[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號(hào)]談到自動(dòng)駕駛，不可避免地會(huì)涉及到自動(dòng)駕駛分級(jí)，美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）根據(jù)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)與人類駕駛員參與駕駛行為程度的不同，將自動(dòng)駕駛分為了L0～L5共5個(gè)等級(jí)。國(guó)內(nèi)也發(fā)布了《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》（GB/T 40429-2021），明確了自動(dòng)駕駛不同等級(jí)所設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)。為什么自動(dòng)駕駛一定要分級(jí)？自動(dòng)駕駛分級(jí)考慮了哪些因素？

無(wú)論是SAE的標(biāo)準(zhǔn)，還是國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于自動(dòng)駕駛分級(jí)，主要考慮了兩點(diǎn)，即系統(tǒng)能替人做多少駕駛?cè)蝿?wù)，以及在系統(tǒng)不能應(yīng)付時(shí)誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)。隨著等級(jí)上升，車輛承擔(dān)的任務(wù)越來(lái)越多，人類司機(jī)的監(jiān)督角色逐步弱化，直到最高等級(jí)系統(tǒng)可以在任何場(chǎng)景、任何時(shí)間獨(dú)立完成整個(gè)駕駛?cè)蝿?wù)。

低等級(jí)的自動(dòng)駕駛更多是給駕駛員“幫忙”，如在高速上保持車距或?qū)嚨雷鑫⒄{(diào)。中等級(jí)別開(kāi)始出現(xiàn)“在限定場(chǎng)景下放手”的能力，系統(tǒng)可以負(fù)責(zé)一段時(shí)間的駕駛但需要人備份。高等級(jí)則把很多不確定、復(fù)雜的情形也覆蓋進(jìn)來(lái)，系統(tǒng)要能自主判斷并處理各種突發(fā)情況。這個(gè)從“輔助到自主”的轉(zhuǎn)變，看似是量的積累，實(shí)際上涉及感知、決策、控制、冗余與驗(yàn)證等多方面的質(zhì)的飛躍。

從感知到?jīng)Q策，技術(shù)能力的逐級(jí)提升

自動(dòng)駕駛的技術(shù)骨架可以粗略拆成感知（看見(jiàn)周圍）、定位與地圖（知道位置）、預(yù)測(cè)與決策（判斷別人的下一步并決定自己怎么做）、控制（把決策轉(zhuǎn)換成動(dòng)作）、還有人機(jī)交互與退化策略（異常時(shí)如何和人交接或安全停靠）等幾條主線。在較低級(jí)別，這些模塊可以比較簡(jiǎn)單；到中高等級(jí)，它們不僅要更精確，還要有可證明的可靠性和容錯(cuò)能力。

低等級(jí)系統(tǒng)可能只需單一傳感器就能滿足基本功能，如雷達(dá)用于自適應(yīng)巡航、前置攝像頭用于車道偏離警示等場(chǎng)景，就是在較低等級(jí)自動(dòng)駕駛下可以實(shí)現(xiàn)的功能。到了更高等級(jí)，單一傳感器的局限就日益凸顯，攝像頭對(duì)強(qiáng)逆光、夜間和雨雪敏感，毫米波雷達(dá)在精細(xì)形狀識(shí)別上不如攝像頭，激光雷達(dá)在某些天氣條件下表現(xiàn)也有波動(dòng)。因此高級(jí)系統(tǒng)采用多傳感器融合，把不同來(lái)源的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，以提高魯棒性。融合不僅是把數(shù)據(jù)堆在一起那般簡(jiǎn)單，還要處理時(shí)序?qū)R、坐標(biāo)變換、各傳感器置信度評(píng)估與異常檢測(cè)，這些都是工程量很大的工作。

定位與地圖在自動(dòng)駕駛等級(jí)提升中也很關(guān)鍵。基礎(chǔ)定位靠GNSS加慣導(dǎo)能滿足城市低速輔助，但一旦需要精確到車道級(jí)別的決策，高精度定位和高精地圖就變得必要。地圖不僅包含幾何信息，還需要語(yǔ)義化地描述車道連通性、交通規(guī)則和歷史事件等。此外，地圖也要能及時(shí)更新，道路施工、臨時(shí)封閉、標(biāo)線變動(dòng)都可能令地圖失配。系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)策略應(yīng)對(duì)地圖不一致的情況，不能假定地圖永遠(yuǎn)準(zhǔn)確。

預(yù)測(cè)與決策是自動(dòng)駕駛“智能”的核心。較低等級(jí)的決策往往是基于規(guī)則和簡(jiǎn)單模型，而中高等級(jí)要對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)做軌跡預(yù)測(cè)、評(píng)估多個(gè)備選策略的風(fēng)險(xiǎn)收益并實(shí)時(shí)選擇，這要求更復(fù)雜的模型、更大的算力和更嚴(yán)格的延遲控制。此時(shí)，決策還必須包含事故避免與安全約束的顯式機(jī)制，不能只是尋求最優(yōu)路徑，還要保證在極端或異常情況下的安全退路。

隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的不斷提升，控制層面的要求也從能平順地執(zhí)行縱橫向操作，進(jìn)化到在冗余硬件與斷聯(lián)場(chǎng)景下仍能維持車輛穩(wěn)定?？刂扑惴ㄐ枰紤]執(zhí)行器的物理極限、車輛動(dòng)力學(xué)以及在傳感器退化時(shí)的保守策略。軟件架構(gòu)要支持熱冗余與失效切換，保證在部分模塊失效時(shí)系統(tǒng)不會(huì)陷入不可控狀態(tài)。

把“會(huì)開(kāi)”變成“被允許上路”

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的最終目標(biāo)并不是讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在一個(gè)封閉場(chǎng)景中獨(dú)立駕駛，而是要讓自動(dòng)駕駛駕駛從“能做”變成“可靠地、可證明地做”，這就需要冗余設(shè)計(jì)、嚴(yán)密的驗(yàn)證體系和配套的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。冗余不是單純地增加同類設(shè)備，而是要跨層級(jí)、跨模塊地設(shè)計(jì)，如傳感級(jí)別的冗余、計(jì)算平臺(tái)的冗余、電源與通訊鏈路的冗余等，都是需要考慮的方向。設(shè)計(jì)冗余的核心目的是避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致安全臨界失效，同時(shí)要保證切換過(guò)程是快速且不會(huì)引入新的危險(xiǎn)。

對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證工作一定會(huì)占據(jù)開(kāi)發(fā)周期極大部分的精力。低等級(jí)功能可以通過(guò)場(chǎng)景測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證完成，但中高等級(jí)需要海量仿真覆蓋大量邊界情形、數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的行駛里程實(shí)車驗(yàn)證、以及針對(duì)邊緣案例的專門試驗(yàn)。驗(yàn)證方法也要更加精細(xì)化，其中要包括形式化驗(yàn)證、場(chǎng)景生成、因果歸因分析和穩(wěn)健性測(cè)試。評(píng)估指標(biāo)不能只看平均性能，更要關(guān)注極端條件下的最壞情形與故障恢復(fù)時(shí)間。這正是為什么大型車企和自動(dòng)駕駛公司投入巨額資源做閉環(huán)仿真與場(chǎng)景回放分析的原因。

一步步走穩(wěn)比一步到位更現(xiàn)實(shí)

現(xiàn)階段，已有諸多車企發(fā)布了不同應(yīng)用場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛，為了確保自動(dòng)駕駛可以更好地服務(wù)于人，一定要把技術(shù)“關(guān)在籠子里”，選擇可控的操作設(shè)計(jì)域并把系統(tǒng)限定在該域內(nèi)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛早期部署的可行策略。封閉園區(qū)、限定車道的接駁車和在特定城市片區(qū)試運(yùn)行的無(wú)人出租車，都屬于這樣的策略。通過(guò)把復(fù)雜性控制在一定范圍內(nèi)，系統(tǒng)可以先把各種退化、異常和災(zāi)難模式補(bǔ)齊，再逐步擴(kuò)大可運(yùn)行的場(chǎng)景。

要把高級(jí)別推廣到大規(guī)模量產(chǎn)和普遍應(yīng)用，仍有幾項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)不能忽視。其一是成本與重量的折中。高精度傳感器、大型算力平臺(tái)與冗余模塊都增加了車輛成本與能耗，這對(duì)量產(chǎn)化是障礙。其二是軟件與數(shù)據(jù)的生命周期管理，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要頻繁更新模型、校正感知參數(shù)與修補(bǔ)漏洞，如何保證更新安全、回滾機(jī)制可靠、以及線上版本管理是一個(gè)持續(xù)的工程難題。其三是社會(huì)與用戶的接受度問(wèn)題，當(dāng)系統(tǒng)面對(duì)突發(fā)情況時(shí)，用戶能否快速響應(yīng)接管請(qǐng)求、社會(huì)對(duì)自動(dòng)駕駛事故的容忍度如何，都會(huì)直接影響部署策略。

技術(shù)發(fā)展并不是一條直線。現(xiàn)階段穩(wěn)妥的路徑常常是分階段迭代，先在可控域內(nèi)先實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，積累運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)與用戶信任，再逐步開(kāi)放邊界。同時(shí)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的共建也要跟上，這其中包括高精地圖的持續(xù)維護(hù)團(tuán)隊(duì)、路側(cè)智能基礎(chǔ)設(shè)施的配套、以及跨企業(yè)數(shù)據(jù)共享與標(biāo)準(zhǔn)化工作。沒(méi)有單一公司能獨(dú)自解決所有問(wèn)題，協(xié)同與標(biāo)準(zhǔn)化在未來(lái)一定會(huì)越來(lái)越重要。

最后的話

自動(dòng)駕駛每一級(jí)別的提升，在工程上都是質(zhì)的改變。感知要從能“看到”變成能“在復(fù)雜環(huán)境里穩(wěn)健看到”；決策要從“遵守規(guī)則”變成“面對(duì)不可預(yù)期情況仍能做出安全選擇”；系統(tǒng)要從“偶發(fā)故障可由人接管”變成“任何時(shí)候都不會(huì)把車帶入危險(xiǎn)”。要達(dá)到這些目標(biāo)，需要在傳感、計(jì)算架構(gòu)、軟件工程、驗(yàn)證方法與法規(guī)適配上同時(shí)推進(jìn)。比起一夜之間實(shí)現(xiàn)最高級(jí)別，更現(xiàn)實(shí)的做法是把每一步做到極致、把退化路徑設(shè)計(jì)得安全可靠，并在真實(shí)世界中持續(xù)驗(yàn)證與迭代。