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新2备用网址(www.22223388.com):自动驾驶手艺是要改变天下,照样要拯救生命?自动驾驶的平安风险及化解之道

admin 科技 2021-07-15 62 0

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2018年,一辆Uber自动驾驶测试车(AV)在自动驾驶模式(L4以上)撞倒一个横穿马路的行人Elaine Herzberg,导致行人殒命,为白热化的自动驾驶竞逐结结实实泼了一盆冷水,也确实打开了OEM、Tier1和Tier2的视野。人们不禁要问,自动驾驶(AD)手艺是要改变天下,照样要拯救生命?整个行业最先意识到,实现自动驾驶将会比预期的庞大得多,且需要数十年才气到达真正的自动驾驶。

目的是平安而非自主

已往五年里,关于自动驾驶和移动性未来生长的种种炒作使我们一最先就没有意识到自主性是以平安性为基础。新冠的大盛行为汽车行业缔造了充满挑战的环境,也辅助我们重新关注了最主要的问题。

Sense Media Group董事总司理Rob Stead以为,自主原本是平安的副产物,目的是制造出最平安的汽车,而在预设情形下它将是完全自主的,由于电脑比人更善于驾驶。

Rob Stead他信托,平安性始终是一个伟大的挑战,纵然在预算似乎有限的繁荣时期也是云云。在工程界,最近人们越来越清晰,无人驾驶确实异常异常难题,往后解决最后5%的手艺挑战可能比以前想像的要慢。

简直,汽车OEM、羁系单元和消费者都希望蹊径变得更平安,只管在汽车制造业的某些领域存在压力,但令人鼓舞的是,平安设计仍然是重中之重。他一直在说,要害是要集中精神逐步改善先进驾驶辅助系统(ADAS),这与我前不久揭晓的文章不约而同。

Robert Stead以为,平安性有许多方面,然则若是我们专注于ADAS,则主要涉及感知的三个方面:一是改善感测器功效并最佳化图像品质;二是实现稳健性,确立系统冗余、SOTIF(预期功效平安性)和连续开发方式;三是监控和实时评估系统性能,领会退化途径和影响。

他现身说法地说,路上已经有了一些惊人的手艺,去年他的汽车举行了更新,有了自动紧要煞车系统(AEB)的体验,「可以自信地说它远远胜过人类可以阻止的任何事故。」

有研究解释,系统有时可能无法到达预期性能,因此,ADAS显然仍在开发中。而且,仍有许多ADAS元素仍处于研发阶段,尚未部署在路上。

ADAS的作用是起劲拯救生命,透过其性能,我们可以改善客户停当的ADAS,并在今天发生真正的影响,而这要早于各品级自动驾驶车辆的部署。

实在,纵然ADAS也是电脑视觉的最尖端。高速、高风险、多种感测器模式——需要思量许多零组件和许多外部因素。它异常庞大,因此开发壮大的ADAS功效现实上是对资源的更有用行使。

然则,这是一个很大的目的,必须在未来需求和平安战略的靠山下完成。无论是特斯拉这样的老牌厂商照样Zoox这样的试商期品牌,传统OEM与新型汽车OEM之间最大的分歧在于,新厂商不受传统电子和软体平台的限制。随着ADAS越来越多地毗邻在一起提供完整的平安画面,越来越需要透过使用通用软体平台和连续开发方式来举行这项事情。这是特斯拉运作方式的焦点,但对许多OEM而言,这是一种典型转变。

好新闻是,这种情形正在发生,主要OEM已在这方面举行投入。一旦这种方式成为主流,我们将看到平安功效以更高的速率生长。

无论是阻止碰撞、确保交通顺畅,照样Roborace(机械人赛车)之类的赛车运动环境中,都有许多有趣的研究正在最佳化数位驾驶的行为。也许不久这些希望就会整合到ADAS平安功效中。

Robert Stead指出,从市场角度看,推动这些手艺需求的要害之一就是将平安性作为一项理想功效。若是市场需要,行业将紧随厥后。纵然是美国的肌肉车(美制双门大马力高性能跑车)买家,正面的雷达面板也会给他们留下深刻的印象,这将有助于他们阻止撞车,Volvo等品牌已经在平安方面树立了多年的声誉。「我信托,进入L5的选手会有所作为,但现在一切都与ADAS有关。」

削减人机介面认知肩负

你知道什么车致死事故最常发生?是重型车辆。在伦敦,只管重型车辆不到总交通量的4%,但却造成了50%以上的弱势蹊径使用者(行人和骑自行车的人)殒命。其主要缘故原由有两个:缺乏直接可见性和认知超负荷。

透过介入新兴电动汽车OEM Volta Trucks的Volta Zero货车设计,让Astheimer Design意识到了提高驾驶警醒性的主要性。该公司一直致力于汽车、船舶、家具和消费电子等多个领域的设计咨询。

16吨全电动卡车Volta Zero

人机介面(HMI)不仅毗邻了驾驶和汽车,而且将驾驶与外界联系起来。风险在于驾驶会因功效而涣散注重力,而错过主要的驾驶讯息。

Astheimer Design首创人和Volta Zero首席设计师Carsten Astheimer以为,「认知超载是一个大问题。我们需要确保ECU(电子控制单元)和CAN(控制器区域网路)系统能够以最清晰、最简朴的方式读取准确的讯号并显示讯息,无论是触觉、音讯照样视觉。」

Carsten Astheimer

Volta Zero专为市区内配送而设计,接纳以驾驶为中央(驾驶在中央位置)的设计,降低的驾驶室可以最佳化视线高度并最大化直接视野,使驾驶、弱势行人和骑自行车的人都能从该车辆的平安性获益。

Carsten Astheimer说,另有另一个方面要思量,纵然用者需要领会自己汽车的智慧水准,以保持对蹊径使用者及其周围环境的警醒性。他说:「透过使产物越来越平安,可以使驾驶远离正在做的事情。在车辆上增添自主性,可以通过简朴的事情来辅助驾驶,然则这可能使难题的事情变得加倍难题。随着车辆越来越多,驾驶不再专心。」他强调:「至关主要的是,感测器及其回馈讯息能够辅助驾驶保持对正在发生事情的意识,而不是仅仅从外界吸引他。」

Volvo汽车公司手艺主管Paul-Henri Matha说,「我们以平安为目的开展营业。我们的客户需要平安,而我们只能使用感测器来确保平安。因此,我们需要用感测器制造出漂亮的汽车。」这就是人们说的「使平安变酷」。

Paul-Henri Matha

回到开头的案例

虽然Elaine Herzberg之死不会阻挡天下继续向自动驾驶未来进发,但它确实给了我们一个主要时机,让我们能停下来想想这起悲剧为何会发生,又能从中学到什么以防止悲剧重演?

除了Uber软体、不专心的平安驾驶,不能不说夜间微弱的光线是使感测器难以尽早发现行人并让系统做出反映的主要因素。以是,感测器仍有待改善。

事故瞬间的画面 

只管来自美国国家公路交通平安协会(NHTSA)的数据解释,在没有路灯的漆黑条件下发生的行人殒命人数要多于日间,作为尺度或可选功效,2018年前售出的大多数新车(56 %)也装备了有行人PAEB(行人自动紧要煞车)和ADAS,然则,现在由平安组织和设计实行的测试协议(如Euro NCAP、NCAP和IIHS等)在很洪水平上都没有评估在没有路灯的漆黑条件下PAEB的性能。此外,由NHTSA和美国汽车协会(AAA)举行的自力测试解释,在所思量的每种情形下,PAEB系统通常都无法在漆黑条件下珍爱行人。不外,最新行人碰撞统计数据也解释,透过改善漆黑条件下的性能,PAEB系统有时机每年拯救数千人的生命。

改善PAEB漆黑条件下性能有时机每年拯救数千人生命 

增强漆黑测试保证人身平安

为了证实可以透过实行随时可用的手艺来提高夜间PAEB性能,壮大的智慧型光学雷达解决方案提供商Velodyne Lidar将基于LiDAR的PAEB系统与围绕摄影镜头和雷达构建的PAEB系统举行了测试。测试是在日落伍一小时内,在不到1 lx的环境光照下,以驾驶控制的速率在直线轨道上以30 mph的速率举行的。在试验历程中,两辆测试车均打开近光大灯。测试中使用的牢靠儿童和成人行人虚拟目的与IIHS和Euro NCAP等组织划定的当前测试协议相容。

在每种情形下都对这两辆车举行了五次测试,或者直到车辆与目的相撞三次为止,以最洪水平地削减对目的和车辆的损害。

其夜间测试的效果支持AAA和NHTSA的发现,即基于摄影镜头和雷达的PAEB系统在漆黑条件下经常发生事故。在涉及儿童、多于一个行人、车辆拐角处的成年人,或倒在车辆前方的成年人的情形下,事故率尤为显著。相比之下,基于LiDAR的PAEB系统配备了一个Velarray LiDAR感测器,能够实时乐成住手车辆运行,进而阻止每种测试场景发生撞车事故。

Euro NCAP的VRU AEB测试协议的环境光条件光谱,框内显示了其当前的日光和路灯测试条件,以及Velodyne建议的1 lux以下夜间测试条件。

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基于LiDAR的PAEB的车辆在成年人目的重叠50%之前住手(上方);有摄影镜头和雷达的PAEB车辆撞向成人目的(下)

在夜间测试中,Velodyne的PAEB系统使用Velarray感测器和Vella™软体,阻止了在每种测试情形下的溃逃。

在漆黑条件下有路灯和近秃顶灯时,汽车2D摄影镜头和3D LiDAR发生图像的对照。 

改善弱光性能提高驾驶平安性

现在的车辆包罗大量电子内容,已成为与外界毗邻的娱乐和讯息中央。效果呢,ADAS成为主流,驾驶的注重力却越来越涣散。视觉系统是ADAS的焦点,CMOS图像感测器的重大手艺提高为其提供了支援。其中包罗的摄影镜头系统可用于自动紧要煞车、自动驾驶、视讯镜、后视镜、360°环视和驾驶监控。

对于每个终端市场来说,都有其特定于应用的需求,而单一解决方案往往不能知足所有需求。随着豪华和主流车辆继续添加更多的成像系统,如围绕视野系统(SVS)、摄影镜头监控系统和电子镜,图像感测器的需求不仅在增进,而且对其要求也在提升。其中包罗更高的剖析度、更大的动态局限(HDR)、减轻LED闪灼(LFM),在某些情形下还需要更好的弱光性能。

OmniVision Technologies产物行销司理Thilo Rausch说:「对客舱和搭客监控的需求正在加速全球汽车图像感测器市场的增进。汽车OEM不仅需要在种种光照条件下都能到达高迅速率,而且要知足高性价比要求,才气让主流车辆加载这些应用。」这些要求包罗:将HDR提升至140 dB;在整个温度局限内运行的LFM,以及更好的弱光性能。不外,在剖析度和弱光性能以及成本和像素巨细等要求之间总是要权衡取舍。

去年,OmniVision推出针对驾驶舱和搭客监控的200万像素RGB-IR汽车图像感测器OV2778。该感测器适用于汽车舱内监控成像应用程式,如监控车内包裹、无人看守的儿童及视讯 *** 等。OV2778接纳6.5 x 5.7mm车内隐藏摄影镜头的最小可行封装,最洪水平削减外观视觉影响。此外,它还提供先进的ASIL功效平安性,可作为ADAS系统的一个主要部门。

OmniVision开发的诸如拆分像素LFM、Deep Well™双转换增益和Nyxel® 近红外(NIR)等新手艺,能够解决这些挑战中的一些问题,进而知足汽车OEM不停增进的需求。Nyxel® NIR手艺可将光子吸收效率提高多达3倍,改善夜视能力,使图像感测器在弱光下看得更远、更清晰,提供最佳的图像数据,同时消耗更少的功率。这有助于在驾驶监视系统中检测驾驶注重力不集中或困倦。

夜视条件下检测驾驶注重力

今年5月,汽车行业首款搭载Nyxel® NIR手艺的图像感测器OX03A2S面世。250万像素的ASIL-B品级感测器为外置近距机械视觉应用——车身周围2公尺内的弱光甚至无光环境提供了优质的图像品质、小体积、最高的940nm近红外迅速率和更低的功耗。

Nyxel手艺接纳了全新的矽半导体架构和工艺,在940nm NIR波长下的光子效率高达40%,位居全球汽车行业前线。因此,OX03A2S能够在弱光环境下检测和辨识其它图像感测器无法捕捉的物体,进而提高平安系统的性能。

OX03A2S的夜视效果 OmniVision产物市场司理Mathew Arcoleo示意:「集Nyxel手艺和3.2微米像素于一体的OX03A2S提供了其他汽车图像感测器难以企及的业内优质弱光性能。作为汽车成像应用领域的新标杆,该感测器为需要在弱光甚至无光环境下运行的外置近距摄影镜头开启了全新的可能。」

Nyxel手艺还可透过提高迅速率提高明亮环境下的RGB图像捕捉性能。这为汽车设计师提供了很大的天真性,使其得以在日间出现高品质的NIR增强RGB可视图像,同时全天候提供高品质的机械视觉图像。

充满挑战的照明条件下Nyxel手艺的弱光性能

车载毗邻的四大障碍

汽车OEM在车载毗邻方面有四个主要障碍:频宽受限、电缆过多、距离限制和恶劣的环境。

现在,车辆中毗邻的摄影镜头、雷达、感测器及模组越来越多,毗邻显示器和ECU需要更多电缆和线束。现在,典型线束零组件重约60公斤,是仅次于发念头和底盘的重量第三的零件。为了实现新的平安性和讯息娱乐功效,汽车OEM正在追求更平安、更具弹性的高速车载毗邻。

不外,由于频宽有限,电缆太多,以及需要使用更重屏障的布线来知足EMC要求,加上布线长度限制和恶劣的环境,实现上述目的并不容易。此外,差异用例(讯息娱乐、运算和自动驾驶)更需要差其余毗邻手艺。

以卓越PHY著名,透过简朴和低成本基础架构实现弹性高速毗邻的半导体产物提供商Valens的手艺预售总监Daniel Shwartzberg示意,随着越来越多的装备装入车辆,提供更多平安功效和对自动驾驶的支援,将需要数GB的频宽、长距离毗邻和平安而有弹性的资料链路。

Daniel Shwartzberg

他说:「当今解决方案的第一个挑战是频宽壁垒,不仅在传输数据量方面,在用于ADAS或自主应用,也必须思量时间极为敏感这一事实。这也意味着守候时间要低,由于讯号延迟对于平安应用至关主要。

「第二个挑战在线束自己。今天进入汽车的电线、电缆太多了。我们正在实验从车辆周围的各个点毗邻越来越多的ECU,这固然极其难题。

「第三个挑战是现有解决方案在讯号与车辆的流传距离方面存在局限性,这直接影响了物理拓扑结构——车内ECU感测器的物理结构。

「第四个挑战是恶劣的汽车环境,包罗EMI、EMC和温度。车辆的温度颠簸异常严重,电缆在制造历程中会经老化和粗暴处置。在车辆的整个使用寿掷中,电缆都市受到振动、热循环等影响。」

9月,移动产业处置器毗邻埠(MIPI)同盟宣布了适用于汽车的MIPI A-PHY v1.0 SerDes规范,将有助于解决这些问题。

汽车的MIPI A-PHY v1.0 SerDes规范 MIPI市场和会员总监Sharmion Kerley指出,汽车平安,自动化和毗邻性方面的创新,包罗ADAS、周全的车载讯息娱乐(IVI)和自动驾驶系统,正在改变车辆的设计。未来几年内将推出的新车型将配备更多高剖析度摄影镜头、更先进的雷达和LiDAR及更多高清显示器。所有这些将取决于感测器和显示器与车载电脑之间可靠的高性能毗邻,以保证内立功效平安性。

Sharmion KerleyMIPI A-PHY v1.0是长距离串行器-解串器(SerDes)物理层毗邻埠的第一个行业尺度。MIPI成员可以使用新规范提供的点对点拓扑中的非对称资料链路,透过单根电缆提供高速单向数据、嵌入式双向控制数据和可选的功率传输。

MIPI给出的种种汽车系统中的对称和非对称数据流 

感测器退化怎么办?

感测器性能下降与汽车设计领域最要害的问题——平安性——也有着内在的联系。现在,将ADAS和自动驾驶汽车设计加入方程式中,感测器退化的主要性变得不言而喻。

这不外是个运行10年的倒车摄影镜头,要是ADAS呢? 汽车环境中感测器退化的主要缘故原由是什么呢?凭证Robert Stead的说法,感测器系统性能下降的潜在缘故原由有许多。首先,在挡风玻璃、照明装置或其他珍爱层后面的感测器外部安装位置周围会泛起磨损。

其次,虽然感测器是凭证汽车规格设计的,但由于恶劣的事情环境,它们可能会随时间推移泛起一定水平的退化。除了ADAS和自动驾驶汽车中使用的感测器和软体外,其他性能下降的潜在缘故原由还可能来自其他电子系统元件。

恶劣汽车环境中的温度和振动会导致感测器随时间推移而退化

感测器退化可能导致潜在的错误学习,并引起性能下降。因此,下一个逻辑问题是汽车工程师若何才气实时有用地丈量感测器的退化。然则迄今为止,还没有大规模研究来确定系统退化的水平和速率。

人们普遍以为,退化会发生,不是突然而灾难性的,而更像是ADAS性能的缓慢下​​降。只管云云,它确实需要量化。

虽然现代汽车配备了最先进的平安装置,但带有固有风险。一些功效在车辆的使用寿命时代并不稳固。它们会变,会退化和变异。这会影响平安性能,并可能造成和扩大内外职员的事故。AI和深度学习的损坏更严重,由于它们稀奇容易接受这些影响——人工智慧型的邪恶一面。风险是真实的,疯狂的交通工具就在路上。

一些学术机构正在将其作为研究设计的一部门。以防患于未然发现弱感测器车辆为使命的新兴公司Obsurver已最先举行试验,并正在追求扩大汽车感测器退化丈量的局限。该公司以为,所有感测器系统都市受到影响,包罗摄影镜头、雷达、LiDAR、热和超音波感测器,所有ADAS和AD系统都市受到影响,包罗经典自动平安系统、AI和基于深度学习的AD系统、L1至L5自主性等。

有助于实时预防和检测平安性降低的情形 Robert Stead弥补说:「国际自念头工程师学会(SAE International)的尺度制订事情组也正在研究这个问题。」

没完没了

毋庸置疑,感测器的性能若何与平安息息相关。鉴于篇幅所限,另有许多与感测器相关的问题没有涉及,好比感测器融合、ADAS和自动驾驶、责任敏感型平安(RSS)、机械直觉问题、驾驶政策等,有时机再聊。

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