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博世蒋京芳:通往未来出行之路——自动驾驶

2019-02-27 10:01:49 盖世汽车综合

2月20-21日,2019全球第二届自动驾驶论坛在武汉举办,本次论坛以“智能驾驶 改变未来”为主题。博世底盘控制系统中国区副总裁蒋京芳发表了主题演讲,演讲内容如下:

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博世底盘控制系统中国区副总裁 蒋京芳

很荣幸通过这样一个机会跟大家分享一下博世在自动驾驶方面的探索以及解决方案。自动驾驶很火很热,同时做自动驾驶的公司也很多,刚才其实梅学总也讲到了有做私人出行的、有共享出行的,包括有乘用车的自动驾驶、商用车的自动驾驶,有载人的有载物的,我们根据应用场景把它归纳为三大世界,我觉得这样比较通俗一些。

首先在中间的一块我们叫蓝色世界,就是用于高速公路、高架公路,我们就把它叫做结构化的自动驾驶,它主打的功能,比如说在单车道里面的60公里时速之下,我们叫交通拥堵引导。如果可以变道叫高速公路的引导,包括商用车的,我们叫点对点的,这块我们把它叫做蓝色世界,同时这是绝大多数主机厂所遵循的一个路线,同时有比如有出行服务的计划的主机厂,以及出行公司,他们主要关注的点我们叫绿色世界,就是用于城市工况的自动驾驶,或者自动的巴士,更多的是在做共享出行这块,还有一大块是在这个左下角的我们叫做紫色世界,就是低速的用局部区域的自动驾驶,比如说我们的泊车,另外还有厂区、园区、机场、港口等等等这种局部区域的自动驾驶。我们博世把它归纳的,当然博世在这三大区域都有自己的一些自动驾驶方面的一些研究,我也概括目前市场上主流的一些自动驾驶的一些活动。

我经常会被问到自动驾驶火了这么多年,到底什么时候能够落地。现在自动驾驶发展到什么方向,自动驾驶什么时候真正能够到来,这是我从事自动驾驶,我们应该说从一级开始,我们叫ADAS业务,到自动驾驶的业务,五年多,还是挺有感触的,也一直是与我们主机厂合作,再逐步的把自动驾驶的等级逐步提升,这是我们在中国的一个落地计划。首先像我们自动驾驶的一级,我们经常把它叫做不能脱手,不能脱眼,一级自动驾驶,比如说自动跟随前车的自适应巡航系统,跟随前车并且能够紧急的防止追尾事故,紧急制动的以及车道保持系统一级自动驾驶功能已经在2014年量产,而且现在应该看到们主流的主机厂全部都有这样的功能上市。

去年是简单的单车道,二级自动驾驶的元年,我们把它叫做交通拥堵辅助,为什么叫辅助?所有的三级以下的,我们把它都叫做辅助,因为这个时候备份的话是驾驶员,三级及以上的都叫引导功能,就说这个时候责任人从驾驶员转为系统,所以等我会讲到它需要有更多的一些冗余的一些功能。在2020年,我们通常把它叫做2.5级的可以变道的高速公路辅助会量产。接下来单车道的自动驾驶,我们叫交通拥堵引导,应该是在2021年,当然时间很有可能在往后,我待会会讲到,其实自动驾驶做的越多,也发现肯定坑也越深,我们也发现自动驾驶从最初一个非常的激进到现在的越来越理智,蓝色世界这块的一个中国的落地的计划。

绿色世界,自动驾驶的城市工况的共享出行,博世全球在和戴姆勒合作,目标也是在2022年左右能够量产,它也分阶段的,第一阶段,通过手机可以让自动驾驶的出租车到你身边,但是你还要开到目的地。第二步,开到目的地之后,你还可以自动的把你载到目的地,这个在中国我们还没有具体的一个落地计划。紫色世界,我们主要从事的还是泊车的业务,同样2018年应该是全自动泊车辅助的一个元年,它主要的功能就是自动寻找车位,同时帮你自动的变道,我们叫说自动的换挡、转向、制动等等。在2020年将会有遥控泊车辅助的功能的一个实现,待会我会具体的讲一下。

从蓝色世界我刚才讲到目前已经上市的有吉利的多款车型,感谢梅总的支持,同时有长安、长城、广汽、上汽等等,它的功能很简单,在本车道里面,如果是低速状况下叫做交通拥堵辅助,如果是在130公里时速之下的话,叫集成式的巡航辅助,它主要的就是能够自动跟随前车,在本车道里面安全的驾驶,可以实现20秒钟的短暂脱手。但是眼睛不能闭上,因为这个时候驾驶员还是要承担责任,从系统配置上面它用的是博世现在这一代的毫米波雷达和单目摄像头之间的一个融合,因为2级自动驾驶,所以制动转向都不需要冗余。2020年会上市的,我们把它叫做交通高速公路辅助,他是在130公里时速之下,在驾驶员确认的时候可以变道,所以我们一般市场上把它叫做2.5级,大家可以看到系统配置比目前的系统配置就大大的增加了,因为他需要用五个雷达,一个前向雷达,以及还有一个单目的摄像头,同时由于运算的一个需求的一个增加,我们还需要用到一个域控制器,很多的运算在域控制器里面进行。因为是二级自动驾驶,所以不需要制动冗余,不需要转向冗余。这里我简单还要提议,我们在现在已经上市的是这一代的产品,但是在2020年以后上市的都会是博世下一代产品,第五代的雷达和第三代的摄像头。

从2020年之后,第一个会上市的也是本车道的自动驾驶,我们把它叫做TJP,叫交通拥堵引导,在60公里时速下跟随前车可以脱手脱眼,但是不能睡觉,因为在一些特定的场景,比如说进隧道等等的,还是需要驾驶员的接管。跟刚刚2.5自动驾驶有什么区别?它是要把单目摄像头变成双目摄像头,域控制器目前的基础版的到增强版的同时,因为三级自动驾驶在启动或者一些局部的场景的时候,他需要近距离的一个支持,所以同时需要环视摄像头以及包括驾驶员监控摄像头的一些超声波雷达的等等的一些支持。所以大家可以看到,三级自动驾驶的配置比目前的二级自动驾驶大大增强,同时要需要有转向的一个冗余和制动的冗余,我们目前说的二级的系统都是不需要冗余的,但是三级以上都需要冗余,如果说高速公路引导它是可以变道的,自动驾驶就需要更多的冗余,从传感器的层面要需要增加到激光雷达,同时他还需要高精地图以及绝对定位他们之间的一个冗余,以及整个的冗余的电气架构。

如果讲到四级五级的自动驾驶,同时的工况就更加复杂,因为他有更多的行人等的一个目标的参与物。我们需要增加更多的传感器,以及还有识别交通路灯的,虽然目前都可以识别交通路路灯,但是它的鲁棒性不够,而且因为场景太多,所以需要更多的决策,这样的话需要更强大的行车电脑,这也就从这个里面可以看到,随着自动驾驶程度的一个提升,整个的系统的复杂程度也是越来越高。这也就是为什么我们说二级自动驾驶应该是说在近期可以看到的。但是当三级自动驾驶,特别是四级五级应该还有一段的路要走,刚才梅总也讲到的,因为三大关键的就是一个是感知,就像这个人的眼睛,一个是决策,就像人的大脑,最后是执行,就像人的手和脚,另外我刚才也提到定位层面。

除此之外还有下一代的像2.5级以上的话,对整个主机厂其实挑战非常大,因为车的整个电子电气架构需要做调整。同时我们要考虑到在自动驾驶最终的目的还是为了安全,所以功能安全、网络安全。另外就是法规,我们现在的法规还没有可以支持自动驾驶,法规还需要进一步的一个提升。我想谈到的验证其实不容忽视,目前的验证都是基于我已知的场景,然后进行道路的一些验证,但是自动驾驶需要结合各种各样的验证方案,首先是道路验证,另外是仿真的验证。第三个是把车安全的投放市场,利用市场上车已经在路上开的车的数据,然后进行逐步的一个迭代升级,所以验证也许需要一些革新,我想不是为我们自动驾驶泼凉水,更多需要一步一步的把自动驾驶的程度进行提升。

我简单讲一下,博世也在从2010年其实开始自动驾驶的。ADAS的研究应该是在40年之前,我们就已经进行了,接下来会投放市场的第五代的传感器,第三代的摄像头以及已经投放市场,第六代超声波雷达,等等,它其实主要的目的就是使它的探测的范围更远更大,探测的角度更加的宽,同时要引入到一些算法,我一一的跟大家讲一下。

比如说我这一代的雷达,我的毫米波中距离雷达探测距离只有160米,下一代就需要200米,甚至我们叫顶极版的毫米波雷达话应该要300多米,雷达看出去的是一个一个的点,可以看到左边是个真实的一个场景,右面是我的第五代雷达看看到的一个场景,所以基本上道路的一个形状可以得到很好的一个还原。它整个的点云的密度,在目前这一代基础上增加了十倍。这有个视频可以给大家看一下,左边那张目前第四代看到的点云,右面的话是我第五代看到的点云,大家可以看到有卡车,绿色的是我的本车,然后红色就是对方买过的一个车辆,基本上在下一代的产品中,整个的道路可以得到很好的一个还原。

同样的下一代的摄像头,它除了100万像素增加到200万像素之外,它视场角也从正负25度增加到的正负50度,所以都是翻倍的状况,它也引入了新的一些核心的一些算法,除了传统的比如说车道线的识别,灯光的识别等等,我们把它叫做三大核心支柱的算法,一个是它正通过增强的分类器的引擎,可以提高单帧的画面的一个探测的准确度,而且把深度学习卷积神经网络CNN也成功的引入到我们很小的一个片上系统里面,它可以对整个的单帧画面进行很好的理解,同时结合文理的一个识别,可以对道路的自由空间得到很好的探测,我们博世还有密集光流法,可以把物体从背景中很好地剥离出来,这里我也有简单的两个视频可以跟大家分享一下,CNN,我们博世第一次成功的把人工智能算法集成到一个片上系统,相对于现在16层的微控制器,可以达到运行精度和性能在保持一致的状况下,可以大大的减少运行的指令,在可控的状况下,应该是可以达到几瓦的一个功耗。大家知道现在很多多做自动驾驶的公司,都是在车后面放一个工控机,真正的把CNN的算法能够集成到一个很小的芯片上,其实还是非常有挑战的。这一块博世在和瑞萨(Renesas)公司在合作为我们定制集成CNN算法的摄像头。

这个利用我们下一代的摄像头,我们叫双目摄像头或者叫做立体摄像头看到一个场景,大家可以从屏幕中可以看到红色的探测到的一个自由的空间。在光照非常强的情况下,对整个的道路还能做得到很好的识别。开过的摩托车以及对象的一个车辆,包括在我们叫乡村道路上没有车道线的状况下,也能够对自由空间进行很好的场景理解和还原。这个是密集光流法,因为现在的光流法我们都叫稀疏光流法,在下一代的话是要针对每一帧都要进行运算,左下角我们叫横向纵向的一个结合,这里面可以简单地可以看到,在天色越来越变暗的,穿的深色衣服,打着伞的,或者大家可以等会可以看到有一个滚动的小球,在肉眼都很难识别的状况下,通过密集光疗法可以很好地把物体得以识别,跑过的人等等。

所以接下来我们这摄像头,我们博世公司也把它叫做一个革命性的摄像头,他一个单个摄像头可以直接实现一个评分,同时可以和我们目前以前的雷达以及接下来的激光雷达可以跟进行更好的冗余。自动驾驶,刚才讲到HWP,3.5级的自动驾驶还需要有高精地图,我们叫定位。博世也是一样的,要推出一个绝对定位和相对定位的融合,因为是基于卫星信号,经常比如说有卫星信号的不足,或者是定位的一个偏差,博世正在研发的,也会在近几年推出的,叫卫星定位智能传感器。是集成了一个六轴的惯导传感器,同时有纠正定位的偏差的一个算法的服务。这样可以把绝对定位控制在20厘米之内,在绝对定位卫星信号缺失的情况下,利用车自身的传感器,雷达、摄像头可以很好的知道车在定地图的一个相对或者是车道的一个相对的位置,这样也可以进行很好的安全停车。这里我同时想提一下,目前我们市场上主流的一个定位方案,还是基于摄像头的。但是摄像头毕竟就像人的眼睛,在光线不好的状况下,天气恶劣状况下,它有它的一些劣势,所以博世推荐的是基于雷达基于摄像头的一个融合的,我们叫博世道路特征,这是博世最近几年一个研发的成果。

因为随着自动驾驶程度的提升,整个的运营我们叫运算的能力也需要成倍的增加,所以我们接下来在2.5级及以上的自动驾驶推出域控制器,它也是一个可以模块化的可以升级的一个方案。比如现在的HWA的功能2.5及功能,我就用基础版就可以,因为它有一个控制器,但是交通拥堵引导三级以上,他就需要我们叫增强版的,除了微控制器之外,还有一个微处理器。接下来3.5级及四级五级的话,还要更多的比如说硬件加速器,还有图像的一个处理器的集成。刚才讲到的一个我们叫感知,另外定位。同样的我们做新的也需要一些冗余,比如说制动系统的冗余,我们博世有个黄金搭档叫ESP。转向事业部也会随着全球的量产项目投放自带冗余的一个转向系统的,时间关系,我就不一一介绍了。

我刚才讲到了验证,除了道路验证需要仿真。因为仿真,我必须要考虑到很多的极限的场景,极限场景不是说随便就可以去到路上去,很多是要靠运气,而且要考虑到安全,比如有一个小孩穿马路,我要模拟不同的天气状况,不同的道路的参与者。比如说这是在正常的状况下,这是在天黑的时候,这是在下雨有反光的时候以及天色更暗的时候,这就是更加暗的时候等等,就说可以进行多种的一些场景的一些,这样很好地做,通过仿真的方式对自动驾驶进行一些验证。

我刚才讲到的是整个的结构化道路的一个自动驾驶,在泊车的这块,去年2018年也是泊车的一个元年,就是自己自动判断有效车位自动的进行转向、油门、刹车、换挡的,也是在吉利,以及多款车型上量产,而且今年的话会有几十款的车型投放到市场。接下来我们可以期待到的在明年会有遥控泊车,它除了目前的超声波雷达之外,还与我们叫环视摄像头进行融合,这样可以更好的进行一些功能的体验。

这里我就简单的说一下,因为现在的自动泊车在市场上大家可能有的同事开的车已经带这个功能,基本上你必须要至少一边是有一个车的。接下来随着环视摄像头引入,因为他可以看到车位线,车道线同样可以跟他一起融合,所以说更好的超声波雷达和更好的环视摄像头的融合,可以实现更好的体验的一个遥控泊车,通过智能钥匙或者通过手机可以指挥你的车停到它应有的一个位置。而且我们目前也正在研发的是家庭区域的泊车,它是除了超声波雷达和怀疑之外和毫米波雷达再进行融合。其实我们很多在座以后都可以用到功能,首先第一次要进行一下学习。一般是它的应用场景,就是你有固定的车位在一百米之内,然后你可以储存十个不同停车路线。比如说你开着自己家,开到丈母娘家等等路线都可以存下来。而且大家可以看到有障碍物的时候,它可以自动的避障。这个还是属于三级以下,所以驾驶员还是要对车辆进行监控。这是自动的泊入,这是自动的泊出。

所以博世应该说从ADAS的研究40年开始,自动驾驶的真正的研究应该是在2010年左右开始的,一些官方的研究机构对博世的一些评估,比如说的专利数源源领先于其他一些公司,包括博世在其他一些研究机构的一个排名上也是比较高的,所以我们也很高兴在过去的几年当中的话也有一定的成果。

当然自动驾驶其实是一个非常复杂的系统,特别是我们在中国讲到智能网联,我从刚才到现在讲的只是智能驾驶,我还没有讲到网联驾驶,而我认为智能网联的驾驶市场在中国,所以我接下来的智能网联就需要更多的一些跨界,更多一些合作,这里列的是我们现在已经有的一些合作伙伴,所以我也希望在接下来能和更多的合作,包括目前跟华为也有一些研究,如何把车的智能和基础设施的智能联合起来,这样有可能会降低我车刚才说的传感器的一些用量,同样能够达到安全的一个驾驶。

所以简单总结一下我今天的一个演讲,我认为就说自动驾驶也是博世的观点,是未来的发展趋势,在中国确实是燎原之势,而且二级自动驾驶已经落地,2.5级3级的自动驾驶指日可待,但是在网上的自动驾驶,特别是4级5级的自动驾驶需要更多的开放,合作与共赢。我目前的一个团队应该是有400多人,我们一直在过去的五年当中,不断的在加强本土化的一个研发能力,在人工智能和高精地图方面也在积极的寻找合作的伙伴。同时因为我们自动驾驶在中国开,我一定要考虑到中国的驾驶的环境和中国的一个路况,所以我们要开发出适合于中国的道路环境的一些自动驾驶功能,我也希望和在座一起共同推进自动驾驶相关法规的一个建立和完善,所以我们一起携手并进,一起共同的期待自动驾驶的未来。

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