


对ES8而言,该功能依托高精度地图数据,可以实现自动变道、自动进出匝道等功能。 然而,经车评网站对蔚来NOP的体验和蔚来的官方介绍来看,NOP在道路拥挤、天气状况不佳、道路标线不清等诸多情况下都需要人工介入,其依然属于驾驶辅助功能,而绝非自动驾驶功能。
而2021年1月发布的蔚来ET7,为了实现高速完全自动驾驶加入了激光雷达及其它传感器,蔚来称该系统为Aquila蔚来超感系统,它包含33个高性能感知硬件:超远距高精度激光雷达1个,800万像素高清摄像头11个,增强主驾感知1个,毫米波雷达5个,超声波传感器12个,V2X车路协同感知高精度定位单元2套。其计算芯片则使用了4颗英伟达Drive Orin芯片,CUDA数量达到 8096,接近了8704 CUDA核心的 RTX 3080 旗舰游戏显卡的规格,并且包含了 48 个A78 ARM核心,256个第三代张量核心,8096个CUDA核心,晶体管数量达到680亿。其算力1016TOPS,是目前为止量产车上算力最高的。英伟达也表示,NVIDIA Orin是当今性能最强的自动驾驶和自主机器处理器。该可扩展的系统级芯片系列不仅能够实现前所未有的每秒254万亿次计算。除此之外,蔚来ET7还带有一个激光雷达,在车顶中间位置。

三、小鹏-NGP
小鹏的NGP是XPILOT 3.0自动驾驶辅助系统中的一项功能,2021年1月26日小鹏XPILOT 3.0自动驾驶辅助系统迎来多项功能升级,此前备受关注的NGP自动导航辅助驾驶(公测版)向用户正式开放。


“NGP自动导航辅助驾驶”,简称为NGP,指的是可以基于用户设定的导航路线,实现从A点到B点的自动导航辅助驾驶。 基于高精度地图的支持,此次推送之后,小鹏P7实现的高速NGP功能能够覆盖绝大多数国内高速公路和部分城市快速路,并能够实现自动编导超越慢车、交通锥桶识别/避让、自动选择最优车道,大货车规避,自动限速调节、夜间超车提醒、自动进出匝道切换高速公路、故障车辆避让、变道自动紧急避让等功能。


小鹏NGP的实现方案,硬件系统包含31个传感器,其中有14个自动驾驶摄像头(前视三目+前视单目+4个 侧向+1个后视+1个车内+4个360°全景), 5个高精毫米波雷达(1个前雷达+4个角雷达),12个超声波传感器,外加高精地图和高精定位。 芯片采用NVIDIA DRIVE AGXXavier,算力可达30TOPS。

其中,14个摄像头、5个毫米波雷达和12个超声波雷达构建全面的感知能力,英伟达Xavier芯片用来处理多传感器数据。高精地图和高精定位则是实现NGP自动导航功能的核心,传感器数据和地图数据相互校验比对,实现驾驶辅助功能更准确的决策和执行,当然更重要的是提高行驶安全性。  

小结
Tesla的 NOA 与小鹏 NGP 的表现在变道超车和跟车的场景几乎可以媲美人类驾驶员,算是目前市面上标准的第一梯队水准。对于两者的差别,甚至可以说,小鹏因有高德高精地图的加持在国内路况的表现比Tesla还是存在一定的优势。而Tesla在匝道中再遇 Y 匝道的转换高速的情况,会出现 NOA 车辆定位错误的情况。Tesla导航定位丢失,明明进入了匝道,定位系统却以为自己是在直行,而后面再接上一个 Y形状的匝道,对于Tesla来说,系统算是彻底懵掉。但Tesla对于立交桥的识别优于小鹏。对于蔚来,自ET7超感系统加持,性能将超越两者。但等到2022年新车交付时还有多少优势谁也说不清楚。

除此之外,值得一提的是Tesla没有高精地图,使用的是数据闭环+影子模式,它是通过用户车辆的传感器及高度自动化的软件系统在后台后见数据,即边用车边完善地图信息。这对数据的收集以及模型的成长长远来看意义重大。
2021年也被业界称为自动驾驶元年,外加全国两会的加持推动,相关法律法规会进一步的完善、相关政策会进一步加强支撑,L3级以上自动驾驶的发展会更加迅猛。彼时,可完全自动驾驶的场景并不仅限于高速和城市快速路,对于市区路况、郊区路况等场景也可实现完全自动驾驶。乃至不远的将来,可实现任意场景自动驾驶。未来可期!
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