不能脫離「雙腳」談「大腦」

 

        做好自動駕駛的規劃決策，必須要懂得執行控制。

 

        簡單來看，自動駕駛的路徑規劃可以分為全局路徑規劃和局部路徑規劃。其中全局路徑規劃是為車設計一條從A點到B點安全通過的路線，局部路徑規劃是指根據某段路程的環境信息和車輛自身狀態，規劃一段無碰撞的路徑。前者就像在地圖上輸入起始點和終點，生成可行路線，后者主要包括轉彎、變道、超車、遇到施工等情況的車輛運動，這部分和執行控制的關系便密切起來了。

 

        為了說明「大腦」和「雙腳」如何相互影響，車云菌要在這里虛構一個反面案例——在感知定位無誤的情況下，一輛自動駕駛汽車原本只是想變道超個車，為什么一頭懟到了馬路牙子？

 

        在局部路徑規劃中，自動駕駛汽車綜合考慮當時外部環境、車輛狀況等一系列約束條件后，模擬老司機安全駕車，給出了一條理想的局部路徑——小角度切入實現換道，并且將指令傳達給相關執行機構。

 

        這時，理想和現實發生了偏差。

 

 

        虛構一個自動駕駛交通事故，但很常見

 

        從a點到b點時，理想的局部路徑規劃對車輛轉角的要求值是N。但執行器無法達到N值，從而導致偏離理想路徑，實際走出了虛線軌跡。

 

        汽車發現軌跡偏差后開始修正，于是開始不斷重復上面發生過的轉向過度或者轉向不足的情況，最后在彎彎曲曲地前進過程中，吻上了路牙。如果你此時坐在車中，就會發現方向盤激烈地來回震蕩，乘坐體驗一定也不太愉快。

 

        不難發現，導致上面事故發生的主要原因是規劃決策沒有很好考慮車輛動力學因素，轉向特性估計不足，導致車輛實際行駛軌跡與規劃局部路徑產生較大偏差。同樣在動力的輸出扭矩控制和制動力矩控制上，如果模型數據缺失或不夠優化，會造成車輛頓挫感，導致車輛剎不住或者油門跟不上，甚至在極端場景下產生極大危險。

 

        另一個原因可能是底層執行協議的開放性不足。目前Tier1執行控制產品都會做成一個黑盒子，控制協議都是付費公開，即便公開，接口開放程度也直接影響著汽車操控的可調程度。

 

        因此，自動駕駛規劃決策不是拍腦袋規劃。一輛自動駕駛汽車的執行控制有沒有花功夫，從換車道，轉彎這些場景可以看出一二。

 

        國外壟斷與國內缺失

 

        我們有時會在一些高校的自動駕駛改造車上看到外加電機，主要目的就是達到自動化效果。然而這種方法只能給出很粗糙的控制，并不能滿足車輛動力學控制，當然也就完全談不上車輛可靠性。

 

        面向量產的自動駕駛汽車必須對車輛的傳統執行機構進行電子化改造，升級為具有外部控制協議接口的線控執行部件系統，主要包括線控油門、線控轉向、線控制動三個部分。

 

        目前落地自動駕駛的執行控制部分被博世、大陸等國外Tier1壟斷。這些Tier1擁有自成體系的全套底盤控制系統，且大多不開放。比如博世研發了Ibooster，日立研發了EACT，大陸研發了MK C1 ，而天合研發了IBC。

 

        這部分技術國內基礎薄弱，可替代的核心零部件產品稀缺。據資料顯示，國內線控制動方面，如亞太股份、萬向錢潮、萬安科技等廠商仍處在研發初始階段。EPS方面，株洲易力達有一定規模的配套，恒隆、豫北、浙江世寶等轉向企業已有產品。但從助力到線控轉向有一個較大的臺階，能不能突破還要再拭目以待。

 

        為什么國內在執行控制部分的積累存在如此大的差距？

 

        這是國外零部件供應商利用時間積累下的優勢。執行控制產品研發講究工程化，主要依靠數據積累，要經過不停的測試和模型優化。國家技術轉移東部中心智能汽車技術轉化中心(IVTTC)總工程師劉興鍵告訴車云菌，至少需要10年對一線工程數據的調試采集優化標定，才能說對底盤控制有個初步理解，國外Tier1在此方面都有一大批至少擁有二十年以上一線經驗的工程師，持續進行優化迭代。

 

        相比而言，國內的供應商技術底子薄弱，大多為生產型Tier1(偏生產能力，研發能力欠缺)，技術積累不足。另一方面國內工程師流動性大，在一線崗位堅持10年的很少，即便放到一家零部件公司來看，愿意在一個項目上穩定持續地投入10-15年，也幾乎是不可見。在上一代EPS、ABS等技術積累不足的情況下，國內零部件供應商要想一步躍升到線控系統，需要跨越的臺階就更大了。

 

        因此，目前自動駕駛方面的嘗試，很大程度上是受制于國外廠商。

 

        一方面，依靠執行控制上的的積累，自動駕駛汽車想要平滑行駛、并保持舒適性，很大程度上取決于底盤控制能力。并且，是一個新司機還是老司機，在于自動駕駛團隊做決策規劃時對車輛控制動力學的理解程度。

 

        另一方面，博世、大陸等零部件供應商在感知與決策部分也有自己的產品。掌握了單雙目攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等傳感器部件和系統，再加上執行控制上的優勢，并且不少已經成熟量產，符合車規級要求。靠著多年積累的工程能力和汽車經驗，國外Tier1在產品化和成本控制等能力上，也明顯優于國內感知類創業公司。

 

        國內自動駕駛團隊如何搞定執行控制？

 

        繞不過國外零部件巨頭，國內自動駕駛的研究只能止步不前了嗎？

 

        顯然，國內主機廠并不愿意接受零部件供應商的打包方案，將自己逼退到代工廠的角色。一個典型的現象是，在ADAS階段，主機廠仍然傾向使用零部件供應商的整套產品。不過在高階自動駕駛項目中，主機廠則能夠盡量拆包，擺脫對國外Tier1整體依賴。

 

        目前，國內主機廠通過要求供應商接口透明的方式，在試圖拆開自動駕駛的感知定位、規劃決策和執行層。于此同時，主機廠在自己培育感知、規劃決策和執行層的供應商，前期做Demo測試，示范應用，等到技術成熟進行部分替換。

 

        另外有一些主機廠選擇使用新能源汽車的平臺，來進行自動駕駛研究。從而繞開傳統的發動機和變速箱等壁壘技術，轉而替換成電動車的核心三電系統，因為后者相對前者，研發周期較短，難度會小一些，國內零部件供應商技術更成熟一些。

 

        整個產業鏈中，深諳執行器改裝的團隊，成為了其中一環。比如說國家技術轉移東部中心智能汽車技術轉化中心主攻車輛底盤、動力控制，通過采用整體替換底盤電子的部分，把線控底盤與線控動力調通，讓車輛擁有平順的操控體驗，可為感知和規劃決策部分提供平臺，擁有對乘用車、大型商用車、專用場地車等進行線控底盤改造的能力和技術方案。另一個類似的團隊——智行者有高校汽車專業背景，擅長領域是規劃決策，會在對執行控制理解的基礎上，提出與其算法相關的執行器關鍵指標及其范圍，建立執行器性能評價體系，將指標范圍對接到執行器供應商。

 

        現狀對執行控制的國內零部件供應商而言，壓力不言而喻。面對單個零部件技術和價格的劣勢，國內零部件供應商正在考慮抱團合作的方式，盡快推出產品。目前有國內零部件供應商與感知類、決策規劃類創業公司合作，率先將縱向打通，開發出可規模化量產的整套底層平臺，用整套供貨的方式向主機廠出售，從而在時間上占據優勢，不過這其中也要打消主機廠對系統化供貨的顧慮。

 

        留給國內團隊在執行控制上的挑戰很大，但挑戰和機遇并存。

 

        目前自動駕駛在國內的應用環境需求更高，國內比國外跑得快，車廠擺脫國外零部件供應商壟斷的意愿也十分強烈。自動駕駛不同部分的關聯也在提示著我們合作的重要性。在這場時間賽跑中，拼的不是哪家公司率先抵達，而是哪個聯盟率先撞線。

 

來源：車云網