目前提高自動駕駛安全性主要是靠對軟硬件系統(tǒng)進行全面、深入、科學的測試與完善;采取完備的多級運行監(jiān)控、安全評估、預警和及時干預措施;有效實現(xiàn)車路協(xié)同,擴大車輛的感知范圍、提升運算能力以及優(yōu)化軟硬件的冗余設計。
【資料圖】
近日,據國外媒體報道,美國麻省理工學院的工程師提出,可以通過引入一個混合系統(tǒng),來解決當前自動駕駛存在的一些安全性缺陷。在這個混合系統(tǒng)中,自動駕駛車輛可以自行處理一些簡單場景的操作,比如在高速公路上的巡航,同時將更復雜的操作轉移給遠程操作員。
“自動駕駛的安全性工作,就是從技術上采用一些安全機制和安全措施,逐漸把自動駕駛的風險降到一個合理且可接受的狀態(tài)?!碧旖虼髮W無人駕駛汽車交叉研究中心主任謝輝說。
當前,安全性仍是自動駕駛領域最迫切需要解決的難題之一。相關企業(yè)及研究機構等為了保障自動駕駛的行車安全,探索出了許多方法,相關標準及安全體系的建立,也在一定程度上提高了自動駕駛的安全性。然而,當前的自動駕駛仍然不能讓駕駛員安心地放開方向盤。想要車輛在公路上“自”由馳騁,仍需更多探索。
這些技術為自動駕駛保駕護航
天津大學機械學院博士生王彩梅介紹,自動駕駛車輛利用慣導、攝像頭和雷達等感知設備,可以對車輛的位姿及其周圍環(huán)境進行實時監(jiān)測和預測,并根據完善的安全指標體系,對車輛當前的安全性進行實時評估。
當車輛行駛安全評估結果為低安全性時,自動駕駛車輛可以通過發(fā)聲或震動等方式發(fā)出預警信號,提醒車上人員,當遇到突發(fā)情況時,系統(tǒng)無法自動處置,保障行車安全,便會要求人工干預。
“當自動駕駛系統(tǒng)檢測到當前情況不適合自動駕駛,或人類駕駛員認為當前的駕駛情況較為復雜,需要拿回駕駛權時,可以隨時接管車輛,以保障車輛行車安全。”王彩梅說。
域控制器軟硬件及感知、決策、規(guī)劃、控制算法是自動駕駛系統(tǒng)的核心,其安全性對自動駕駛車輛尤為重要。車載安全系統(tǒng)通過實時查詢域控制器的軟硬件運行狀態(tài)、評估各算法運行的合理性和安全性,及時發(fā)現(xiàn)已經出現(xiàn)或可能存在的問題,確保“駕駛大腦”始終處于安全運行狀態(tài)。
“感知算法需要依賴大量的數據進行訓練和推斷,因此數據的安全性是非常重要的,需要考慮數據來源、傳輸、存儲等環(huán)節(jié)是否存在漏洞?!碧旖虼髮W機械學院博士郭帆介紹,針對感知算法存在的漏洞和缺陷,可以采用監(jiān)測和檢測技術來識別,或者采用修復和升級技術改進算法和模型。
郭帆表示,要考慮決策、規(guī)劃算法在各種交通場景和復雜環(huán)境中的應對能力,通過對決策、規(guī)劃算法進行干預和迭代改進,可以減少潛在的安全風險,提高系統(tǒng)的安全性。
控制算法則是自動駕駛的“手腳”,其性能直接影響著車輛行駛的安全。為此要進行控制算法安全度評估,包括在極端的傳感器故障、通信故障等情況下,算法是否能夠正確處理并確保車輛的安全等,并根據安全度評估結果對算法進行優(yōu)化和調整,增加安全約束等干預。
此外,軟硬件冗余技術也是一種用于提高自動駕駛系統(tǒng)可靠性和容錯性的技術手段。它包括在系統(tǒng)設計中引入額外的軟件或硬件組件,備份主要組件的功能,以便在主要組件出現(xiàn)故障時,備用組件可以接管并保持系統(tǒng)的正常運行。
混合系統(tǒng)與平行駕駛技術類似
“此次美國麻省理工學院工程師提出的混合系統(tǒng),實質上類似于平行駕駛技術?!敝x輝介紹。
平行駕駛技術是新一代的云端化網聯(lián)自動駕駛技術,通過充分利用數字化及信息化資源,將云端、道路及車輛上的信息無縫銜接,利用平行視覺與感知、平行學習、平行規(guī)劃和平行控制等關鍵技術,把智能車、管控平臺及駕駛模擬器實時連接起來,使智能車的自主駕駛行為變得可測、可控,提高了車輛系統(tǒng)對環(huán)境的快速反應能力,提升自動駕駛行車安全性。
當然,為了保證平行駕駛技術的安全性,還需要為車輛配備高精度傳感器和設置感知算法,實現(xiàn)全方位精確感知;車輛內部的計算機系統(tǒng)要能夠準確做出駕駛決策,相應算法必須經過大量數據的訓練和優(yōu)化,以高效判斷車輛行駛路徑、速度和操控方式。
此外,當車輛遇到復雜場景或緊急情況時,遠程操作員可以接管車輛控制權,利用實時視頻和數據傳輸與車輛進行通信,并提供合理的駕駛干預,確保車輛安全應對各種復雜駕駛情況。這種遠程監(jiān)控和操作機制可以彌補自動駕駛系統(tǒng)在處理復雜情況方面的局限性,進一步提高駕駛的安全性。
“但這種方法并不能從根本上消除自動駕駛的安全問題?!敝x輝認為,比如遠程操作過程中的通信風險,特別是通信時延和外力入侵,都是難以克服的安全隱患。
自動駕駛還需消除技術隱患
“自動駕駛汽車正常行駛時能夠有效避免人類駕駛中80%的交通事故?!苯?,中國汽車技術研究中心有限公司、同濟大學、百度三方聯(lián)合發(fā)布《自動駕駛汽車交通安全白皮書》,通過權威的技術論證與真實的自動駕駛事故進行對比分析,給出了上述結論。
這增強了駕駛員把駕駛權交給汽車的信心。不過目前感知與規(guī)控算法的不完備性,以及復雜硬件系統(tǒng)的不可靠性,仍是自動駕駛汽車安全性行駛的主要隱患。
“畢竟,當前的自動駕駛系統(tǒng)跟人腦相比還有很大差距。尤其是學習能力以及安全風險下的經驗直覺,極端情況下高水平駕駛員的經驗和下意識操作,都是計算機算法所不具備的?!敝x輝說。
謝輝認為,目前提高自動駕駛安全性最現(xiàn)實的方法,主要是依靠對軟硬件系統(tǒng)進行全面、深入、科學的測試與完善;采取完備的多級運行監(jiān)控、安全評估、預警和及時干預措施;有效實現(xiàn)車路協(xié)同,擴大車輛的感知范圍、提升運算能力以及優(yōu)化軟硬件的冗余設計。
在硬件方面,應采用更為先進的傳感器、處理器、通信和電源等硬件組件,以便使無人駕駛汽車更全面、精確、可靠地感知、決策、控制和通信。同時,還應加強硬件系統(tǒng)的可靠性和安全性設計,以便更好地應對各種故障和異常情況。
在軟件方面,應采用更為智能、高效、穩(wěn)定的決策和控制算法,例如深度學習、強化學習、模型預測控制等技術,以便使無人駕駛汽車更準確、安全地預測、規(guī)劃和執(zhí)行行駛任務。同時,還應加強軟件系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性設計,采用形式化驗證、安全測試、漏洞修復等技術,保障無人駕駛行車安全。
在自動駕駛領域,完備的多級監(jiān)控系統(tǒng)通常包含傳感器層級、感知層級、規(guī)劃層級、控制層級、安全監(jiān)控層級。完備的多級監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地提高自動駕駛車輛的安全性和可靠性,防止意外事故的發(fā)生。
此外,還可以采用車路協(xié)同技術,通過車輛和路側設施之間的通信和信息交換,實現(xiàn)車輛和道路環(huán)境的協(xié)同,從而提升車輛的感知范圍和運算決策能力。
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