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从乱战到决战,ADAS系统普及前夜的“未来启示录”

眼下,作为自动驾驶“先驱”的ADAS系统,已经在我们身边的汽车上越来越常见。这个曾经几年前,还只是豪华品牌顶配车型上的ADAS系统(也被习惯称作自动驾驶辅助系统),现在已经普及到了自主品牌的主力车型中。

搭载了自动驾驶辅助系统的风神奕炫搭载了自动驾驶辅助系统的风神奕炫

这就好比是若干年前的ESP系统,刚发布时甚至还不是很多合资车型的标配;但仅仅白驹过隙,现在已经没有人把ESP继续当做一个卖点了,而没有标配ESP的车型,在整个市场中更是凤毛麟角了。

附注:ESP是对“车身稳定系统”的通俗称呼,但未必所有汽车制造商的同类系统都叫“ESP”,比如丰田的这套系统就叫“VSC”。

这个巨大的前后反差,一方面得益于技术的进步,降低了自动驾驶辅助系统的制造成本;同时,诸多整车厂和供应商之间的良性竞争,也拉低了这套系统的入门门槛,使其能尽快在市场得到普及。

这就使曾经难得一见的自动驾驶辅助系统,现在越来越成为不同品牌之间“角力”的新领域。然而,对自动驾驶辅助系统开发能力的强弱差异,对供应商话语权的高低,以及技术路线图的理解不同,导致现在各家的产品竞争,更像是群雄逐鹿一般的“乱战”。

那么,一个成熟的自动驾驶辅助系统产品形态是什么样子?一个成熟的行业样态是什么样子?我们不妨背靠风神奕炫的测试团队,通过测试其新车搭载的自动驾驶辅助系统(相当于L2级),穿越500公里的无人区,来试着解答上面的两个问题。

首先,我们来简单了解一下本次测试的主角——搭载了自动驾驶辅助系统的风神奕炫。

风神奕炫的这套自动驾驶辅助系统,由德国采埃孚提供整体解决方案(对,就是那个靠生产变速箱出名的ZF)。

这套系统中,对图像的视觉分析能力,依赖以色列Mobileye公司的Q3芯片实现(单目摄像头由TRW提供),该芯片能针对黑白灰度图进行图像处理,识别出车道线和9种警示类和禁止类的标志。

而另一个重要的传感器毫米波雷达,则来自TRW(该公司已经和ZF合并),该雷达可以最远探测180米外的障碍物,并能在最窄26度、最宽60度的范围内,根据车速探测车辆前方的障碍物。

除此之外,奕炫整车还分布了12个超声波雷达,并且核心感器之间可以相互协同,以帮助车辆综合“分析”传感器得到的数据,做出决策控制。

在这些传感器的融合协作下,奕炫可以获得在车辆纵向方向上,从时速0到150km/h范围内的主动控制能力:这包括车辆可以自动跟随前车减速至停止,并在3秒钟内重新启动;以及时速不超过80km/h的AEB功能。

Tips:为了安全起见,驾驶员能设定的最高速度只能达到130km/h,且首次启动车速需要达到30km/h以上。

在车辆的横向方向上,奕炫的自动驾驶辅助系统可以帮助车辆在时速不超过130km/h的前提下,控制车辆在车道线内行驶;这包含识别实线和虚线,以及车辆在时速60以下可依靠单车道线控制车辆行进方向。

在实际测试过程中,奕炫的这套自动驾驶辅助系统表现都很出色,除了当车辆以稍低速度行驶时,由于车辆发动机和变速箱的匹配特性,让奕炫在该系统控制下的加速过程显得不那么线性之外,一旦车速超过40km/h以后,车辆在横向和纵向的控制上,就显得成熟老练多了。

可以说,在摆脱了城市的拥堵,进入一个交通情况比较顺畅的环境下,依靠自动驾驶辅助系统且在驾驶者“监管”下的奕炫,从外部驾驶风格上表现得十分像一个“老司机”,充分体现出这个系统在当下最大的价值所在——驾驶员降低了长途驾驶的工作强度,此外也提供了实时不缺席的安全保障。

所以,此次把奕炫的自动驾驶辅助系统选在长达500公里的无人区高速公路上测试(社会车辆相对少很多了),确实是“有的放矢”的场景测试。

但是,任何眼下任何一家的自动驾驶辅助系统,其实都不完美,哪怕就是像宝马这样把系统做到更高水平的制造商,在该系统实地工作时,也会有很多方面体现出了可以进一步优化的空间。

下面,车云菌就根据在测试奕炫这套自动驾驶辅助系统过程中发现的问题,简单分析一下类似系统在未来有哪些可以进一步优化的方面。

1、算法和技术方案对使用场景的局限性

眼下,绝大多数的自动驾驶辅助系统,都依靠摄像头和毫米波雷达的融合来进行决策控制,这条技术路线图和算法的局限,其实给类似驾驶辅助系统限定了比较狭窄的使用场景。

第一条是关于算法的、就像之前提到的,奕炫在低速时开启驾驶辅助系统之后,纵向控制不那么线性的问题,其实就源于该系统对于自己和前车之间的距离过于敏感,总想刻意地把这个距离维持在一个相对精确的值上,这也就导致系统控制的表现,和一个老司机对“距离”相对更加坦然的控制,有本质的区别。

第二条是关于技术本身的,由于眼下的自动驾驶辅助技术,都依靠传感器探测前车的物理位移来辅助自己做控制决策,这就意味着自己相对前车的动态变化,总是有一个迟滞

此时,以一个开启了自动驾驶辅助功能来进行系统控制的车队为例,假设第一辆车轻轻踩了一脚刹车、这个减速特征在第二辆那里会出现一个迟滞,在第三辆那里会出现一个更大的迟滞。

如果车队足够长且头车的速度并不能恒定保持一个精确值(比如受到横风或者路面起伏的影响),那么这个迟滞被一辆辆车依次放大之后,在最后那辆车里会呈现一个波浪状的速度变化曲线。

这就好像你拿着一个长长的软弹簧,然后上下不断地抖它一样,弹簧下部的位移幅度永远大于你手握的弹簧头部的位移幅度;

而且,如果你的抖动频率正好等于这个弹簧自身的共振频率,那么会有那么一刻,弹簧下部会狠狠地撞到你的手上,整个弹簧会呈最大压缩状,在现实中,这种情况发生概率极低,但当ADAS系统被广泛采用之后,这个概率也不可被忽视。

自动驾驶辅助系统开启后,比较正常的驾驶状态自动驾驶辅助系统开启后,比较正常的驾驶状态

所以,在未来,以摄像头和雷达传感器为决策依据的技术路线图,一方面要优化自己的软件算法,使其能胜任城市拥堵环境的挑战(其实这个难度很大),另外一方面,还要普及V2V技术,以弥补眼下技术无法解决的问题

2、人机交互永远是技术的核心

眼下,虽然自动驾驶辅助系统实现了在汽车上的普及,但是根据车云菌的使用体验,这个功能可以说是达到了可以用的水平(对大多数市售产品来说),并且部分达到了好用的程度(比如奕炫这款),但还没有一家做到“让消费者乐于使用”的水平。

从“可以用”或者“好用”到向“消费者乐于使用”冲刺的这个过程中,起到决定性作用的,就是这个系统的人机交互设计是否合理,比如说眼下奕炫这套自动驾驶辅助系统就存在几个可以优化的地方:

第一个是系统启动的流程必须简洁。

车云菌测试过,这套系统在离开高速公路的服务区,然后开启驾驶辅助系统并达到我理想的工作状态时,一般需要5到10秒的时间,并且还需要我分心去看仪表盘上显示的数字。

首先你需要先通过【按键1】来启动自动驾驶辅助系统,然后通过长按【SET】按键,调整目标车速从实时车速设定到120km/h的标准时速。

此时,就出现了一个矛盾,如果你启动系统的时候车速较低,那么以5km/h为单位进行跳跃,从实时车速设定到120km/h的目标车速,你需要比较长的时间,并且还必须关注仪表盘上那个小小的速度显示;如果,你启动系统的时候车速较高,那么你在维持车速的时候,因为车速较快,分神给系统后带来的风险就更大。

所以,一个好用的驾驶辅助系统,必须尽可能地降低系统的学习难度,同时大大减轻系统启动时的操作步骤,并提高操作的准确性。为此,不妨像驾驶模式一样,给用户设计几个可以自定义的情景模式,以实现功能的“一键启动”。

第二个就是系统和驾驶员之间的沟通必须直观且易懂。

就拿奕炫这套系统来说,其跟车车距的设定,在功能设定界面上可以看到,但是在功能的工作界面上就看不到(上面的动图)。

此外,奕炫的仪表盘对比度不够,在内蒙古的大太阳下,不但仪表盘上会反光,而且整个仪表盘的显示发灰,这就使整个系统的工作界面看起来不太清晰,这也就给系统警告层面留下了隐患。

第三个就是系统对驾驶员的警示和警告,必须清晰且万无一失。

之前说过,奕炫的仪表盘显示对比度不够高,这也就使系统检测到驾驶员没有把手放到方向盘上超过15秒之后,初期提供的仪表盘视觉警示很难被检测到(发生了很多次没看到仪表盘警示的情况)。

经过对比度处理之后的仪表盘显示效果经过对比度处理之后的仪表盘显示效果

在视觉警告没有起到效果之后,奕炫的自动驾驶辅助系统会响起警示音,来警告驾驶员接管方向盘。但是,如果驾驶员此时专注于和别人聊天,或者做其它的事,比如听音乐什么的,也很难听到警告音。

不止一次,在副驾驶席上坐的教练提醒我去接管方向盘,此时我才注意到在音乐中夹杂的报警音。所以,在车云菌看来,这套自动驾驶辅助系统给驾驶员提供的信息,如果涉及到驾驶安全的,必须多维度,多强度地顺序提醒,必要时甚至必须通过强刺激:比如座椅震动、内部照明灯闪、关闭音乐甚至提高警告音等方式,去提醒驾驶员

最重要的是,这套系统工作的时候,一定程度上会“诱导”驾驶员“犯困”,所以在车云菌看来,自动驾驶辅助系统和驾驶员疲劳监控系统必须绑定!否则这套为了安全而设计的系统,倒有可能起了反作用。

在明年,根据采埃孚工程师透露的信息,奕炫这套自动驾驶辅助系统或将增加角雷达传感器和冗余控制器,从而实现通过转向灯来主动变道的功能。但车云菌看来,眼下这套系统要做的不单单是功能的增加,而是把这套采埃孚的系统和奕炫的整车控制系统,更好地融合起来

自动驾驶辅助系统和车辆本身控制系统的“割裂”,不单单对奕炫来说存在这个现象,也是眼下很多搭载了自动驾驶辅助系统的产品(无论其技术是自主研发还是采购自供应商),都广泛存在的一个根本问题。

眼下,包括东风、上汽等自主品牌,一方面在采购供应商的成熟产品,另一方面也都在自主研发这方面的技术。因为所有人都知道,依赖供应商实现自动驾驶功能,意味着永远都摸不到最核心的技术,并且在产品升级换代、个性化定制和与系统融合等方面,还要高度受制于人

相比之下,蔚来这种预算更少且只允许一次冒险的新品牌,干脆就直接采用了从头直接自主研发该系统(蔚来的自动驾驶辅助系统叫NIO Pilot)的策略,这样虽然眼下的成本高一些,但是在长远来看,则具备更高的灵活度和自主程度

这是典型的危险驾驶方式,请勿模仿这是典型的危险驾驶方式,请勿模仿

不过,这两个自动驾驶的路线图,都受制于一个现实因素的制约,就是整个大环境对于自动驾驶技术的支持程度。

事实上,如果所有的自动驾驶功能都依赖于车辆本身来实现,整个社会在实现自动驾驶的大方向上,会浪费大量的资源,因为每辆汽车都会成为“大量传感器的搬运工”,冗余且繁杂的硬件设备,会成为汽车上一个不可忽视的累赘,这与未来高效出行的理念是相互违背的。

所以,在车云菌看来,自动驾驶技术普及的社会,无疑是一个美好且必然是实现的未来。但这要求整个行业的参与者,包括制造商、互联网企业、通信服务商和传统供应商,都必须遵循一个标准化的技术和通信基础(也就是游戏规则)。

在这个游戏规则的框架之下,参与游戏的各方会更紧密高度地合作在一起,比如共享一部分数据(比如像大众和福特结盟),并且给对方提供更大的、个性化的开发空间。这意味着整个汽车行业的游戏样态,会发生一个显著的变化,甚至为此不排除会出现一波兼并重组浪潮。

可以说,之前一直强调整车厂要能对消费者的个性化需求进行个性化订制,但是在车云菌看来,供应商对整车厂的个性化需求进行个性化定制(尤其是涉及软件层面),才是应当在行业内最先实现的。

车云小结:

眼下的自动驾驶辅助系统,或者是一些品牌称之为的ADAS系统,可以算是一个在功能层面的“成熟系统”,但是,却绝对不是一个“人性化的好系统”

现在,整个业内的系统应用环境,都是需要驾驶者去学习系统的习惯,但是参考现在数字技术发展的趋势,未来应当是系统适应人类的使用习惯。手机操作系统的发展趋势,就是一个很好的例子。再好的硬件设备如果没有一个好的人机交互设计来支持,最后也没法在用户层面获得大量认可。

仅仅是为了测试,主动激活系统告警而已,用户在使用该系统的时候,要始终保持对方向盘的控制仅仅是为了测试,主动激活系统告警而已,用户在使用该系统的时候,要始终保持对方向盘的控制

因此,汽车软件层面,需要一场彻底的、自下而上的“革命”,工程师应当把选择权还给驾驶者,灵活好用的系统和一个安全的系统是并不矛盾的。这意味着任何一个汽车设计师和工程师,都需要深刻认识到任何一个驾驶者之间,都是深刻地存在不同的,一些功能的灵活与否,并不是一个“开与关”这么简单

眼下像一些具备互联网思维的汽车品牌存在的原因,就是它们引入了互联网行业的用户思维和用户使用场景等分析工具,把产品做得更加亲民,从而在一个细分领域上超越了传统汽车制造商。

为了保证未来的战略优势,无论是东风风神这样的自主品牌,还是实力更强的合资品牌,都需要引入跨界思维和经验,从数字IT、网络游戏、时尚家具和消费品领域寻找优秀的设计思想,让自己的工业产品和数字产品,更贴近用户场景。

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