解析博世的ADAS及自动驾驶功能规划

2018-04-04 17:07:58·  来源:佐思汽车研究  
   
2018年3月20-21日,由佐思产研、佐智汽车主办,地平线、TTTech、魔智、海信网络科技、晶众股份、芯仑光电、PLK、中科慧眼等单位支持的2018第三届ADAS与自动驾驶国际论坛在上海银星皇冠假日酒店举办。
2018年3月20-21日,由佐思产研、佐智汽车主办,地平线、TTTech、魔智、海信网络科技、晶众股份、芯仑光电、PLK、中科慧眼等单位支持的2018第三届ADAS与自动驾驶国际论坛在上海银星皇冠假日酒店举办。超过400多位嘉宾参加了本次论坛,博世底盘控制系统驾驶员辅助系统业务单元产品经理丰浩在会上发表了《通往未来出行之路——自动驾驶》的演讲。

解析博世的ADAS及自动驾驶功能规划

丰浩:各位同仁大家下午好!我来自博世底盘控制系统驾驶员辅助系统业务单元产品经理丰浩,今天给大家介绍下博世自动驾驶在中国的规划和在最新技术的情况。整个行业未来会向电气化、自动化、互联化,以及多重模式四个趋势发展。在自动化上,博世底盘控制系统多年来致力于自动驾驶的研发和落地,国内有发展自动驾驶的优质环境。



首先我们的政府非常支持,无论是现在的国家发展战略还是中国制造2025,在很多城市都建立了自动驾驶落地所必不可少的测试环境。无论是封闭测试场,还是像北京、上海、重庆已经开放的公共道路测试,以及大家正在热议的,全国范围内自动驾驶公开道路测试规范何时到来?这些都已经提上了日程。

市场环境非常好,当然竞争也是异常激烈,无论是在自动驾驶还是人工智能领域都有非常多的初创公司和业外企业进入,作为传统的零部件供应商感觉到压力非常大。

博世汽车的自动化在中国什么时候落地的?吉利在2014年跟博世合作,第一款搭载ADAS系统的车型在中国成功实现了量产,基于雷达、摄像头的横向纵向组合控制功能都已经实现。到目前为止,我们有超过40个项目在中国实现了本土化量产,大概有200个项目正在运营,预计会在今年底陆续实现量产。

接下来在2020年,我们会与一家自主品牌合作,在中国量产首个L2级别高速路段的、人为监控、可实现自动变道功能的高速公路巡航辅助功能,需要五个雷达、一个摄像头以及一个中央控制单元。

在2020年下半年或者2021年初,博世汽车将在国内市场首推 L3级别,无需驾驶员控制的——交通拥堵辅助功能的车型。我们预计在2022年以后,在中国实现并落地更高等级的,配备高速公路引导功能的车型。

下图中蓝色区域,我们称为传统的蓝色市场,即主机厂按照L1-L5等级的步骤逐渐实现。同时大家也看到现在很多新兴公司甚至是初创公司,包括行业内比较领先的WAYMO等直接从L4等级实现自动驾驶。我们也看到了共享出行未来的市场,下图中绿色区域是我们在L4级别以上自动驾驶的布局,叫城市自动驾驶出租车。它的技术方案与它所实现的场景复杂程度是跟传统的蓝色市场不一样。

2017年4月,博世汽车宣布与戴姆勒公司在全球合作,预计在2022年将L4级以上的自动驾驶出租车,在限定区域内,有条件地投放使用。



另外,在相对简单和封闭的环境内,博世汽车设立了自主泊车功能路线,从已经量产的博世报警半自动泊车,以及制动加速控制的全自动泊车辅助APA。我们预计在2019会实现遥控泊车辅助,将每辆的控制放到控制端。同时,我们计划2021年在中国市场量产家庭区域泊车,解决在有限空间环境内,记录多条路径,无需开车到位。车辆自主学习周围环境,选择合适位置,实现自主泊车。

在全自动代泊车方面,博世汽车联合戴姆勒在去年德国奔驰博物馆实现了全自动代泊车的演示项目,预计今年年底在苏州实现本土项目的落地。

博世汽车在自动驾驶的核心技术里承担什么角色?首先感知层,我们生产毫米波雷达、单目和双目摄像头、超声波传感器、环视系统。在激光雷达方面,我们在进行L3以上自动驾驶的技术研发;我们提供监控摄像头,以及高速路段进行定位修正的定位传感器;同时多个传感器上,有超强的数据融合能力。

现在的传感器是按照ADAS等级的需求进行设计的,在未来的自动驾驶需要更强的探测能力、更高探测精度以及范围更广的监测。在自动驾驶的需求下,我们开发新一代传感器——包括下一代毫米波雷达、下一代前置摄像头、下一代环视系统,以及正在研发的激光雷达。



博世在整个自动驾驶产业里最核心的技术是运动控制,覆盖动力系统、制动系统以及转向系统。



在下一代毫米波雷达上,我们采用多种先进技术,来实现远距离的探测,更大的水平视角,更高的探测精度。我们会首先在2018年、2019年向市场上推出第五代毫米波雷达,在2021年左右我们会推出至尊型毫米波雷达,也就是为L3高速段以上开发的雷达。

与第四代毫米波雷达对比,第五代毫米波雷达不仅是带宽从1个G提高到了1.5个G;在无线电资源开放的情况下,大大拓展雷达可占用带宽,实现更高的反射量。

第五代毫米波雷达对于很多目标,比如卡车,它的反射点会更多,同时对道路边界的静止目标获得更多反射还原,来实现更准确的环境建模;我们应用了先进的技术原理进行无线电波调频,可以满足我们对多复杂目标的高准确性的探测要求。同时,我们也应用了先进的天线发射方式,来实现更长的角度和精度。

在下一代前视摄像头上,第三代摄像头分为单目和双目,我们称为革命性的产品。首先,我们将象素提高到了200万,同时支持的最大水平视角达到了正负50度,在75米范围内都可以通过立体视觉产生视差进行空间检测,技术核心是我们将摄像头功能安全等级提高到了ASIL-B。

200万象素可以做什么事呢?可以做纹理的检测,这个纹理检测有什么用?在传统双目摄像头对于自由空间的检测上,多是通过路面曲率做高度检测,路面曲率合适,是否真的合适车辆通过。比方说,前方路面高度合适的,但其实是冰面的,这对行车会构成一定风险。通过对比冰面与沥青路面不同的纹理,可做到2D和3D进行结合的冗余式的检测,来提高准确率。

第三代摄像头,出于对未来自动驾驶考虑,首先我们应用了现行主流以及博世自主IP的技术,实现对于复杂环境下目标可靠及冗余的检测。我们应用的是密集光流检测法,优点是在很多复杂情况下,先将环境或者物体周边的象素根据它的光亮度进行归类,先将它挑选出来,确认这是一个存在的物体,然后再去分类它到底是什么物体,保证在复杂环境下不漏检。密集光流检测法可用于横向、纵向以及合成3D上的检测。在一些场景下,特别是有阴影、下雨、傍晚的环境下,该系统可识别路边打伞的目标人群,能清晰的做好轮廓区分。

第三代摄像头也运用了人工智能算法,将卷积神经网络算法集成在SOC上,加强对物体的检测。然后通过语义检测,辅助摄像头,灵敏区分在路上的目标。哪些是人、哪些是车、哪些是可通行区域、哪些是道路标志线。即使在复杂工况下,也可做到高准确度的检测。

第三代摄像头把密集光流检测和纹理检测结合起来,为未来L4以上的自动驾驶做好准备,最高可支持800万象素传感器,以及支持红绿灯的检测。

在未来,传感器应用越来越多,系统越来越复杂,多传感器融合的趋势驱动高效的集成化架构。博世预计在2019年底向市场上推出量产的域控制器,它搭载了自动驾驶L2、L3需用的中央行车大脑。

博世首先向市场推出支持L2级别的高速公路辅助,包含五个雷达和一个单目摄像头的域控制器基础版,提供控制的核心芯片是支持到ASIL-D的微控制器。下一个版本,即支持L3级别的交通拥堵引导,通过域控制器提高运算能力,为了增加系统的冗余度,额外增加了一块英特尔提供的微处理器,使驾驶员解放双手。

在高速公路引导的高速段(L3)以及未来的L4城市引导上,提供超强能力的域控制器,引入在基础底层、特征层面运算所需要的硬件加速,不排除像GPU硬件加速的芯片,提高域控制器的运算能力。

交通拥堵引导的L3解决方案,与奥迪A8的L3有什么区别?首先在传感器布置上,比较接近的是,前方的双目摄像头实现立体空间的检测,五个雷达来实现对于目标以及车道的检测,也需要环视系统进行检测的冗余。

相对于奥迪的L3系统,博世优势在于,首先不需要复杂的激光雷达,大大降低了量产成本。同时无需高精地图的支持,仅需要高精度的导航地图。将交通拥堵引导功能的速度范围限制在60公里以内,驾驶员可以完全脱手。在遇到系统有故障的时候,系统会给驾驶员10秒时间接管,如果驾驶员在10秒钟之内无法接管或者在10秒钟内出现紧急情况,系统会做自动的安全停车。如果周边堵车,就在本车道内做紧急停车处理,这就是博世目前可用于量产的交通拥堵引导解决方案。

我们认为自动驾驶的落地还需时间,要满足未来复杂的环境感知,传感器无论是从数量、冗余度、互补性还是全新类型上,都对感知系统提出了更高要求。

现在的ADAS,多数是靠单雷达或者单摄像头,或者是两者融合来设置。在L2低速段级别,不参与变道。那么到了包含变道功能或者L3级自主功能时,需要多传感器融合。如果将速度拓展到130公里,如果系统出现了故障,不需要在本车道停车,需要更复杂的停车策略,这就要求传感器具有高互补性和冗余度。我们认为至少需要15个传感器,包含高性能的远距离雷达,实现车身周边的覆盖。为此,我们会推出新的近距离雷达,远视摄像头以及近端的广角摄像头。

我们和戴姆勒合作的城市自动驾驶出租车,至少需要40个以上的传感器,包含可以切换多种频段模式的雷达,专门识别交通灯的雷达,以及最强的AI行车大脑。

谈到自动驾驶落地,需要大量本土匹配经验,博世从2012年在中国建立ADAS团队,积累了丰富的中国路况开发经验。我举两个例子,第一个,对于雷达来讲,在路上经常遇到扔塑料瓶或者塑料袋,在欧洲可能没有。中国特色的路况,对雷达系统造成影响。我们针对这些有中国特色的路况做了专门部署和开发。国内做交通标识识别的时候,比如说限重量的标志牌,它的T写的比较小,或者被某些遮盖物挡住了。怎么保证识别的准确率?博世有丰富的经验来解决这些问题,为了更好的支持在本土的策略,我们将ADAS传感器实现国产。

最后介绍一下定位,博世在国内和三大图商在合作。我们在苏州测试做道路特征,应用了毫米波雷达,通过毫米波雷达实现道路边界还原,得到了散状点云,然后生成一个相对定位层。接着提供给图商,图商将这些点融合到高精地图里,可大大提高在复杂环境下,汽车在绝对定位功能不足时,通过相对定位来提高它的定位精度。除了博世的毫米波雷达特征,我们也将摄像头的特征逐步引入到道路特征体系中。即使像隧道这样的复杂工况下,不会因为GPS信号的缺失,影响高精度定位的功能。



第五代雷达会有更多反射量,基于这一代雷达做的道路特征会得到更精准的道路边界还原。这是我们在定位上的规划。

最后给大家带来一个比较新的信息。博世在商用车领域,无论是从ADAS,还是未来节省运营成本的自动驾驶技术,博世都可以提供一个完整的解决方案。无论是基于摄像头、雷达、以及环视系统的ADAS功能,未来会跟商用车厂商合作开发各种ADAS功能。针对大卡车的转弯危险,我们会提供转弯辅助功能,来解决驾驶员视觉盲区的问题。

同时,我们也在开发横向、纵向舒适性功能,让ACC保持稳定性和舒适度,着力发展L3以上级别的自动驾驶开发。这就是博世目前在自动驾驶以及ADAS领域的最新情况,谢谢大家。



提问:刚才看到介绍说咱们不光有感知还有执行,我比较关心对于制动,博世是怎么样的解决方式?

丰浩:目前,自动驾驶对于制动系统的影响主要是考虑到制动系统的冗余,在交通拥堵引导的情况下,这时候如果系统失效了,其中一套系统不发挥作用,就需要另外一套系统去解决制动问题。所以目前博世在制动系统上,无论是传统的液压、电子稳定程序,还是我们开发的智能化助力器iBooster,这两个产品可以组成一个效能好的2BOX解决方案,在未来自动驾驶的制动冗余上有ESP加iBooster这样的冗余解决方案。

提问:iBooster是必备的?

丰浩:从目前看我们觉得这是必须要的,因为现在市场上也有一些类似产品,都是要考虑增加额外的制动单元去解决制动冗余。
 

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