自動駕駛如何實現(xiàn)一路平安？

2023-06-12 08:52:22來源：科技日報

科技日報記者??陳?曦

近日，據(jù)國外媒體報道，美國麻省理工學院的工程師提出，可以通過引入一個混合系統(tǒng)，來解決當前自動駕駛存在的一些安全性缺陷。在這個混合系統(tǒng)中，自動駕駛車輛可以自行處理一些簡單場景的操作，比如在高速公路上的巡航，同時將更復雜的操作轉移給遠程操作員。

(資料圖片僅供參考)

“自動駕駛的安全性工作，就是從技術上采用一些安全機制和安全措施，逐漸把自動駕駛的風險降到一個合理且可接受的狀態(tài)。”天津大學無人駕駛汽車交叉研究中心主任謝輝說。

當前，安全性仍是自動駕駛領域最迫切需要解決的難題之一。相關企業(yè)及研究機構等為了保障自動駕駛的行車安全，探索出了許多方法，相關標準及安全體系的建立，也在一定程度上提高了自動駕駛的安全性。然而，當前的自動駕駛仍然不能讓駕駛員安心地放開方向盤。想要車輛在公路上“自”由馳騁，仍需更多探索。

這些技術為自動駕駛保駕護航

天津大學機械學院博士生王彩梅介紹，自動駕駛車輛利用慣導、攝像頭和雷達等感知設備，可以對車輛的位姿及其周圍環(huán)境進行實時監(jiān)測和預測，并根據(jù)完善的安全指標體系，對車輛當前的安全性進行實時評估。

當車輛行駛安全評估結果為低安全性時，自動駕駛車輛可以通過發(fā)聲或震動等方式發(fā)出預警信號，提醒車上人員，當遇到突發(fā)情況時，系統(tǒng)無法自動處置，保障行車安全，便會要求人工干預。

“當自動駕駛系統(tǒng)檢測到當前情況不適合自動駕駛，或人類駕駛員認為當前的駕駛情況較為復雜，需要拿回駕駛權時，可以隨時接管車輛，以保障車輛行車安全。”王彩梅說。

域控制器軟硬件及感知、決策、規(guī)劃、控制算法是自動駕駛系統(tǒng)的核心，其安全性對自動駕駛車輛尤為重要。車載安全系統(tǒng)通過實時查詢域控制器的軟硬件運行狀態(tài)、評估各算法運行的合理性和安全性，及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)或可能存在的問題，確保“駕駛大腦”始終處于安全運行狀態(tài)。

“感知算法需要依賴大量的數(shù)據(jù)進行訓練和推斷，因此數(shù)據(jù)的安全性是非常重要的，需要考慮數(shù)據(jù)來源、傳輸、存儲等環(huán)節(jié)是否存在漏洞。”天津大學機械學院博士郭帆介紹，針對感知算法存在的漏洞和缺陷，可以采用監(jiān)測和檢測技術來識別，或者采用修復和升級技術改進算法和模型。

郭帆表示，要考慮決策、規(guī)劃算法在各種交通場景和復雜環(huán)境中的應對能力，通過對決策、規(guī)劃算法進行干預和迭代改進，可以減少潛在的安全風險，提高系統(tǒng)的安全性。

控制算法則是自動駕駛的“手腳”，其性能直接影響著車輛行駛的安全。為此要進行控制算法安全度評估，包括在極端的傳感器故障、通信故障等情況下，算法是否能夠正確處理并確保車輛的安全等，并根據(jù)安全度評估結果對算法進行優(yōu)化和調(diào)整，增加安全約束等干預。

此外，軟硬件冗余技術也是一種用于提高自動駕駛系統(tǒng)可靠性和容錯性的技術手段。它包括在系統(tǒng)設計中引入額外的軟件或硬件組件，備份主要組件的功能，以便在主要組件出現(xiàn)故障時，備用組件可以接管并保持系統(tǒng)的正常運行。

混合系統(tǒng)與平行駕駛技術類似

“此次美國麻省理工學院工程師提出的混合系統(tǒng)，實質(zhì)上類似于平行駕駛技術。”謝輝介紹。

平行駕駛技術是新一代的云端化網(wǎng)聯(lián)自動駕駛技術，通過充分利用數(shù)字化及信息化資源，將云端、道路及車輛上的信息無縫銜接，利用平行視覺與感知、平行學習、平行規(guī)劃和平行控制等關鍵技術，把智能車、管控平臺及駕駛模擬器實時連接起來，使智能車的自主駕駛行為變得可測、可控，提高了車輛系統(tǒng)對環(huán)境的快速反應能力，提升自動駕駛行車安全性。

當然，為了保證平行駕駛技術的安全性，還需要為車輛配備高精度傳感器和設置感知算法，實現(xiàn)全方位精確感知；車輛內(nèi)部的計算機系統(tǒng)要能夠準確做出駕駛決策，相應算法必須經(jīng)過大量數(shù)據(jù)的訓練和優(yōu)化，以高效判斷車輛行駛路徑、速度和操控方式。

此外，當車輛遇到復雜場景或緊急情況時，遠程操作員可以接管車輛控制權，利用實時視頻和數(shù)據(jù)傳輸與車輛進行通信，并提供合理的駕駛干預，確保車輛安全應對各種復雜駕駛情況。這種遠程監(jiān)控和操作機制可以彌補自動駕駛系統(tǒng)在處理復雜情況方面的局限性，進一步提高駕駛的安全性。

“但這種方法并不能從根本上消除自動駕駛的安全問題。”謝輝認為，比如遠程操作過程中的通信風險，特別是通信時延和外力入侵，都是難以克服的安全隱患。

自動駕駛還需消除技術隱患

“自動駕駛汽車正常行駛時能夠有效避免人類駕駛中80%的交通事故。”近日，中國汽車技術研究中心有限公司、同濟大學、百度三方聯(lián)合發(fā)布《自動駕駛汽車交通安全白皮書》，通過權威的技術論證與真實的自動駕駛事故進行對比分析，給出了上述結論。

這增強了駕駛員把駕駛權交給汽車的信心。不過目前感知與規(guī)控算法的不完備性，以及復雜硬件系統(tǒng)的不可靠性，仍是自動駕駛汽車安全性行駛的主要隱患。

“畢竟，當前的自動駕駛系統(tǒng)跟人腦相比還有很大差距。尤其是學習能力以及安全風險下的經(jīng)驗直覺，極端情況下高水平駕駛員的經(jīng)驗和下意識操作，都是計算機算法所不具備的。”謝輝說。

謝輝認為，目前提高自動駕駛安全性最現(xiàn)實的方法，主要是依靠對軟硬件系統(tǒng)進行全面、深入、科學的測試與完善；采取完備的多級運行監(jiān)控、安全評估、預警和及時干預措施；有效實現(xiàn)車路協(xié)同，擴大車輛的感知范圍、提升運算能力以及優(yōu)化軟硬件的冗余設計。

在硬件方面，應采用更為先進的傳感器、處理器、通信和電源等硬件組件，以便使無人駕駛汽車更全面、精確、可靠地感知、決策、控制和通信。同時，還應加強硬件系統(tǒng)的可靠性和安全性設計，以便更好地應對各種故障和異常情況。

在軟件方面，應采用更為智能、高效、穩(wěn)定的決策和控制算法，例如深度學習、強化學習、模型預測控制等技術，以便使無人駕駛汽車更準確、安全地預測、規(guī)劃和執(zhí)行行駛任務。同時，還應加強軟件系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性設計，采用形式化驗證、安全測試、漏洞修復等技術，保障無人駕駛行車安全。

在自動駕駛領域，完備的多級監(jiān)控系統(tǒng)通常包含傳感器層級、感知層級、規(guī)劃層級、控制層級、安全監(jiān)控層級。完備的多級監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地提高自動駕駛車輛的安全性和可靠性，防止意外事故的發(fā)生。

此外，還可以采用車路協(xié)同技術，通過車輛和路側設施之間的通信和信息交換，實現(xiàn)車輛和道路環(huán)境的協(xié)同，從而提升車輛的感知范圍和運算決策能力。

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