借著這個(gè)熱點(diǎn)話題,我們來談?wù)務(wù)嚻髽I(yè)的總體戰(zhàn)略方向,其實(shí)有個(gè)核心的問題,是未來的車輛需求在美國(guó)、歐洲和中國(guó)一線城市是增加還是減少的。前者代表可以繼續(xù)增加平臺(tái)去搶市場(chǎng),后者需要仔細(xì)權(quán)衡一下是不是需要在具體車型上進(jìn)行收縮。所以我們看到美國(guó)三家企業(yè)是選擇一定尺度的收縮,日本的幾個(gè)企業(yè)在整合之后考慮調(diào)整,而德國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)選擇削減柴油和內(nèi)燃機(jī),加大電動(dòng)汽車的投入。而自動(dòng)駕駛的戰(zhàn)略,是幾家考慮的重點(diǎn)話題,每家方式方法可能有不同。這次的熱點(diǎn),以通用來說,總體看看以自動(dòng)駕駛服務(wù)為導(dǎo)向的Cruise Automation和高端車輛輔助駕駛系統(tǒng)Super Cruise,從自動(dòng)駕駛服務(wù)和高端車型的演進(jìn),從兩邊一起使力,分兩種路徑去布局。
第一部分 自動(dòng)駕駛服務(wù)
我們來回收這筆交易,現(xiàn)在看來,還真是特別的有意思呢。這個(gè)錢,當(dāng)時(shí)來看是天價(jià),現(xiàn)在整個(gè)業(yè)務(wù)的價(jià)值變成了100多億美金。
在汽車電動(dòng)化、車輛網(wǎng)絡(luò)連接還有自動(dòng)駕駛的技術(shù)支持下,基于車輛共享化前提展開的出行即服務(wù)影響著汽車企業(yè)的未來。在這個(gè)邏輯里面,越是前面的企業(yè)存在著很大的挑戰(zhàn),當(dāng)公眾觀念改變和消費(fèi)者的習(xí)慣隨著技術(shù)進(jìn)步發(fā)生轉(zhuǎn)向的時(shí)候,企業(yè)自身是無法抵抗這種轉(zhuǎn)變的。
通用汽車也有類似轉(zhuǎn)型的內(nèi)容,電氣化、智能網(wǎng)聯(lián)、自動(dòng)駕駛和共享服務(wù)相結(jié)合,將驅(qū)動(dòng)未來個(gè)人出行方式的實(shí)現(xiàn)。公司致力于研發(fā)先進(jìn)技術(shù),將全球資源與本土優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,積極推動(dòng)汽車行業(yè)由傳統(tǒng)制造業(yè)向智能出行服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型。
咨詢公司Navigant的一份新報(bào)告《Navigant Autonomous Driving Leaderboard》引起汽車界人士的廣泛關(guān)注,報(bào)告里面對(duì)于現(xiàn)有具有代表性的19家無人駕駛汽車企業(yè)并對(duì)它們進(jìn)行了排名
并且被分為四類:領(lǐng)導(dǎo)者、競(jìng)爭(zhēng)者、挑戰(zhàn)者和追隨者:
領(lǐng)導(dǎo)者:通用汽車、福特汽車、Waymo(Google)、大眾汽車(主導(dǎo)是奧迪)、戴姆勒-博世、雷諾日產(chǎn)聯(lián)盟、安波福(德爾福分離)、寶馬-英特爾-FCA
競(jìng)爭(zhēng)者:沃爾沃-Autoliv-愛立信-Zenuity、PSA、Navya、百度-北汽、捷豹路虎、豐田、現(xiàn)代
挑戰(zhàn)者:Uber、特斯拉、本田和蘋果
通用汽車公司以10億美元的價(jià)格收購(gòu)了位于舊金山的一家名為Cruise Automation的小型軟件公司(致力于研發(fā)無人駕駛技術(shù)),將利用這次收購(gòu)將補(bǔ)足自己在無人駕駛上的技術(shù)空缺,從而將幫助通用在無人駕駛汽車領(lǐng)域中贏得一席之地。通用汽車給予Cruise CEO Kyle Vogt足夠的自主能力和影響力,不僅能保持原有的獨(dú)立的運(yùn)作機(jī)制,也能輕松獲得汽車設(shè)計(jì)和底層架構(gòu),Cruise的工程師可以與通用工程師密切合作,通用汽車向聯(lián)邦政府請(qǐng)求批準(zhǔn),明年開始生產(chǎn)沒有方向盤或踏板的改裝Bolt。按照未來的形態(tài),基于Bolt的開發(fā)也是一個(gè)暫時(shí)的狀態(tài),最終的自動(dòng)駕駛車輛將會(huì)以SAV的形式出現(xiàn)。如下圖所示,是按照共享的運(yùn)營(yíng)模式,設(shè)計(jì)出來符合要求的電動(dòng)車輛,從而把電動(dòng)汽車與自動(dòng)駕駛,充分發(fā)揮運(yùn)營(yíng)模式的優(yōu)勢(shì)。
我們通過通用汽車發(fā)布的《2018SELF-DRIVING SAFETY REPORT》梳理一下在GM當(dāng)下對(duì)于自動(dòng)駕駛的一些安全設(shè)計(jì)核心考慮。這個(gè)車輛是考慮沒有駕駛員也能安全運(yùn)行的理念,充分在設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、測(cè)試和驗(yàn)證的各個(gè)環(huán)節(jié)考慮安全性。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是從開發(fā)初期就整合進(jìn)車輛,再加上與軟硬件團(tuán)隊(duì)的緊密合作,通用已經(jīng)完成了所有的系統(tǒng)潛在故障模式評(píng)估,并一一解決了這些問題,以保障車輛的安全可靠。
首先我們看到的是車輛的傳感器系統(tǒng)
為了實(shí)現(xiàn)“感知”功能,裝了
1)5 臺(tái)激光雷達(dá):激光雷達(dá)是最為關(guān)鍵的,5個(gè)激光雷達(dá)都配置在車頂上面。
2)16 個(gè)攝像頭:這些密布的攝像頭在車輛的不同位置獲取不同角度的圖像數(shù)據(jù)。這些圖像數(shù)據(jù)是激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)補(bǔ)充,也是重要的感知源。
3)21 個(gè)雷達(dá):雷達(dá)是激光雷達(dá)的補(bǔ)充,利用毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù),能看到低反射率的物體
關(guān)聯(lián)雷達(dá)(ARTICULATING RADARS):前1側(cè)2,用來檢測(cè)前方和側(cè)方的移動(dòng)車輛,需要以較大的視野內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的車輛
長(zhǎng)距離雷達(dá)(LONG-RANGE RADARS):前2后2,共四個(gè),用來檢測(cè)前后方的車輛并且測(cè)量車輛的速度
短距離雷達(dá)SHORT-RANGE RADARS:前6后4一共10個(gè),主要用來檢測(cè)車輛附近的物體,主要是行人、自行車等比較重要的物體
這些傳感器數(shù)據(jù)讓車輛能識(shí)別復(fù)雜的環(huán)境。值得一提的是,通用用到的傳感器能覆蓋近程和遠(yuǎn)程,且有 360 度視角。兩種傳感器搭配使用,速度數(shù)據(jù)就不再是問題。
攝像頭也是激光雷達(dá)的補(bǔ)充,因?yàn)樗軠y(cè)得物體發(fā)出或反射的光線強(qiáng)度,讓“大腦”能獲得更多物體細(xì)節(jié),兩者結(jié)合后車輛做決定就更有信心??臻g和時(shí)間確定后,車輛就能規(guī)劃路徑。
圖 這臺(tái)車輛(第三代)配置了各種各樣的感知傳感器系統(tǒng),覆蓋外部周圍 360 度
自動(dòng)駕駛運(yùn)算平臺(tái):計(jì)算“大腦”
自動(dòng)駕駛關(guān)鍵在于計(jì)算“大腦”,計(jì)算平臺(tái)讓車輛能掌握周圍世界的情況并作出安全的駕駛規(guī)劃。單一技術(shù)不能讓“大腦”順利轉(zhuǎn)起來,是各種尖端技術(shù)的結(jié)晶,包括行為控制、機(jī)器學(xué)習(xí)、模擬、感知、定位、地圖、規(guī)劃、路線分配和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。感知、規(guī)劃和控制,是車輛感知周邊環(huán)境并在駕駛中做決定的關(guān)鍵支柱。
感知利用傳感器監(jiān)控周圍環(huán)境并搭建一個(gè) 3D 模型。傳感器負(fù)責(zé)將信息輸入計(jì)算平臺(tái),進(jìn)行算法運(yùn)算探測(cè)并對(duì)物體進(jìn)行分類,確定外部環(huán)境內(nèi)的物體的位置、速度和方向
規(guī)劃會(huì)決定車輛的行為,會(huì)參考道路交通法規(guī)為車輛制定形式路徑,給自己找到適合行車的路徑。在這個(gè)系統(tǒng)里面也會(huì)設(shè)計(jì)可行駛的區(qū)域,對(duì)區(qū)域進(jìn)行分類,使得自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不會(huì)開著車輛去無法駕馭的區(qū)域和路線。規(guī)劃的過程是基于車輛位置、其他車道上車輛的預(yù)計(jì)動(dòng)作、交通管理、道路標(biāo)識(shí)和交通法規(guī)等外部因素做出的。會(huì)對(duì)多條道路進(jìn)行分析并根據(jù)當(dāng)時(shí)情況做出最佳決定,如果發(fā)生意外的情況,在決策中調(diào)取備用方案。
控制則負(fù)責(zé)執(zhí)行“規(guī)劃”的命令,控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、油門、剎車和動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)作。控制功能是建立在車輛原有的車輛穩(wěn)定、牽引力和防抱死系統(tǒng),可以根據(jù)上層的規(guī)劃完成實(shí)際可行的規(guī)避動(dòng)作。
通用的系統(tǒng)安全項(xiàng)目整合了業(yè)內(nèi)通行的工程標(biāo)準(zhǔn)、多年的造車經(jīng)驗(yàn)和許多來自其他行業(yè)(航空航天、制藥和國(guó)防)的苛刻標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)駕駛汽車需要的系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)健性和冗余與航空和航天是有一定相似性。系統(tǒng)安全流程有兩個(gè)關(guān)鍵部分,迭代設(shè)計(jì)的安全和綜合風(fēng)控與深度整合的安全。
兩套同時(shí)工作的計(jì)算系統(tǒng):專注于提升系統(tǒng)的能力,讓它掌握車輛的完整控制權(quán),包括加速、剎車、轉(zhuǎn)向和決定等。運(yùn)算系統(tǒng)有全面的診斷和分析,確定潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)并找出相應(yīng)對(duì)策。
兩套供電系統(tǒng):設(shè)計(jì)兩套從高壓電池轉(zhuǎn)換的供電系統(tǒng),并且配置了額外的冗余的電池供給核心的傳感器。
信號(hào)傳輸系統(tǒng):兩套計(jì)算系統(tǒng)、關(guān)鍵傳感器和執(zhí)行器的通信采用了額外的冗余路徑
冗余的碰撞執(zhí)行:主要是剎車方面采用了兩套執(zhí)行的方式,可能是前后剎車獨(dú)立控制,以保證車輛的可控性。
車輛定位:采用多種方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)于車輛的位置確定,這個(gè)主要是核心的基礎(chǔ)。
對(duì)于通用汽車來來說,之前花了很多的資金來收購(gòu)Cruiseautomation,然后配置相應(yīng)的電動(dòng)汽車的工程團(tuán)隊(duì)對(duì)接,然后密歇根Orion的裝配廠采用量產(chǎn)工藝制造自動(dòng)駕駛汽車的公司。130輛搭載新一代自動(dòng)駕駛技術(shù)的測(cè)試車在底特律附近的組裝廠實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),加入原先由50輛自動(dòng)駕駛汽車組成的測(cè)試車隊(duì),在舊金山、亞利桑那州斯科茨代爾和密歇根州底特律市三地開展公共道路測(cè)試。
第二部分 Super Cruise
嚴(yán)格來說,通用的輔助駕駛原有的工程團(tuán)隊(duì)是采用漸進(jìn)式路徑進(jìn)行開發(fā)的,在之前的積累上,開發(fā)了L2級(jí)別的駕駛輔助系統(tǒng)(Super Cruise超級(jí)巡航——,已經(jīng)在搭載到了在北美上市的2018款凱迪拉克CT6之上。
備注:在自身的體系下,當(dāng)時(shí)叫的是CSAV2, Comprehensive Safetyand Adaptive Vehicle 2
SuperCruise是由自適應(yīng)巡航系統(tǒng)、藍(lán)線保持系統(tǒng)、以及駕駛員注意力保持系統(tǒng)三部分構(gòu)成。
1、自適應(yīng)巡航系統(tǒng):通過毫米波雷達(dá)監(jiān)測(cè)前方車輛,以保證在一個(gè)安全的車速內(nèi)行駛。這是一套全速域的ACC系統(tǒng),工作時(shí)速為0-89英里/時(shí)(0-144公里/時(shí)),也就是說即使前方車輛停下來再起步,Super Cruise也可以不中斷跟車并且無需手動(dòng)干預(yù)。
2、駕駛員注意力保持系統(tǒng):通過車內(nèi)方向盤附近的微型攝像頭與紅外傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員視線是否保持在路面上。
3、藍(lán)線車道中央保持系統(tǒng):前視攝像頭和兩側(cè)的環(huán)視攝像頭主要用于識(shí)別左右兩側(cè)道路標(biāo)識(shí)、判斷車道中央位置及朝向。通過高精度地圖提供的道路曲率數(shù)據(jù)、車道編號(hào)、上/下匝道及其它道路屬性信息,高精度GPS用于定位、獲得沿道路縱向偏移距離并判斷車輛所在車道。整合信息后可形成一個(gè)沿車道中央的虛擬車輛控制路徑(車輛可自動(dòng)行駛路線)
在這個(gè)過程里面,需要提前與地圖供應(yīng)商合作,通過激光雷達(dá)繪制了高速公路地圖,以此為Super Cruise的開啟設(shè)立了一個(gè)地理圍欄。當(dāng)系統(tǒng)判定當(dāng)前處于有效區(qū)域,車輛位于車道中央,且傳感器可以正常工作時(shí),儀表盤上便會(huì)出現(xiàn)一個(gè)白色的Super Cruise專屬圖標(biāo),表明超級(jí)巡航處于待機(jī)狀態(tài),此時(shí)摁下方向盤上的超級(jí)巡航按鈕,功能便會(huì)正式開啟,儀表盤上的圖標(biāo)也會(huì)隨之變成綠色,駕駛員雙手雙腳可以離開方向盤和油門剎車。
功能使用中,當(dāng)系統(tǒng)通過紅外檢測(cè)到車主有分心狀態(tài),或者在系統(tǒng)判斷外部環(huán)境超過設(shè)置閾值的時(shí)候(車道線不清昕,GPS信號(hào)弱等)系統(tǒng)會(huì)提示駕駛員馬上接管車輛。
一級(jí)預(yù)警在5秒鐘之內(nèi)得不到反饋時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入二級(jí)預(yù)警
綠色閃爍變成紅燈閃爍的同時(shí),會(huì)伴有警報(bào)聲或者座椅震動(dòng)
如果10秒鐘之內(nèi),駕駛者仍然沒有將手放到方向盤上,則進(jìn)入三級(jí)預(yù)警,Onstar后臺(tái)話務(wù)員將會(huì)接入,Super Cruise功能被停止
如果三級(jí)預(yù)警下駕駛員仍然沒有將手放到方向盤上,系統(tǒng)會(huì)判定車輛已經(jīng)處于失控狀態(tài),會(huì)自行剎車停止在當(dāng)前車道上
從這個(gè)層面來看,這個(gè)功能是在原有TJA的基礎(chǔ)上,優(yōu)化的更好一些,在高速段開啟。比起Audi的zFAS而言,宣傳上要弱化一些,體驗(yàn)上確實(shí)是類似的。
從某種程度上,這個(gè)比Autopilot從濫用上極大的杜絕使用,能在部分路段上給車主提供幫助,其實(shí)國(guó)內(nèi)的高速環(huán)境比較奇特。使用起來限制比較多,我個(gè)人以為通往自動(dòng)駕駛的路,兩方面都要走,其內(nèi)部的有關(guān)于安全機(jī)制的考慮是相似的。
這里采用了相似的DV驗(yàn)證來對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證,并實(shí)施了系統(tǒng)安全的分析方法,來構(gòu)建與原有車輛系統(tǒng)兼容的安全設(shè)計(jì)理念。
兩者都需要從車輛遠(yuǎn)程控制和系統(tǒng)總線的角度考慮的,由于整個(gè)聯(lián)網(wǎng)的特性需求,使得車輛和后臺(tái)是緊密聯(lián)系起來,也增大了系統(tǒng)的信息安全的難度。從電氣架構(gòu)上,Cruise走的更基金一些,如大量的通信、電氣和接口連接線束從車輛下部連接到了頂部的信息感知系統(tǒng)上,而車廂后部的計(jì)算系統(tǒng)則是整個(gè)自動(dòng)駕駛車輛的核心區(qū)域。原有的Onstar車聯(lián)系統(tǒng)就完全不夠用了,特別是之前的計(jì)算系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采集,所以采用了獨(dú)立的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),達(dá)到了200MB/s的存儲(chǔ)和收集的能力,當(dāng)然也構(gòu)建了從原有Onstar獲取車輛原有總線信息的能力。如下圖所示,通過這些數(shù)據(jù)可以還原整個(gè)感知場(chǎng)景和車輛的運(yùn)行情況。
小結(jié):未來的車企,勢(shì)必面臨轉(zhuǎn)型,特別是當(dāng)新車戰(zhàn)略慢慢行不通的時(shí)候,就需要在就有的商業(yè)模式和新的商業(yè)模式上都下功夫。
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原文標(biāo)題:通用的自動(dòng)駕駛的發(fā)展之路
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