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多部件保障自动驾驶安全 车规测试是首要准则

来源:中国电子报  作者:顾鸿儒  投稿时间:2018-06-12

  由德国联邦教育与研究部资助的连网与自动驾驶车辆安全(Security For Connected, Autonomous Cars,SecForCARs)计划近期启动,15个来自德国业界与学术单位的计划成员将于未来三年携手合作,钻研自动驾驶车辆IT安全的新方法,SecForCARs的研究重点在于自动驾驶车辆。对于自动驾驶车辆来说,虽然其驾驶便捷性很吸引人,但是近期陆续传出的自动驾驶事故给了业内当头棒喝,自动驾驶安全问题被罩上了红框,在满足人们对于驾驶便捷性要求的同时,要如何保障安全?
 

  多项电子零件是安全基础
 

  在经过封闭测试场训练、自动驾驶能力评估和专家评审等系列程序后,百度获得了有关部门发放的北京市首批自动驾驶测试试验用临时号牌。北京成为了继上海之后第二个自动驾驶上路测试的城市,开放测试道路均选在五环外,避开了人流活动频繁的地区,道路上安装了明显的自动驾驶测试路段指示标志,自动驾驶车辆上也粘贴了“自动驾驶测试”的车身标识。上路测试,成为自动驾驶车辆上路的第一大关,那么上路测试的是自动驾驶车辆的哪些性能呢?以及为保障安全性,汽车有哪些部件起到重要作用呢?
 

  与传统车辆相比,自动驾驶对车辆周边的信息采集和处理具有更高的要求,以此保证车辆的安全行驶。随着采集数据工作量的增大,车身装载的传感器数目也逐渐增多,对中央电子控制单元(ECU)的性能要求也会愈发严格。例如一辆正常行驶的自动驾驶车辆,在遇到违规行人、酒驾等突发事件时,整个系统需要处理的数据会呈现指数增长。
 

  “自动驾驶系统是由诸多次系统组成,每个次系统都是通过不同类型的传感器,来搜集车内外信息,并将之转换为电子讯号,传输至电子控制单元(ECU)进行运算与决策,再透过执行器进行车辆控制。”集邦拓墣产业研究院分析师林雅惠说。
 

  “传感器用来监测外界环境,比如说温度、路面状况、与车之间的距离、车速等。摄像头用于捕捉周围的车辆、行人或者其他物体的情况,分析这些物体的速度、距离等情况。传感器和摄像头捕捉到的信号会统一通过车辆的中央处理系统来进行数据分析,再来判定车是否处于安全环境。”IHS首席分析师何晖说。
 

  电子控制单元是车辆的中央处理系统中重要的一个部分,其主要功能用于数据的处理和分析,当电子控制单元得到的数据与中央处理系统的预设标准不符时,会产生紧急命令,发送至执行器。“自动驾驶车辆周围环境低于中央处理系统预设标准,或者说不在标准范围内时,整个系统会做出预警的处理,例如产生危险信号,并根据紧急命令产生操作,比如紧急刹车、减速或者是改变方向,这些都是有可能的。”何晖说。
 

  总的来说,自动驾驶系统的安全性需要通过感测、运算与决策、车辆控制三个流程来保障。从感测所需要搭载的激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、车载镜头模块,以及数据运算与决策处理需要的ECU、CPU、GPU,再到执行时的核心算法以及软硬件协同方案,整个过程使用到的产品种类繁杂。
 

  “在感测环节需要大量的硬件传感器搜集环境与车身数据,才能再结合自动驾驶核心算法进行运算与决策,进而到车辆控制;亦即感测环节硬件所能实现的量测精准度将影响后续运算与决策,而自动驾驶核心算法的功能也需透过前端硬件搜集到的感测信息,加以硬件运算能力的提升才能发挥效用,故自动驾驶的软硬件发展可谓相辅相成。”林雅惠说。
 

  自动驾驶安全是整套系统
 

  在感测、运算与决策、车辆控制三个流程的基础之上,自动驾驶车辆根据功能细分为七大系统(电子稳定控制系统ESP、轮胎压力检测系统、疲劳驾驶预警系统、车辆防撞系统、泊车系统、高级驾驶辅助系统),使得车辆在完成智能化行驶的同时,提高自身安全性。
 

  七大系统中,轮胎压力检测系统可以检测轮胎压力和温度,依靠监控防抱死刹车系统的轮速传感器,来采集轮胎安全信息。疲劳驾驶预警系统可以通过检测驾驶员状态来判定是否处于疲劳驾驶状态,并通过声、光、联网上报等报警模式对疲劳驾驶员进行管理,意法半导体亚太区微机电产品部秦亮告诉记者,意法半导体MENS在检测到疲劳驾驶的同时,会将数据传给保险公司,用来评估驾驶保费的高低。“这在中国、欧洲、美国已经成为很流行的应用,或者说一个具备很好发展趋势的应用,大家从简单的车载信息中收集到驾驶员的驾驶行为并进行分析,整个过程中发挥作用的核心器件是传感器。”秦亮对《中国电子报》记者说。
 

  “自动驾驶安全性不是某一个方面的技术,它是一个整套系统,每个步骤环环相扣的配合,它的操作系统、计算方法、数据处理构成了完整的系统。自动驾驶是新领域,但是任何东西都不会从0到100,以前的车辆安全技术还是可以用的上,不可能完全屏蔽它,科技发展的过程肯定要从50步的基础上走到100步,不可能从0走到100步。”何晖说。
 

  严格审查避免事故
 

  综观全球自动驾驶测试的发展,林雅惠向记者介绍,美国于2015年成立全球首个自动驾驶封闭测试场域M-City后,即带动各国政府陆续推出自动驾驶路测规划与规范。“路测的进行除了要通过车辆硬件的安全冗余设计、软件算法的优化提升安全性外,在申请时,大部分国家要求厂商缴付测试担保金,以作为为意外事故发生时的理赔费用。”林雅惠说。
 

  对于未来如何提高智能驾驶的安全性,林雅惠表示,路测事故的发生,对于相关交通部门而言,应该加大对路测牌照的管理。对于已开放路测牌照申请的地区,除了对牌照的审核更加严格外,事后的责任归属也将成为自动驾驶道路测试法规的调整的重要方向。
 

  自动驾驶车辆想要进入路测阶段并不轻松,需要经过车规测试,例如车用半导体的ACE-Q100、ISO26262,或是汽车电子的ISO/TS16949等较常见规范。“此外,各自动驾驶开发商的车辆要上路进行测试前,皆需通过各地方政府的审查,在获取路测牌照后方得上路进行测试。”林雅惠说。
 

  “目前美国加州已经通过了自动驾驶汽车的审批,这是全球自动驾驶的第一个试点,但是中国与美国不一样,美国是地大人少,而中国却是人满为患,交通情况要比美国复杂得多。”何晖说。

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