站在 Level 2 之巔,沃爾沃 XC60 自動駕駛主動安全系統剖析

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談論 Volvo 的自動駕駛技術前,需要給大傢分享一個關鍵信息:目前 Volvo 的自動駕駛技術更多地應用在安全輔助駕駛上,而不是很多人關註的高速公路自動駕駛功能。

沃爾沃在 2015 年前,應用在安全輔助上的功能更多的是預警和自動剎車,即更多的是控制剎車踏板,而不是方向盤。2015 年後,沃爾沃有瞭自動駕駛技術方面的深厚積累,開始嘗試在危險發生前,對車輛進行控制,將其避免。所以在 2017 年的全新一代 XC60 上,出現瞭 " 對向車輛智能避讓 " 和 " 緊急避讓輔助 " 的功能。

如果非要給沃爾沃 XC60 定一個自動駕駛級別,那它屬於 SAE Level 2。

傳感器配置

新增功能,必然會對車上的傳感器有所依賴。下面先簡單介紹 XC60 上與安全輔助功能相關的傳感器。

①前視攝像頭和 360 度環視攝像頭

前視攝像頭主要用於檢測車道線、道路邊緣和車輛前方的汽車、行人、自行車、摩托車和大型動物等障礙物。

環視攝像頭除瞭具備檢測近處的障礙物外,還能實現檢測停車庫庫位線的功能。

②毫米波雷達

毫米波雷達沒有攝像機豐富的圖像信息,但是它能提供極為精確的距離和速度信息,精準的他車信息將會極大幫助自車的決策和控制。下圖示意的是 XC60 利用毫米波雷達,探測後方來車,實現 " 盲區來車智能避讓 " 功能。

③超聲波雷達

超聲波雷達因為其成本低的特點,成為絕大部分汽車的標配。大傢經常聽說的倒車雷達就是所謂的超聲波雷達。在自動駕駛中,超聲波雷達除瞭用於探測近距離的障礙物外,還能用於探測停車庫庫位。XC60 的自動泊車功能就是利用超聲波雷達實現的。

沃爾沃的 Level 2 自動駕駛功能

接下來談談,為什麼我認為全新一代 XC60 屬於 Level 2 級別的自動駕駛。

在自動駕駛技術的理念上,沃爾沃和特斯拉、奧迪等廠商是有明顯區別的。特斯拉、奧迪 A8 的自動駕駛技術用於直接控制行駛中的汽車,而把汽車的控制權交給機器多少是存在風險的。沃爾沃使用自動駕駛技術是為瞭讓車輛行駛地更安全,這意味著隻有在極端危險的情況下,自動駕駛技術才會介入車輛的控制。

結合全新一代 XC60 的 City Safety 系統,下面主要分析沃爾沃 XC60 City S 的三項 Level 2 級別自動駕駛功能。

①盲區來車智能避讓

實際效果可參看視頻:http://www.bilibili.com/video/av17234189/#page=1

當車速在 60km/h 以上時,駕駛員如有換道意圖,系統會根據後向毫米波雷達的信息,進行換道風險的判斷。當後方車道有其他車輛存在,存在碰撞風險,後視鏡會通過黃燈警示駕駛員。如果駕駛員依舊要變道,系統為瞭避免危險,會介入車輛控制,輔助駕駛員將車輛轉回原車道。

事實上,盲區來車探測的技術在同級已經很常見。福特、日產、本田的同級車型均已配備,但目前他們僅能實現預警的功能。如果駕駛員確實未註意到後方的車輛,依舊執行變道動作,就會有碰撞風險發生。相比之下,沃爾沃在預警的功能上加入瞭控制,即在碰撞發生前,主動地控制方向盤,讓車輛安全第一回到原車道。不過,這個場景並沒有後面要說的兩個場景有挑戰。

②對向車輛智能避讓

實際效果可參看視頻:http://www.bilibili.com/video/av17234189/#page=2

在有對向來車的道路上行駛時,如果駕駛員疲勞駕駛,極易出現正面碰撞的風險。" 對向車輛智能避讓 " 功能會根據攝像機對車道線和對向來車的檢測,根

據車道線位置判斷自車是否偏離車道,當偏離車道後,通過毫米波雷達及攝像機檢測障礙物的位置,進行碰撞風險的估計。計算出碰撞時間後,輔助駕駛員控制方向盤避免碰撞發生。

這個工況要求控制系統能精確地判斷車道線、自車和障礙物的位置關系,並要擁有極快速(高頻率)的決策速度。精確的相對位置關系不僅對傳感器的檢測精度、可靠性有較高要求,更重要的是對檢測算法的挑戰。

奧迪 A8 和 Tesla AutoPilot 1.0 的前視相機是采用的 Mobileye 的方案。當攝像頭光軸(即攝像頭鏡頭朝外的方向)與車道線角度較大時,Mobileye 內部的算法會認為此時的車道線為誤檢,不太可靠,將其過濾掉,所以這種工況是奧迪 A8 和 Tesla AutoPilot 1.0 的系統很難處理的。而沃爾沃 XC60 上使用的相機算法是自主開發的,因此,針對不同的工況,沃爾沃的工程師處理起來可以更加靈活,整車的表現也更 " 聰明 "。

③緊急避讓輔助

實際效果可參看視頻:http://www.bilibili.com/video/av17234189/#page=3

相信很多老司機都經歷過 " 鬼探頭 " 這種極端危險的駕駛工況,沃爾沃的 " 緊急避讓輔助 " 功能就是專門針對這種場景的。

當車速較快,短距離內很難剎停時,緊急避讓輔助會介入控制車輛,根據傳感器提供的感知信息,借助車輛周邊的可通行空間,計算出一條可安全通行的路徑後,控制方向盤,輔助駕駛員避讓。

緊急避讓輔助應該算是把自動駕駛技術用到極致的功能。同級的車面對此種工況最多隻會加一個 AEB(緊急制動)功能,但這種鬼探頭的車輛,AEB 也不一定能剎得下來,依舊存在風險。

在 XC60 上可以看到,當沃爾沃的安全輔助系統發現碰撞不可避免時,會根據相機檢測到的車道線和可通行區域的信息,計算出一條可以安全通行的路徑,再進行車輛的輔助控制避免碰撞。這不僅對傳感器的感知能力和系統的決策能力有較高要求,還需要底盤控制有足夠的精度和穩定性。

小結

從一個自動駕駛工程師的角度,我覺得沃爾沃在自動駕駛技術上的積累還是很深厚的。沃爾沃所能實現的功能是自動駕駛研究過程中會遇到的極端工況,如果極端工況下能做到安全、穩定地車輛控制,那正常工況的處理,顯然不是什麼難事。沃爾沃在新一代的 XC60 上推廣這套主動安全系統,更加 highlight 瞭沃爾沃所強調的 " 安全 " 二字。

我覺得沃爾沃對安全的態度是近乎固執的,他們甚至認為 Level 3 級別的自動駕駛技術無論是在法律還是安全上都存在風險,因此選擇跳過 Level 3,直接研究 Level 4。雖然他們沒有提供高速公路自動駕駛或城區擁堵輔助這些看起來更高大上的功能,但他們的工程師把全部精力用在瞭你看不見卻更重要的地方

作者:自動駕駛 _ 陳光

來源:第一電動網(www.d1ev.com)

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