隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)正從L2級輔助駕駛到L4級高度自動駕駛演進(jìn)，在一些如高速公路上的自動巡航和車道保持、城市街區(qū)的自動泊車等常規(guī)交通場景中，高級輔助駕駛已經(jīng)表現(xiàn)非常出色。但真實世界的交通環(huán)境遠(yuǎn)比這些標(biāo)準(zhǔn)化場景復(fù)雜得多，各種突發(fā)事件、異常狀況以及極端條件會頻繁出現(xiàn)。這種復(fù)雜性催生了“邊緣場景”（Edge Cases）這一重要概念。

所謂邊緣場景，指的是發(fā)生概率極低但可能對自動駕駛系統(tǒng)帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)的特殊狀況。這些場景因其高度不確定性、復(fù)雜性和潛在的高風(fēng)險性而備受關(guān)注。近年來，各大自動駕駛企業(yè)和研究機構(gòu)紛紛加大對邊緣場景的研究投入，將其視為邁向完全無人駕駛的“最后一公里”難題。針對邊緣場景的挑戰(zhàn)，技術(shù)方案層出不窮，如多模態(tài)傳感器融合技術(shù)、強化學(xué)習(xí)算法、基于仿真平臺的大規(guī)模場景測試等紛紛被提出。但邊緣場景的復(fù)雜性并不僅僅是技術(shù)問題，還涉及行業(yè)合作、政策支持以及公眾接受度等多個層面。因此，如何系統(tǒng)性地應(yīng)對邊緣場景，成為推動自動駕駛技術(shù)發(fā)展的重要課題。

邊緣場景的定義與特征

邊緣場景是自動駕駛領(lǐng)域中一個高度技術(shù)化的概念，指的是那些超出系統(tǒng)預(yù)期、發(fā)生概率極低但對自動駕駛性能和安全性具有致命挑戰(zhàn)的復(fù)雜情況。這些場景通常發(fā)生在算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)較少覆蓋或幾乎未覆蓋的區(qū)域，也往往無法通過傳統(tǒng)的規(guī)則邏輯或模型預(yù)設(shè)進(jìn)行有效應(yīng)對。從技術(shù)角度看，邊緣場景是自動駕駛算法魯棒性和適應(yīng)性的試金石，它考驗著系統(tǒng)在面對不確定性和動態(tài)復(fù)雜環(huán)境下的響應(yīng)能力。

與普通交通場景相比，邊緣場景的主要特征是不可預(yù)測性。自動駕駛系統(tǒng)通常依賴高精地圖、傳感器感知以及行為預(yù)測模塊對交通狀況進(jìn)行建模和判斷，但邊緣場景往往打破這些常規(guī)模式。如在暴雪天氣下，攝像頭可能因光學(xué)反射和模糊失去對道路邊界和交通標(biāo)志的辨識能力，而激光雷達(dá)則可能因雪花遮擋引發(fā)信號干擾，導(dǎo)致感知模塊生成的場景信息失真。這種情況下，系統(tǒng)無法根據(jù)常規(guī)的決策邏輯作出可靠判斷。

邊緣場景的復(fù)雜性還源于其多維度的交互性。實際交通環(huán)境中，異常狀況通常并非單一變量作用的結(jié)果，而是多種因素的疊加。如在城市道路上，某輛車輛因機械故障突然停車，同時后方車輛采取緊急制動，而此時人行橫道上又出現(xiàn)一位行人橫穿馬路。這一場景不僅涉及動態(tài)交通參與者的行為預(yù)測，還包括復(fù)雜的物理交互和環(huán)境干擾。如果系統(tǒng)感知模塊對故障車輛的狀態(tài)判定不準(zhǔn)確，或者決策模塊未能充分評估行人的移動軌跡，就有可能引發(fā)嚴(yán)重的事故。

邊緣場景的另一個顯著特征是其數(shù)據(jù)稀疏性。當(dāng)前主流自動駕駛算法的核心依賴于深度學(xué)習(xí)模型，而這些模型的性能高度依賴于訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的規(guī)模和質(zhì)量。由于邊緣場景的發(fā)生概率極低，且具有不確定性，導(dǎo)致此類場景在訓(xùn)練數(shù)據(jù)中被大幅忽略或從未被考量，從而形成數(shù)據(jù)盲區(qū)。這種數(shù)據(jù)盲區(qū)直接限制了模型對邊緣場景的泛化能力，也使得系統(tǒng)在面對從未見過的極端情況時更加脆弱。

邊緣場景的典型分類

邊緣場景作為自動駕駛技術(shù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，其復(fù)雜性體現(xiàn)在多樣化的場景類別中。這些場景的分類可以從環(huán)境因素、交通行為以及技術(shù)適配性等角度展開，反映了自動駕駛系統(tǒng)面臨的多維度挑戰(zhàn)。從技術(shù)角度看，邊緣場景的分類不僅有助于明確技術(shù)研發(fā)方向，還能夠幫助行業(yè)聚焦實際應(yīng)用中最具代表性的問題。

天氣與光照條件是邊緣場景的重要組成部分。大霧、暴雨、暴雪等復(fù)雜的天氣條件，不僅會對傳感器的工作性能造成影響，還會顯著降低道路的可見性和附著系數(shù)，增加車輛控制的難度。如在強降雨場景中，激光雷達(dá)的回波信號可能因雨滴的反射或散射而大幅衰減，而攝像頭的圖像輸入則會受到模糊和光線折射的干擾。這種情況下，自動駕駛系統(tǒng)的多模態(tài)感知能力將被削弱，從而導(dǎo)致對環(huán)境建模的精度下降。而在夜間光照不足的情況下，攝像頭面臨的挑戰(zhàn)尤為突出，需要依靠紅外傳感器或補光技術(shù)進(jìn)行彌補，但這種方式在面對動態(tài)的交通場景時仍存在局限性。

交通參與者的非規(guī)則行為也是典型的邊緣場景來源。在城市環(huán)境中，行人、非機動車輛甚至動物的不確定性行為會顯著增加自動駕駛系統(tǒng)的復(fù)雜性。如行人突然從停放車輛之間穿出、騎行者逆行或橫穿馬路，甚至一些寵物在無規(guī)律運動的情況下進(jìn)入車道。這些行為會直接干擾系統(tǒng)的軌跡預(yù)測算法，使得感知和決策模塊難以對其進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。尤其是在這些場景中存在多個動態(tài)目標(biāo)時，傳統(tǒng)的規(guī)則算法或機器學(xué)習(xí)模型往往無法快速收斂至最優(yōu)解決方案。

道路環(huán)境中的突發(fā)異常也是邊緣場景的顯著表現(xiàn)形式。道路施工、交通事故、障礙物堆積等突發(fā)狀況往往超出系統(tǒng)的高精地圖和規(guī)則框架的覆蓋范圍。如當(dāng)某段道路因施工而發(fā)生車道封閉，而新設(shè)的臨時交通標(biāo)志或標(biāo)線尚未被系統(tǒng)識別或錄入地圖時，車輛可能會誤入封閉區(qū)域，甚至陷入無法處理的困境。在這種情況下，自動駕駛系統(tǒng)必須具備動態(tài)感知和快速適配的能力，這對傳感器的實時性和決策模塊的靈活性提出了更高的要求。

如高速公路上的爆胎、突然變道或車輛失控等極端動態(tài)駕駛場景，也是邊緣場景的重要類別。在這些場景中，自動駕駛系統(tǒng)需要在極短時間內(nèi)完成對場景的重新建模和決策。如前方車輛在高速行駛中突然失控打滑，可能會迅速占據(jù)多個車道，同時其軌跡帶有高度的不確定性。如果系統(tǒng)無法在瞬時內(nèi)完成動態(tài)避讓和重新規(guī)劃，事故風(fēng)險將顯著上升。這類場景的技術(shù)應(yīng)對主要依賴于傳感器的高刷新率、高精度定位以及控制算法的快速響應(yīng)能力。

總之，邊緣場景的分類反映了自動駕駛系統(tǒng)在復(fù)雜交通環(huán)境中需要解決的問題的多樣性與深度。從天氣、交通行為到道路突發(fā)情況和動態(tài)駕駛場景，各類邊緣場景之間雖然表面上看似離散，但本質(zhì)上都指向了對系統(tǒng)感知、決策與控制模塊的極限考驗。這些場景的全面覆蓋和有效應(yīng)對，正是自動駕駛從“能用”走向“可控”的技術(shù)核心所在。

如何應(yīng)對邊緣場景？

應(yīng)對邊緣場景是推動自動駕駛技術(shù)成熟的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。邊緣場景的復(fù)雜性和不確定性直接暴露了自動駕駛系統(tǒng)在感知、決策和控制方面的局限性，因此行業(yè)需要從技術(shù)層面構(gòu)建更加魯棒、靈活且具備泛化能力的系統(tǒng)架構(gòu)。

在感知層面，多模態(tài)傳感器融合技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)對邊緣場景的重要手段。單一傳感器的物理局限性在復(fù)雜場景中尤為突出，通過融合多種傳感器的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠在信息冗余的基礎(chǔ)上提升對環(huán)境的感知能力。如在暴雨天氣中，激光雷達(dá)和攝像頭可能失效，但毫米波雷達(dá)仍可通過對物體的反射特性實現(xiàn)可靠感知。此外，近年來興起的事件攝像頭技術(shù)憑借其高動態(tài)范圍和低延遲特性，在邊緣場景中的應(yīng)用潛力也在逐步顯現(xiàn)。

感知與決策的結(jié)合點，即場景理解，是應(yīng)對邊緣場景的核心難點之一。深度學(xué)習(xí)算法雖然在常規(guī)場景中表現(xiàn)出色，但在邊緣場景中往往因數(shù)據(jù)稀疏性而失效。強化學(xué)習(xí)與元學(xué)習(xí)等自適應(yīng)算法開始在自動駕駛中發(fā)揮更大作用，這些算法通過實時學(xué)習(xí)未知場景的特征，彌補了傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)模型對未見數(shù)據(jù)缺乏泛化能力的缺陷。強化學(xué)習(xí)能夠模擬系統(tǒng)在邊緣場景中的連續(xù)決策過程，通過大量迭代優(yōu)化生成策略，使其更接近于實際駕駛場景的復(fù)雜需求。元學(xué)習(xí)則可以通過“學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)”的方式加速模型適配新場景的速度，尤其適用于道路施工或交通事故等突發(fā)情況。

在邊緣場景中，實時性是技術(shù)應(yīng)對的另一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)，尤其是在動態(tài)駕駛情況下。傳統(tǒng)路徑規(guī)劃和運動控制算法往往需要在相對穩(wěn)定的場景下完成較為精確的計算，但在如前方車輛失控、側(cè)向車輛突然變道等高速動態(tài)環(huán)境中，系統(tǒng)必須在毫秒級完成感知到控制的全鏈路反應(yīng)，這對硬件計算平臺的算力提出了極高要求。當(dāng)前，一些企業(yè)通過部署基于GPU和TPU的高性能計算平臺，結(jié)合邊緣計算框架，將算法延遲降至最低。軌跡預(yù)測模塊的優(yōu)化也成為關(guān)鍵研究方向，通過采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多模態(tài)軌跡預(yù)測模型，能夠更準(zhǔn)確地判斷周圍動態(tài)目標(biāo)的未來運動狀態(tài)，為決策和控制提供更可靠的依據(jù)。

仿真測試平臺也在應(yīng)對邊緣場景中發(fā)揮著越來越重要的作用。真實世界中，邊緣場景的發(fā)生頻率極低，但其測試和驗證對于系統(tǒng)魯棒性至關(guān)重要。通過構(gòu)建大規(guī)模高保真仿真平臺，可以在虛擬環(huán)境中重現(xiàn)和組合多種極端場景。這不僅可以大幅度降低測試成本，還能夠在短時間內(nèi)完成大量場景的覆蓋。

車路協(xié)同（V2X）也可以應(yīng)對邊緣場景的問題。在高復(fù)雜性場景中，單車智能的能力有限，尤其是在感知范圍外的潛在威脅情況下。通過V2X通信技術(shù)，車輛可以實時獲取來自路側(cè)單元（RSU）、其他車輛以及交通管理系統(tǒng)的信息，從而提前預(yù)判風(fēng)險并做出相應(yīng)策略。如當(dāng)?shù)缆非胺桨l(fā)生事故，路側(cè)設(shè)備可以將相關(guān)信息傳遞給自動駕駛車輛，使其在接近事故區(qū)域前完成速度調(diào)整或路徑重新規(guī)劃。這種基于協(xié)同感知的解決方案可以有效彌補單車系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的短板。

邊緣場景對行業(yè)的影響

邊緣場景在自動駕駛技術(shù)中所引發(fā)的挑戰(zhàn)對行業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響，它不僅決定了技術(shù)突破的優(yōu)先級，也塑造了行業(yè)的研究方向和商業(yè)化路徑。從技術(shù)視角來看，邊緣場景對感知、決策和系統(tǒng)驗證等核心模塊的要求，正在推動整個自動駕駛技術(shù)生態(tài)的迭代發(fā)展。

邊緣場景迫使行業(yè)在感知系統(tǒng)的研發(fā)上持續(xù)創(chuàng)新。為了應(yīng)對極端環(huán)境中的復(fù)雜條件，各類傳感器的技術(shù)研發(fā)和優(yōu)化需求被大大強化。激光雷達(dá)從傳統(tǒng)的機械式逐步轉(zhuǎn)向固態(tài)激光雷達(dá)，以提高其抗振動性和環(huán)境適應(yīng)性，而攝像頭則通過提升分辨率和動態(tài)范圍，逐步改善在低光照、高反差條件下的表現(xiàn)。多模態(tài)傳感器融合算法成為研發(fā)重點，以解決單一傳感器失效時的數(shù)據(jù)冗余問題。這種技術(shù)趨勢不但提高了傳感器在邊緣場景中的可靠性，也引領(lǐng)了更高性能的硬件設(shè)備的開發(fā)方向。

邊緣場景也對決策與控制模塊提出了極高的智能化需求，直接推動了機器學(xué)習(xí)算法的發(fā)展。從傳統(tǒng)的基于規(guī)則的算法到如今的深度學(xué)習(xí)和強化學(xué)習(xí)，技術(shù)路徑的轉(zhuǎn)變反映了行業(yè)對邊緣場景復(fù)雜性應(yīng)對能力的不斷提升。決策模塊需要處理高度動態(tài)化和不確定性的輸入信息，行業(yè)開始聚焦于開發(fā)更加智能化的聯(lián)合感知-決策框架，將實時感知的數(shù)據(jù)直接納入決策環(huán)節(jié)，減少計算鏈路的延遲。算法的泛化能力也是重點研究方向，元學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)的引入，為算法在未見場景中的適應(yīng)性提供了全新的解決思路。

邊緣場景暴露出自動駕駛系統(tǒng)在安全驗證和測試方面的不足，也促使行業(yè)重新定義測試標(biāo)準(zhǔn)和方法。在真實環(huán)境中，由于邊緣場景發(fā)生的概率極低，依靠傳統(tǒng)的道路測試手段不僅耗時耗力，而且難以覆蓋全面的極端場景。為此，高保真度的虛擬仿真技術(shù)成為必不可少的工具。通過構(gòu)建復(fù)雜多維場景模擬，行業(yè)可以快速驗證系統(tǒng)在各種邊緣場景下的性能表現(xiàn)，并優(yōu)化算法缺陷。這種技術(shù)手段不僅降低了測試成本，也推動了仿真平臺和測試工具鏈的蓬勃發(fā)展，使其逐步成為自動駕駛研發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施。

邊緣場景的存在顯著影響了行業(yè)的商業(yè)化路徑。由于這些場景往往是技術(shù)可靠性和安全性驗證的重點，它們成為自動駕駛企業(yè)能否邁向規(guī)?；渴鸬年P(guān)鍵門檻。行業(yè)不得不在商業(yè)化初期選擇限定場景或地理圍欄的運營模式，如Robotaxi通常優(yōu)先部署在特定城市區(qū)域，以便通過環(huán)境控制降低邊緣場景的出現(xiàn)概率。這種策略在一定程度上也延緩了完全自動駕駛的普及。因此，如何降低邊緣場景的技術(shù)風(fēng)險并提升系統(tǒng)的泛化能力，直接關(guān)系到行業(yè)商業(yè)化進(jìn)程的快慢。

邊緣場景的挑戰(zhàn)還引發(fā)了行業(yè)在車路協(xié)同領(lǐng)域的進(jìn)一步探索。單車智能在處理復(fù)雜場景時存在固有的局限性，而車路協(xié)同通過整合路側(cè)傳感器和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可以顯著提升系統(tǒng)對潛在邊緣場景的感知與預(yù)測能力。通過V2X技術(shù)，自動駕駛車輛可以提前獲取遠(yuǎn)距離的道路異常信息，從而提前調(diào)整行駛策略。這一趨勢不僅提升了整體系統(tǒng)的安全性，也為行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了新的增長點，促進(jìn)了智能交通生態(tài)的構(gòu)建。

結(jié)語

邊緣場景作為自動駕駛技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，貫穿于感知、決策、執(zhí)行等各個核心模塊，對技術(shù)成熟度提出了更高的要求。在應(yīng)對邊緣場景的過程中，行業(yè)正逐步將解決方案從單一系統(tǒng)優(yōu)化轉(zhuǎn)向多維度協(xié)同，不斷推動技術(shù)邊界的擴展。

在解決邊緣場景問題的過程中，自動駕駛行業(yè)也將邁向更加規(guī)范化和系統(tǒng)化的發(fā)展軌道。隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善和全球協(xié)同的加強，不同企業(yè)、研究機構(gòu)之間的技術(shù)共享和協(xié)作將變得更加普遍，共同推動邊緣場景應(yīng)對技術(shù)的突破。這不僅有助于提高自動駕駛技術(shù)的可靠性，還將加速商業(yè)化落地，為真正實現(xiàn)無人駕駛奠定堅實基礎(chǔ)。

邊緣場景的挑戰(zhàn)雖然艱巨，但其技術(shù)攻關(guān)所帶來的突破將成為自動駕駛行業(yè)發(fā)展的里程碑。在未來，隨著各類先進(jìn)技術(shù)的成熟和協(xié)同應(yīng)用，自動駕駛系統(tǒng)在邊緣場景中的表現(xiàn)將愈發(fā)從容，真正實現(xiàn)從實驗室走向現(xiàn)實世界的跨越。邊緣場景不僅是技術(shù)發(fā)展的試金石，更是推動整個行業(yè)邁向智能化與自動化新時代的重要引擎。

審核編輯 黃宇