自动驾驶攻破的难点在哪,以后可能真的不用司机了

目前距离完全自动驾驶 Level5
还有些距离,那自动驾驶想要攻克的核心问题是什么?何时才能达到最高级别
Level5 的无人自动驾驶呢?

就在这个月的18号,北京市交通委等3部门联合发布《北京市关于加快推进自动驾驶车辆道路测试有关工作的指导意见》。

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意见指出测试车辆应配备有三年驾龄以上、且无毒驾、酒驾经历的测试驾驶员,测试驾驶员应具备随时接管测试车辆的能力,并且测试机构还要受到相关部门的监管。

什么是自动驾驶?就是全部或部分地替代驾驶员的感知、决策与执行功能,而替代的程度,就决定了自动驾驶的等级。

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目前,普通公认的自动驾驶等级标准是SAE J3016,最新版本是2016年9月。

从此,自动驾驶汽车在国内才算有了一个合法的身份,要知道在今年7月5日,百度CEO李彦宏乘坐无人驾驶汽车行驶在北京的五环上,还受到了交管部门的处罚。

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英文+术语对阅读来说可能不太友好,我来用通俗的语言翻译一下:

那么,现在的自动驾驶汽车已经发展到什么程度了?真的可以实现无人驾驶吗?

L0- 无自动辅助功能

首先我们需要了解什么是自动驾驶,自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人,它是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车,车载传感系统可以感知周边道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目的地。

L1-转向或者加减速实现一条,驾驶员要时刻关注驾驶过程

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L2-转向和加减速都实现,驾驶员要时刻关注驾驶过程

在今年7月份的全球品牌峰会上,奥迪发布了全新一代A8,这是全球首款达到的Level
3级别的自动驾驶量产车,但它也并非完全的自动驾驶,而是“有条件”的自动驾驶。

L3-不需要驾驶员监督,但在出问题时需要驾驶员介入

只有在特定条件下自动驾驶系统才能运行,系统一旦开始运行,汽车就会完全进入自动驾驶模式。这时候,驾驶员可以完全放开手脚,不需要操作车辆,但仍然要集中注意力,以便应对智能系统无法处理的紧急情况。

L4- 不需要驾驶员监督,但仍然有一定局限,在出问题时能够自动靠边

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L5- 全自动驾驶,只要在地球上有地图的地方,全部都能自动驾驶

关于自动驾驶的等级,业界有两套标准,一套是由美国交通部下属的NHSTA(国家高速路安全管理局)制定的,另一套是由国际汽车工程师协会制定(SAE
International)的。

亚洲城官网 7翻译一下:”
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两个机构都把自动驾驶分为了L0-L5六个等级,L0为人工驾驶,现在普遍采用的是SAE
International的分类标准。

{“type”:1,”value”:”L1&L2 –
驾驶员同学:我能感知到周围环境,也有一定的决策能力,所以我可以帮你踩油门刹车或帮你打方向盘,甚至这俩活我都帮你做了。但是,我开归我开,这属于帮忙,你得盯着,因为丑话说在前面:出了紧急情况我也不一定能辨识出来,所以我也一概不负责。

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Level 0

L3 –
驾驶员同学:我帮你开,你不用盯,我都能辨识,能处理的也就帮你处理了;我辨识不出来的,我的责任,你或你的家人可以找我来索赔;但是,我辨识出来的紧急情况超出我的处理能力/伦理道德权限的时候,就会提醒你开,我提醒之后,责任就是你的了,我不负责。

这个级别就不多说了,属于纯人工的驾驶,虽然有些车上可能会配备一些辅助驾驶的功能例如ADAS功能等,但也仅仅增加了驾驶员对周围环境的感知能力,车辆还是得人工控制。

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L4 –
驾驶员同学:我辨识,我开,你该干嘛就干嘛去,放心,我不会打扰你的;如果实在出了状况,我至少是帮你停路边,保你一条小命。

Level 1

L5 –
驾驶员同学:这个车,就是我开,没你什么事;说难听点,就你这水平实在是不配开车,让你开就是危害公共安全,你非要开?对不起,方向盘与油门我已经卸了,你想开也没法开。

到了这一级别,虽然驾驶员依然占据主导地位,但是在一些情况下,已经能够放弃车辆的部分控制权了,例如常见的ACC自适应巡航、自动紧急制动等,驾驶员就不需要控制油门和刹车。不过,依然需要握紧方向盘、集中注意力,随时准备接管车辆。

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那L0L5,哪一步最关键/最难?

Level 2

L0L1:

虽然跟L1同样属于驾驶辅助系统,但L2级别要先进了不少,驾驶员已经可以放弃车辆的主要控制权了,包括方向盘。不过,仍然需要时刻观察周围情况,并提供安全操作,在系统退出的时候随时接上,必须处于随时待命的状态。

汽车从仅有执行的功能,进化成具备感知与决策的能力,这是从0到1的过程,当然很重要,而这已经人类目前已经走过的历史了,不是当下最关键的了。

特斯拉开始的Autopilot系统虽然比较先进,但也只能算作L2级别。

L1L2:

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只是纵向控制和横向控制的区别,相当于我做了一个功能再去做另外一个功能,这个难度并不大。当然,涉及到量产就要考虑到系统工程,汽车还要考虑成本,要做的工作还是不少的。这是高中生学文、学理,还是文理兼修的区别。

Level 3

现在能达到L2的车型已经挺多了,各大品牌的中高端车型,例如JEEP自由光、沃尔沃等等,当然也包括大名鼎鼎的Tesla。正因为L2没那么稀奇了,所以才有动力要搞出L2.5这样的概念。

到了这一级别,才算进入了实际性的自动驾驶,因为系统一旦开始运行,汽车就能够完全实现自动驾驶,驾驶员也不需要随时待命了,不过这需要在特定的条件下系统才能运行。驾驶员虽然不用时刻观察周边情况,但在系统遇到无法处理的紧急情况时依然需要人工控制。

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全新一代奥迪A8、通用汽车的Super
Cruise系统、特斯拉最新的Autopilot都属于这一级别,这也是目前量产车能够达到的最高级别的自动驾驶了。

L2L3:

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敲黑板了,这是一个质变的阶跃点,也是一个有很多猫腻的点。L2与L3关键就在于:自动驾驶是否有足够的自信,来确保自己的感知与决策能力是与人类相当的、至少是满足法律要求的、做出承诺不会使企业倒闭的。假如一辆车的整个生命周期,会遇到10000次危险情况,L2会声称自己可以辨识出9900个、9990个、9999个,但就是不敢承诺可以到100%——否则就是L3了。这是学霸与学神的区别:学霸考了99分,学神考了100分,并不是因为学霸与学神差距不大:学霸考了99分说明实力只有99分,而学神考100分是因为满分只有100分。

Level 4

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L4级别的自动驾驶除了一些极为特殊的情况之外,一般不需要人工控制,已经基本算是完全的自动驾驶了,只要你输入出发地和目的地,剩下的交给车辆就可以,依靠高精度的地图和完善的车载传感器,能够安全无误的把你送到目的地。

99%与100%之间的鸿沟是如此之大,难以跨越,使得不安分的公司开始搞点猫腻,L2.5啊、L2.X啊这些概念都出来了。我想说的是,只要未到L3,L2.9999都可以说是厂家自己在往自己脸上贴金,L2到L3的界限是非常明显的,需要驾驶员时刻保持警惕的,就只能是L2。

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所有L3以下的自动驾驶(例如特斯拉一直引以为傲的L2.5)一般是下面这个画风,这位大叔手脚都很轻松,但是眼睛目视前方,神情有些紧张,不敢太过放松。这是真正的自动驾驶吗?从个人感受来说,我不这么认为。所以我认为L2L3是一个“从无到有”的过程。

Level 5

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这是自动驾驶的最高级别,是绝对完全的自动驾驶,这时候的汽车就相当于一个非常智能的机器人,你不需要做任何操作,通过语音、手势或者手机等等都可以发送指令,就像跟老朋友聊天一样,说出你的目的地,车辆就能自动规划路线,安全的把你送达,全程都不需要人工干预,除非你想自己接管。

而到了Level3,就是下面这种画风。比如在L3的奥迪A8上,一家之主可以享受着自己带家人出游的乐趣,同时还可以拿着笔记本完成一些简单工作,可以同时享受带着全家人出游的乐趣,同时还能处理工作事物。

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假设在多年以后,已经完全实现了L5级别的自动驾驶。

目前来说,量产版发布L3的,只有全新奥迪A8,这辆车也是目前量产车所能达到自动驾驶的最高水平。但是L3所存在的问题是,如果一旦系统出现无法hold的情况,需要驾驶员接管,所以在开车时只能进行一些简单的工作,比如处理个流水邮件,给知乎上的妹子点个赞之类,是没问题的。但深入思考某个投资问题,或者打王者荣耀要冲最强王者,那还是不太现实的。

早上出门,自动驾驶汽车已经自动从车库驶出在楼下等候,看到你走过来,车门自动打开。上车后,智能语音系统会对你亲切的说一声“早上好”,并且告知你今天的日期、天气等。

L3L4:

在你说出目的地之后,自动驾驶系统会自动规划路线,避开拥堵路段。如果路上你需要看新闻或者工作安排,智能系统会马上呈现给你,并提醒你标注的重要事项。

L4和L3的区别在于,L3在系统出问题时需要人接管,而L4可以自己handle所有特殊情况。换句话说,从乌镇到上海俩小时,L3的自动驾驶可能中间10分钟需要驾驶员接管,而其他时候可以忙一些工作上的事情或者休息,即使不接管也没事,最多给你抗议一下停到路边。也就是说,L2到L3解决的是“从无到有”的问题,而L3到L4是“从不全面到全面的问题”

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到了L4,就变成了下面这种画风。这张图曾经作为百度的“罪证”而被广泛流传,李彦宏一个人坐在副驾驶打电话,百度无人车在五环上实线变道(看来他们还没有开发出交通规则识别功能)。在这个级别,驾驶员无需关注任何驾驶工况,车辆可以自行控制。

到达公司,在你下车后,自动驾驶汽车会主动行驶到停车位停好车。下班后,自动驾驶汽车自己从车库驶出,将你接回家。

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想象一下,如果这些都能够实现的话,那该是多么科幻的一个世界。

L4L5:

那么从L4到L5又有哪些变化呢?还是以引子中的乌镇—上海中环某地为例。这一路,申嘉湖最开阔,路况好没有车;G60车比较多,但灵活变道的话,还是可以开得比较顺畅;而沪闵高架就比较拥堵了,尤其是几个出口入口的地方,动不动有插队现象(Level5的插队水平可能比驾驶员还强,也许会有:360汽车,超强插队能力的汽车-_-!);到了中环,又是车多但基本畅通的情况。对于一个不认真开车的老司机来说,申嘉湖很简单,中环G60还凑合,沪闵高架比较难,可见这是一个评判司机好坏的标准。对于自动驾驶来说,路况的复杂程度也是考量自动驾驶深度的一个很重要维度。对于自动驾驶来说,路况的复杂程度也是考量自动驾驶深度的一个很重要维度。比如去固定的地方接人,通过固定的路径。

做个概括:

如果说L2是学霸,L3是学神;那么L4就是大师,能识别出所有危急情况,而且知道自己以及行业内的能力边界——哪些事情是目前能力还做不到的,或者是因为法律、伦理道德因素自己不适合做的(譬如是撞死一个人还是撞伤五个人的抉择),交给驾驶员;

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亚洲城官网,而L5就是爱因斯坦+Alpha
Go,已经是驾驶领域的神,在面临危急情况的时候,会做出一些莫名其妙的举动,就像围棋中Alpha
Go走出的人类无法理解的神来之笔,但就是完成了人类完成不了的动作,避免了事故;甚至平时去夹塞,都比人夹得好。如果一个人能成长为大师,L2L3是最难的,相当于是模拟考试徘徊在985与211之间的高中生,冲击一下想考上清华北大。如果是沿着现有的理论框架走到L5,L2L3和L4L5是最重要的。也不排除,为了达到L5,要突破现有的Level体系才能实现。

总之:

L2L3:真正意义自动驾驶的“从无到有”;

L3L4:从“不全面到全面”;

L4L5:从“不完美到完美”。

笔者认为,L4L5的意义大于L1L2与L3L4,但小于L2L3。

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在L0L5的过程中,由于自动驾驶的加入,系统变得越来越复杂,而且大部分是与安全强相关。这就要求系统的安全性提出了更高的要求,如果仅通过提高可靠性的方法来实现,则成本会急剧增高,这时候就需要通过功能安全(function
safety)的方式,在成本可控的情况下来保障安全性。

与自动驾驶等级相似,功能安全也分ASIL AD
4个等级,有论文甚至提出由于自动驾驶太危险了,出了事儿不仅自己完蛋,周围人也完蛋,建议给自动驾驶功能新出一个ASIL
E等级。这是什么概念? 要知道,目前还没有任何一家汽车公司可以达到ASIL
D的水平,那达到ASIL E是何其难?

也就是说,自动驾驶虽然重点在感知与决策,但由于强安全性与高系统复杂度,使得执行控制也成了一个技术难点,而这一点是传统车企的优势。正因为如此,全新奥迪A8成了第一个达到量产L3水平的车型,也就不足为奇了。

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