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你還在想怎麼開車 工程師已經在思考如何“剎車”了



停在前面的並不是一輛真車,是一輛“氣球車”,這是人們給
AEB(自動緊急制動功能)測試道具起的暱稱。雖然整體上看來就是一個偽裝成汽車後部的充氣方塊,但是在其中卻另有乾坤。在它內部中間位置有一個三角錐,上下各有一片鋁板,甚至外麵包裹的材料也有要求:

它們必須是吸波材料,這樣才能確保後方的汽車可以把它識別為“一輛車”,而不是掛在氣球車前方的一塊鐵板。

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可被車輛識別的“氣球車” | 現場拍攝

當極客公園乘坐的奇瑞瑞虎8 以40km/h 的速度向前行駛時,距離氣球車還有約2 米的時候,車輛內部發出“嘀嘀嘀”的警報聲,並且採取了緊急制動措施,最終在距離氣球車約50cm 時停下來。

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車輛在氣球車面前自動停下來 | 現場拍攝

車對車的 AEB 完整測試過程就是這樣。作為 L2 級別自動輔助駕駛系統當中非常重要的一項功能,因為它能保證主動安全性,在符合條件的情況下,司機面對危機狀況並未採取任何措施,機器可自主做出應急舉動。也正因如此,AEB 甚至被一些人稱為“輔助駕駛之光”。

AEB 到底能不能配得上這項稱號呢?

AEB 的上級——PEBS

要問是不是,先看為什麼。要說今天的主角 AEB,還要從 PEBS 談起。

Predictive Emergency Braking System,預測性緊急制動(輔助)系統,簡稱 PEBS,屬於 L2 級別自動輔助駕駛系統的主動安全系統。你可以把它看作各個安全功能的集合,包括 PCW(預測性碰撞報警)、AEB(自動緊急制動),以及 EBA(緊急制動輔助)。

當車輛有潛在危險的可能時,就是 PEBS 放開手腳的時候。不過,對於“潛在危險”的判斷標準,則要由機器自己來判斷。以L2 級別自動輔助駕駛系統供應商博世的說法,機器判斷潛在危險大致有4 個階段,比如距離相對較遠速度卻比較快的時候,車輛會發出聲音警告,同時制動系統預充壓;當與前車距離較近,隨時可能撞上時,系統會自動採取緊急制動,如果配備安全帶收緊功能也會使用。

當然,這只是大致的標準,在實際情況當中,機器的判斷會因各種因素的不同而改變,如本車與前方車輛行駛的速度,司機是否採取相應措施等等,傳感器可以自行判斷需不需要,以及採取何種方式提醒駕駛員。

你還在想怎麼開車 工程師已經在思考如何“剎車”了 3AEB 功能觸發的幾個階段 | 博世

在設備方面,L2 級別自動輔助駕駛系統需要車輛前方的毫米波雷達與攝像頭來實現預測性緊急制動功能。

毫米波雷達的工作原理也容易理解。簡單來說,雷達會捕捉到目標物體的電磁波,將其處理為信號,再通過算法呈現為圖,使機器描繪出物體的形狀,方便之後進行各式各樣的功能操作。

攝像頭就更加容易理解,由於雷達收到的信息並不能完全幫助機器“認識”目標物體,而攝像頭採集到圖像之後,通過內置在攝像頭中圖像信息處理單元(ISP)對圖像進行分析,從而實現對畫面中的車輛及其燈光、行人、車道線等目標的探測。攝像頭又分單目,雙目等,現階段,大多數 L2 級別自動輔助駕駛系統還是以毫米波雷達+單目攝像頭的方式完成,這裡不再贅述。

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通過車身的傳感器與攝像頭可以達到 L2 級別的自動輔助駕駛系統 | 博世

博世方面透露,其 L2 自動輔助駕駛系統也正在逐步搭載到整車。威馬 EX5、名爵 ZS,吉利博瑞等車型均有搭載,2019 年,博世預計在中國落地 40 款車型,目前已有數十款車型搭載,具體數字博世方面則並未說明。

因為毫米波雷達與攝像頭都具有獨特的優劣勢,二者需要互補,共同增加系統的安全係數,後面會分別詳細講解。值得說明的是,要把這兩個性質完全不同的傳感器組合在一起,可不是 1+1=2 這麼簡單的事。

什麼是輔助駕駛的關鍵點?

與氣球車測試不同的是,針對行人橫穿的 AEB 功能測試看起來要更加複雜一些。

在低速駕駛的情況下(時速約30km/h),汽車駕駛道上一個仿真人從車輛前方經過,同樣,在即將撞上的時候車輛一個急剎,在行人經過時停穩,此時人與車之間的距離大約只有20cm。

儘管距離非常近,車輛在 AEB 測試方面還是很好地完成了任務。如果說困難程度的話,前方行人的檢測要比前方車輛的檢測更考驗輔助駕駛系統的反應能力。

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針對行人橫穿的 AEB 功能測試 | 現場拍攝

為什麼會是這樣的結果?如果在真實的場景下,行人的安全還可以保證嗎?

人類的體積比汽車要小很多,這是肉眼可見的事實。對於毫米波雷達的探測來講,人類對雷達的反射強度也要弱許多。這就使毫米波雷達對前方行人的探測造成一定的困難。

博世底盤控制系統中國區駕駛員輔助系統業務單元工程部門經理杜宇告訴包括極客公園在內的媒體,毫米波雷達的優點在於對前方物體探測時,對於其在縱向方向上的相對速度、距離等屬性探測非常精準。而攝像頭在判斷物體的特徵,如是什麼類型的物體上,有先天的優勢,同時基於視覺的算法對於物體在橫向方向上的位移判斷又相對雷達來說更加精準。

通過雙重判定,系統才可以確定前方的路況,進而決定用不用執行其他操作,這就是所謂的“數據融合”,輔助駕駛系統的關鍵點。在打造系統的時候,二者的數據融合基本上是必須考慮的事情。

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針對行人騎自行車的場景進行 AEB 功能測試 | 博世

就像上文說到的,這是個 1+1>2 的結果。更重要的是,數據融合會增加探測目標存在概率的可信度。數據融合將不同類型傳感器所探測到同一個屬性目標的存在概率進行疊加。尤其在某一種傳感器受內部或外部因素影響,如攝像頭受強光、極端天氣等影響時,可避免因其而帶來的系統性能降低,保證系統可靠的運行。

在 L2 級別自動輔助駕駛系統當中,數據融合的例子隨處可見。如通過雷達與攝像頭的融合,可以實現 L2 級別自動輔助駕駛的交通擁堵輔助及智能巡航輔助功能。通過引入更多的傳感器(如四個角雷達)還可實現在駕駛員監控下的自動變道。

你還在想怎麼開車 工程師已經在思考如何“剎車”了 7 駕駛員輔助系統當中,數據融合是關鍵點 | 博世

回到開頭的話題,車對行人的 AEB 功能能不能避免車禍的發生?

答案是否定的。在國際最為嚴格的歐洲新車安全測試體系Euro NCAP 當中明確給AEB 功能下了定義:車輛在探測到極有可能發生碰撞時所自動施加的製動,用以降低車輛的速度並儘可能的避免碰撞的發生。

降低車輛速度,而不是讓車輛停下來;“盡可能避免”,而不是完全避免。這些字眼都表明一件事,機器在目前的確無法替代人類。

測試現場的工作人員告訴極客公園,一般來說在檢測到行人並觸發AEB 功能時,車輛將時速降低40km/h 是比較符合標準的,假如車輛以60km/ h 的速度行駛,觸發AEB 功能後短時間內降到20km/h,就能算得上合格。

另外一點,即便是觸發 AEB 功能,也需要一定的條件。

和電腦手機一樣,如果我們要在設備上達到某種目的,就必須要觸發那個達到目的的條件。在汽車上也一樣,即便設備擁有人工智能,即便它的探測距離可以達到前方幾百米,但 AEB 功能的觸發條件也有著諸多限制。

你還在想怎麼開車 工程師已經在思考如何“剎車”了 8 即便是主動安全功能,也存在許多限制 | 博世

現場的工作人員告訴極客公園,車輛在時速4Km/h 以上才可以開啟AEB 功能,如果在該時速之下,傳感器的判斷是不精準的,因此默認不開啟;遭遇前方車輛緊急制動從而啟動AEB 功能後2 秒鐘,如果司機依然沒有作為的話,車輛會重新啟動進行怠速行駛,因為車輛靜止後主動安全功能也就停止運行,不存在AEB 功能;車輛需要在行駛平穩時AEB 功能才大概率會開啟,如果司機不斷調整方向,或者行駛速度非常不均,機器就沒有辦法工作……類似的限制條件還有很多。

2019 年 9 月,美國汽車協會(AAA)針對 AEB 和行人檢測警告兩個功能進行了一系列測試。結果顯示,這些號稱可以檢測到行人並自動剎車的系統,還遠未達標。在低速駕駛的情況下(時速約32km/h),四款搭載L2 級別自動輔助駕駛系統的車輛僅有40% 的概率可以避免碰撞,如果速度提高,或者把行人換成小孩,發生事故的概率大大增加。 (詳情可見極客公園之前的報導:直到今天,我們仍然無法信任輔助駕駛)

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四款車在測試自動緊急制動系統 | 美國汽車協會

可想而知,認准僅僅擁有自動剎車輔助(AEB)的 L2 級別自動輔助駕駛系統的人們敢在道路上撒開方向盤,用一瓶水來矇騙機器,是多麼危險的事情。對於車企或者供應商來說,在保證安全的同時,也必須兼顧駕駛體驗。而對於消費者,認清現實情況,是對個人安全最大的負責。