自動駕駛是人工智能最有前途的應(yīng)用之一,也是目前復(fù)雜度最高的應(yīng)用。自動駕駛的分享分三個部分:應(yīng)用情況、技術(shù)簡介、由無人駕駛溢出的機(jī)會。
這部分談?wù)劊鹤詣玉{駛的發(fā)展在其他行業(yè)推動的變化。
自動駕駛就像星際旅行,現(xiàn)階段重要的不是什么時候達(dá)到L4、L5,而是向這個目標(biāo)努力的過程中,驅(qū)動了產(chǎn)業(yè)各個環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新,而這些技術(shù)創(chuàng)新將溢出到各行各業(yè),產(chǎn)生豐富的價值。
自動駕駛的整車已經(jīng)在工礦、港口、農(nóng)業(yè)、長途貨運、公交等運輸場景中開始商用的探索。
產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商區(qū)、景區(qū)也在尋找低速無人駕駛的低成本解決方案,除了提供接駁服務(wù),也為行動不便人士提供單人駕駛服務(wù)。
自動駕駛整車的功能,很多也可以作為ADAS功能單獨使用。
ADAS有些功能已經(jīng)比較成熟,如:自適應(yīng)巡航(ACC)、主動緊急制動(AEB)、自動泊車(APS)、車道保持(LKS),很多車型上已經(jīng)應(yīng)用。有一些裝配率還不高,如:
下坡輔助DAC,在連續(xù)下坡中啟用發(fā)動機(jī)制動,防止剎車系統(tǒng)負(fù)荷過大。
夜視輔助系統(tǒng),在光線微弱的時候,用紅外線圖像幫助駕駛員提高能見距離。
前/后方十字路口交通警示FCTA/RCTA,檢測前、后方兩側(cè)的來車,在倒車出庫、通過視線被遮擋的十字路口時,防止側(cè)方來車的碰撞。
交通標(biāo)志識別和智能車速控制,根據(jù)道路要求限速,防止車輛超速行駛。
……
這些功能會提升駕駛的安全性、乘坐的舒適性和操控的效率,是消費者愿意為之付費的技術(shù),相關(guān)的技術(shù)方案企業(yè),也就有動力把這些功能做成模塊,實現(xiàn)成熟的量產(chǎn)。其中的不少模塊會產(chǎn)生溢出效應(yīng),在其他領(lǐng)域也得到應(yīng)用。例如:
無人物流中心的AGV(自動導(dǎo)引運輸車),使用車距/車速檢測和碰撞預(yù)警、智能車速控制、車輛之間的通信V2V等技術(shù),加上科學(xué)的儲位和路徑規(guī)劃,就可以進(jìn)一步提高單車速度,提升整體的可靠性和效率。
室內(nèi)的服務(wù)機(jī)器人、樓宇內(nèi)或樓宇間的短距離無人遞送、安防巡檢機(jī)器人、道路清掃機(jī)器人,使用行人檢測、路標(biāo)識別、360度障礙物檢測、車道保持等技術(shù),就可以更安全、可靠性的完成工作,同時還能實現(xiàn)更靈活的部署。
如果以人為著眼點,ADAS的一些檢測和預(yù)警功能,應(yīng)該也可以幫助行動障礙、視覺障礙的人,更安全、自如的出行。
自動駕駛使用了攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、慣性傳感器等傳感器。
這些傳感器在車輛上使用,需要創(chuàng)新性的解決一些問題:滿足車規(guī)。傳感器需要能夠在-40℃ ~80℃溫度范圍內(nèi)正常工作,在震動和沖擊時保持穩(wěn)定工作,需要在8年的設(shè)計壽命內(nèi)保持正常、穩(wěn)定工作。
全時、全域、全天候。汽車的設(shè)計,需要考慮一年365天,一天24小時,在所有陸地道路(一般可以排除極地),在雨、雪、風(fēng)、寒、暑等各種天氣條件條件下工作。
高精度。為了能夠識別100米甚至更遠(yuǎn)的物體“是什么”,傳感器對100米以內(nèi)所有物體的感知精度需要達(dá)到厘米級別。
低時延。為了安全駕駛,從異常出現(xiàn)到采取制動或轉(zhuǎn)向動作,時延不超過0.2秒。
小型化。為了美觀和整體結(jié)構(gòu)安全,所有傳感器硬件都需要足夠小,以便“隱藏”在保險杠內(nèi)、左/右/中央后視鏡內(nèi)、前/后擋風(fēng)玻璃旁等位置。
低成本。成本方面沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn),但7萬美金一個的傳感器,顯然是無法大規(guī)模商用的。
很多行業(yè),時延僅僅意味著體驗:做了一個操作之后,多久會得到反饋。快當(dāng)然體驗很好,做不到也沒啥大影響,用戶通常會選擇再操作一次。
汽車行業(yè),時延是安全性的要求——100米范圍出現(xiàn)異常,到傳感器感知到圖像,到程序分析圖像識別出異常,到程序決策需要采取制動動作,到指令發(fā)到制動系統(tǒng)——整個過程需要在0.2秒之內(nèi)完成,超過了就是事故。(太過靈敏導(dǎo)致頻繁制動,這倒是體驗問題了)
很多行業(yè),公布的時延指標(biāo)是一個平均值,時延0.2秒,意味所有操作的時延是一個正態(tài)分布,分布最密集的區(qū)間在0.2秒附近。
但汽車行業(yè),時延0.2秒,意味著幾乎不允許有超過0.2秒的例外,每次處理都要在0.2秒內(nèi)完成。
所以,在網(wǎng)聯(lián)優(yōu)先的擁躉為5G網(wǎng)絡(luò)5ms的延時興奮時,單車智能的支持者只關(guān)心:究竟在99.99999%的情況下,時延被控制在什么范圍內(nèi)?
車用傳感器在可靠性、性能、精度方面的要求遠(yuǎn)超一般民用產(chǎn)品,對尺寸、成本則要求是民用級別的,而車載市場又是公認(rèn)的巨量市場,這有力的推動了相關(guān)傳感器尋求顛覆性的解決方案。最典型的是激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)。
激光雷達(dá)最大的問題是成本,目前是尋求用固態(tài)激光雷達(dá)替代機(jī)械激光雷達(dá),把成本降到2000美金以下,最新的車規(guī)級產(chǎn)品已經(jīng)可以做到數(shù)百美金。
毫米波雷達(dá)最大的問題是遠(yuǎn)距離的探測精度,目前主要是從算法和更高頻段兩個方面,最新的探測精度已經(jīng)可以做到5厘米甚至1厘米以內(nèi)。
低成本、高精度的傳感器在其他領(lǐng)域也有發(fā)揮空間,例如:
在臥室、病房、衛(wèi)生間等不適合部署攝像頭的區(qū)域,使用毫米波雷達(dá)探測生命體,當(dāng)精度足夠時,通過體態(tài)和體征可以實現(xiàn)識別身份,起到監(jiān)護(hù)、安防的作用。
服務(wù)、遞送、物流等機(jī)器人,有不少已經(jīng)使用了激光雷達(dá)的SLEM特性,讓機(jī)器人的部署更快捷、靈活。
測繪、遙感、大氣監(jiān)測這些原本非民用的領(lǐng)域,使用激光雷達(dá)后數(shù)據(jù)獲取成本降低,有機(jī)會出現(xiàn)針對農(nóng)林漁業(yè)、旅游和其他民用領(lǐng)域的服務(wù)。
無人機(jī)植保、交通行為監(jiān)測等領(lǐng)域,毫米波雷達(dá)的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍。
目前自動駕駛涉及的傳感器、深度學(xué)習(xí)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、通訊、模擬和路測等技術(shù)。
深度學(xué)習(xí)是最大的短板,涉及的芯片、算法架構(gòu)、訓(xùn)練框架等方面,國內(nèi)缺失的比較多。這個方面主要是技術(shù)型公司的機(jī)會。
其他方面,美國雖然有比較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢,但并未壟斷,國內(nèi)技術(shù)并不落后,部分細(xì)分賽道有和頭部公司同等級的量產(chǎn)能力。技術(shù)型、產(chǎn)品型公司都有機(jī)會。
自動駕駛有幾個專屬的細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域:
訓(xùn)練庫和仿真駕駛平臺。自動駕駛產(chǎn)品的測試不是只依賴路測,頭部企業(yè)在實驗室仿真測試的里程,數(shù)百倍于路測里程。這個領(lǐng)域還沒有專業(yè)玩家,但是一個商用的訓(xùn)練庫和仿真駕駛平臺,對自動駕駛的成熟很有幫助。
高精地圖。自動駕駛的定位、導(dǎo)航依賴高精地圖。這個領(lǐng)域已有先行者,但是構(gòu)建高精地圖的工作量非常大,可以容納更多的、不同地域、完成不同工作的參與者。
V2X。自動駕駛最終會更安全、更高效,原因之一就是因為V2X讓車輛有了“上帝視角”。國內(nèi)傾向于采用3GPP的V2X規(guī)范,這個規(guī)范目前還在制定階段,相應(yīng)的商用產(chǎn)品大約會在2022年發(fā)布。規(guī)范主要由各國電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會、汽車工程學(xué)會、通信設(shè)備制造商、整車制造商參與制定。其他企業(yè)目前保持跟進(jìn)即可。
圖片來源:2019中國人工智能產(chǎn)業(yè)白皮書(德勤)
雖然完全自動駕駛還沒有那么快顛覆我們的出行,但是在追求自動駕駛的過程中實現(xiàn)的功能,比如主動緊急制動、自適應(yīng)巡航、車道保持、AR導(dǎo)航、自動泊車等,還是實實在在讓駕駛更輕松了。
未來自動駕駛將以“潤物細(xì)無聲”的姿態(tài),從看得見、看不見的地方,逐漸滲透進(jìn)人們的工作和生活。
人們可能很快會在交通樞紐、景區(qū)、園區(qū)等場所體驗到自動駕駛,在工作中用到自動駕駛的技術(shù)減輕工作強(qiáng)度、提高安全性。
在這個過程中,消費者對自動駕駛的技術(shù)會從最早的好奇,最終走向信任。
在自動駕駛的發(fā)展過程中,政府將起到非常關(guān)鍵的作用。試驗場的建設(shè)是自動駕駛商用的必要條件,法規(guī)的建立和完善是自動駕駛應(yīng)用的基礎(chǔ)保障。這些方面中國都比較有優(yōu)勢。