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致力于成为驾驶经验丰富的老司机 Waymo 自动驾驶解读

2018-04-16     来源:新出行
说到自动驾驶,就不得不提谷歌旗下的这家自动驾驶公司 Waymo了。这家此前用克莱斯勒 Pacifica作为自动驾驶测试车、并且累计测试里程突破 800 万公里。前阵子还和捷豹达成合作,将采购 2 万辆 I-PACE 加入旗下的自动驾驶车队。到底它的自动技术厉害在哪里?这次我们来聊聊。

Waymo 是什么来头?
Waymo 实际上就是谷歌旗下无人驾驶汽车项目一个独立的公司,按照官方的说法,Waymo 公司名所代表的是“A new way forward in mobility”(未来新的出行方式)。在此前国外知名咨询公司 Navigant的一份新报告中显示,Waymo 在目前全球的自动驾驶公司中排名第二,仅次于通用汽车。


Waymo 的前身其实就是谷歌的自动驾驶测试项目,早在 2009 年谷歌就开始进行自动驾驶车的测试。正是由于谷歌的先发优势,截止到今年(2018 年) 3 月份,Waymo 宣布其自动驾驶测试车的累积测试里程突破 500 万英里(约 800 万公里),成为目前累积测试里程最长的自动驾驶公司。而作为对比,Uber 截止到去年(2017 年)12 月累计测试里程只有 200 万英里。


Waymo 的那些自动驾驶测试车
Waymo 的自动驾驶测试早在 2009 年就开始了,早期还没从谷歌独立出来。2009 年的时候采用的测试车是丰田普锐斯车型。


到了 2012 年,雷克萨斯 RX450h 加入Waymo 的自动驾驶测试车队,并开始在高速公路上进行测试。同期还邀请谷歌的员工把自动驾驶测试车当作工作用车以及周末出行用车,模拟车主日常使用环境来对自动驾驶技术进行测试。此外还在市区道路对自动驾驶技术进行测试。


2015 年Waymo 设计了一款名为“萤火虫”(Firefly)的全新车型来测试自动驾驶技术。同时“萤火虫”也是 Waymo 对未来全自动驾驶车的探索,针对各种传感器做了相应的定制化设计,并且这辆车没有方向盘也没有刹车和油门踏板。


到了 2017 年,克莱斯勒 Pacifica 插电式混动版加入 Waymo 自动驾驶测试车队,该车是由 Waymo 与克莱斯勒基于Pacifica 插电式混动版打造,能完美到将所有自动驾驶相关到传感器集成到车上,使得新车的整体造型和普通版本没有太大的区别。


2018 年 3 月 28 号,Waymo 再次牵手捷豹路虎,双方宣布将合作研发打造自动驾驶版本的捷豹I-PACE,而这也将成为 Waymo 的首款纯电动自动驾驶测试车。而且这次的数量也创 Waymo 新高,捷豹路虎一共将提供 2 万辆 I-PACE。


Waymo 的雷达、视觉和听觉三重检测自动驾驶路线 Waymo 的自动驾驶技术路线,采用的是激光雷达+视觉+听觉的三种检测路线。在一辆 Waymo 自动驾驶测试车的车身周围,遍布了包括激光雷达系统、视觉系统、雷达系统以及其它的辅助系统,它们共同构成了车辆和外界环境接触的渠道。


激光雷达系统:Waymo 的激光雷达系统主要作用是用来建立车辆周围的环境模型,能实现 360° 全景探查和监控,系统可以全天候的向周围发生激光脉冲,通过脉冲反射回来的数据来感知周围的环境,并建立 3D 模型。Waymo 的激光雷达视线范围可以达到 3 个足球场那么大。


视觉系统:视觉系统就相当于车辆的眼睛,不过与人眼最大视线范围只有 120°不同,Waymo 的视觉系统视觉范围同样可以达到 360° 全景。并且搭载的高清摄像头可以精准的识别周围物体的颜色,包括交通指示灯、施工地区、校车、应急车辆闪光灯等等;此外在低亮度的环境下也能具备较高的感知能力。

雷达系统:Waymo 的雷达系统与激光雷达系统有所不同,主要是用来感知物体及其运动,包括周围车辆的行驶速度、以及行人、单车等物体的运动趋势。此外这种波长能穿透雨滴等目标物,使得车辆在雨雪雾天气也能正常行驶。


辅助传感器系统:Waymo 的辅助传感器系统包括有音频检测系统等,可以用来检测报警声、警笛、喇叭声等等音频,提高自动驾驶能力。

能预测其它交通参与者的行为趋势 老司机般的软件设计逻辑
在了解了 Waymo 的硬件组成部分以后,我们再来看看 Waymo 在自动驾驶软件的设计逻辑方面又是怎么样的。在此前 Waymo 公布的一份自动驾驶技术报告中,将自己的自动驾驶技术归类到国际汽车工程师学会(SAE International)定义的 4 级自动驾驶中,若遇到任何系统故障,Waymo的技术可实现车辆的安全停靠,将安全风险降至最低。
美国汽车工程师学会 (Society of AutomotiveEngineers) 给出的自动驾驶评定标准:

L0:无自动驾驶,由人类驾驶员全权操控汽车,可以得到警告或干预系统的辅助;

L1:驾驶支援,通过驾驶环境对方向盘和加减速中的一项操作提供驾驶支持,其他的驾驶动作都由人类驾驶员进行操作;

L2:部分自动化,通过驾驶环境对方向盘和加减速中的多项操作提供驾驶支持,其他的驾驶动作都由人类驾驶员进行操作。

L3:有条件自动化,由自动驾驶系统完成所有的驾驶操作。根据系统要求,人类驾驶者需要在适当的时候提供应答。

L4:高度自动化,由自动驾驶系统完成所有的驾驶操作。根据系统要求,人类驾驶者不一定需要对所有的系统请求做出应答,包括限定道路和环境条件等。

L5:完全自动化,在所有人类驾驶者可以应付的道路和环境条件下,均可以由自动驾驶系统自主完成所有的驾驶操作。

在 Waymo 的自动驾驶技术中,得益于强大的硬件能力,车辆能对道路、以及其它交通参与者(例如普通车辆、自行车、摩托车、行人等)进行精准识别,同时还能通过大量不断的场景化测试对这些行为进行下一步动作的预测,并作出预防性的准备路线规划。


比如在遇到前方有行人、单车或者摩托车时,Waymo 的自动驾驶车会判断前方的行人是否会突然冲出马路、单车是否会突然停车、摩托车是否会突然转向等等这些行为,并规划好相应的路径随时做好准备。


这种“防御式”自动驾驶是 Waymo 的一个重要亮点,也是 Waymo 自动驾驶车辆通过大量不同环境的路测来积累各种场景数据并作出应对方案,道理也跟人为驾驶中我们常说的老司机雷同。老司机驾驶技术好就是通过长时间的驾驶积累经验,而其中最重要的技能便是能提前预判。


又例如另一种情况,遇到前方有车道封闭,Waymo 自动驾驶车会提前预判到前方的摩托车可能会变道,于是 Waymo 自动驾驶系统便会提前规划好路径,给前面的摩托车留出变道的空间,防止意外的发生。

在 Waymo 此前公布的自动驾驶报告中,将以上这一系列自动驾驶逻辑总结为“感知”、“行为预测”以及“规划软件”3 各部分。感知便是前面提到的能对道路上的其它交通参与者、交通设置、交通环境等系列元素进行一一识别和正确分类。“行为预测”便是在“感知”的基础上对其它交通参与者的行为做出正确的预判,在此基础上“规划软件”再对自动驾驶车的下一步动作做出规划,完成整个自动驾驶的全过程。
新出行点评:

目前在自动驾驶领域中,Waymo 和通用是排在前面的两位。与通用收购 Cruise 不同,Waymo 走的是通过自己开发自动驾驶硬件和软件,再和车企合作将整套自动驾驶技术集成到车上的路线,这种技术路线在未来大规模应用之后是否可行还有待时间验证,但从目前 Waymo 的自动驾驶测试进展来看,自动驾驶技术已经趋于成熟,只不过自动驾驶环境还有待提升


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