來(lái)源：厚勢

自動駕駛功能，即以車(chē)載傳感器(qì)信号為(wèi)基礎，實現車(chē)輛(liàng)對于行(xíng)駛周圍環境的判斷和(hé)輔助。自動駕駛汽車(chē)會(huì)帶來(lái)巨大(dà)的社會(huì)效益。美國一項研究表明(míng)，自動駕駛汽車(chē)的廣泛應用能夠讓美國每年減少(shǎo)約 3 萬起公路死亡事故，行(xíng)程時(shí)效提升 40%，彌補人(rén)們浪費在通(tōng)勤和(hé)堵車(chē)上(shàng)的 800 億個(gè)小(xiǎo)時(shí)，同時(shí)可(kě)以減少(shǎo) 40% 能耗。經過計(jì)算(suàn)，僅在美國，這些(xiē)社會(huì)收益就高(gāo)達 1.3 萬億美元。因此，對自動駕駛的研究，成為(wèi)了車(chē)企共同的任務。

自動駕駛功能的研發時(shí)間(jiān)最早可(kě)追溯到上(shàng)世紀中葉，以電(diàn)腦(nǎo)控制(zhì)車(chē)輛(liàng)行(xíng)駛的無人(rén)駕駛為(wèi)最終目标。其技(jì)術(shù)一直在循序漸進地發展，使得(de)自動駕駛也分為(wèi)了不同的階段。一些(xiē)權威機構如 SAE（美國汽車(chē)工程師(shī)協會(huì)）和(hé) NHTSA（美國高(gāo)速公路安全局）已将自動駕駛技(jì)術(shù)進行(xíng)了分級，劃分出自動駕駛和(hé)輔助駕駛，便于汽車(chē)控制(zhì)權與安全責任分配，也便于開(kāi)展試驗以及認證技(jì)術(shù)研究。

自動駕駛分級标準對比分析

按照汽車(chē)控制(zhì)權及安全責任分配，自動駕駛可(kě)分為(wèi)不同級别。不同的組織：BASt（德國聯邦公路研究所）、NHTSA（美國國家(jiā)公路交通(tōng)安全管理(lǐ)局）、SAE（國際自動機械工程師(shī)學會(huì)），對自動駕駛的分級标準大(dà)體(tǐ)相同，隻是針對具體(tǐ)的級别稍有(yǒu)差别。

三個(gè)機構中，分級最詳細的為(wèi)SAE，将自動駕駛技(jì)術(shù)分為(wèi) 0 到 5 級，分别對應完全手動駕駛、駕駛輔助、部分模塊自動化、特定條件下自動化、高(gāo)度自動化以及全自動化的無人(rén)駕駛，其中，

0 級系統隻有(yǒu)報警系統，車(chē)輛(liàng)控制(zhì)、環境監測和(hé)系統回應的主體(tǐ)都是駕駛員；

1 級系統隻對車(chē)輛(liàng)的單一方向進行(xíng)控制(zhì)，橫向或縱向。車(chē)輛(liàng)控制(zhì)的主體(tǐ)是人(rén)和(hé)駕駛員，環境監測和(hé)系統回應的主體(tǐ)都是駕駛員；

2 級系統可(kě)以同時(shí)對車(chē)輛(liàng)進行(xíng)橫向和(hé)縱向控制(zhì)，車(chē)輛(liàng)控制(zhì)的主體(tǐ)是系統，環境監測和(hé)系統回應都是駕駛員；

3 級系統是有(yǒu)條件的自動駕駛，車(chē)輛(liàng)控制(zhì)和(hé)環境監測都是系統，但(dàn)當系統需要駕駛員回應時(shí)，駕駛員必須進行(xíng)回應；

4 級系統是高(gāo)度自動駕駛，車(chē)輛(liàng)控制(zhì)、環境監測和(hé)系統回應的主體(tǐ)都是系統，但(dàn)也有(yǒu)駕駛員控制(zhì)車(chē)輛(liàng)的模式；

5 級系統是完全自動駕駛，即實現無人(rén)駕駛。

SAE 對自動駕駛的分級描述較細緻，對每一層的車(chē)輛(liàng)控制(zhì)主體(tǐ)，環境監測主體(tǐ)和(hé)系統回應主體(tǐ)都做(zuò)了詳細的描述。但(dàn)針對第 3 等級的描述，業內(nèi)普遍認為(wèi)不太合理(lǐ)。相當于系統控制(zhì)車(chē)輛(liàng)，監測環境的時(shí)候，如果有(yǒu)系統處理(lǐ)不了的情況需要駕駛員馬上(shàng)接管系統，駕駛員必須處在時(shí)刻準備接管的狀态。

NHTSA 将高(gāo)度自動化和(hé)全自動化的無人(rén)駕駛都歸類為(wèi) 4 級。NHTSA 的分級旨在為(wèi)美國政府提供采用與監管自動化車(chē)輛(liàng)的初步指導，內(nèi)容更具為(wèi)規範性。

BASt 将自動駕駛的技(jì)術(shù)發展劃分為(wèi) 5 個(gè)階段：隻有(yǒu)駕駛員控制(zhì)車(chē)輛(liàng)、駕駛輔助、部分自動駕駛、高(gāo)度自動駕駛以及完全自動駕駛，分别對應 SAE 的 0、1、2、4、5 階段，和(hé) SAE 相比去掉了有(yǒu)條件的自動駕駛。相比 SAE，BASt 的分級方法更合理(lǐ)。

目前，根據 SAE 的劃分：

0 級警告類系統如：LDW（車(chē)道(dào)偏離預警）、FCW（前向碰撞預警）、BSD（盲點檢測功能）、TSR（交通(tōng)标志(zhì)識别）等，在危險情況下，可(kě)以通(tōng)過聲音(yīn)、燈光等形式給駕駛員提醒。

1 級輔助系統如：ACC（自适應巡航）、LKA（車(chē)道(dào)保持）、AEB（緊急自動刹車(chē)）等，能在單一方向對車(chē)輛(liàng)進行(xíng)控制(zhì)。如 ACC 可(kě)以實現對車(chē)輛(liàng)的縱向控制(zhì)，主動加減速，AEB 可(kě)以使車(chē)輛(liàng)縱向主動減速，LKA 可(kě)以通(tōng)過控制(zhì)電(diàn)子轉向系統對車(chē)輛(liàng)的橫向進行(xíng)控制(zhì)。

2 級功能，可(kě)以對車(chē)輛(liàng)縱向和(hé)橫向同時(shí)控制(zhì)，典型組合就是 ACC+LKA，泊車(chē)輔助系統。例如特斯拉的 Autopilot 系統。

3 級有(yǒu)條件自動駕駛目前還(hái)沒有(yǒu)較成熟的系統。

4 級中，奔馳計(jì)劃 2025 年量産的大(dà)貨車(chē)會(huì)裝有(yǒu) Highway Pilot 功能，目前已經在做(zuò)測試，該功能能實現公路上(shàng)的自動駕駛。

除此之外，目前的自動泊車(chē)系統可(kě)是第 4 級别，而 5 級自動駕駛目前還(hái)在研發階段。

目前，國內(nèi)主機廠基本在第 0 級和(hé)第 1 級，國外部分主機廠和(hé)合資企業能做(zuò)到第 1 級和(hé)第 2 級。從第 1 級過渡到第 2 級，需要多(duō)種傳感器(qì)的融合，對車(chē)輛(liàng)實行(xíng)聯合控制(zhì)，主要難度在控制(zhì)策略部分，如何将現有(yǒu)不同傳感器(qì)感知的信息進行(xíng)篩選，如何同時(shí)對車(chē)輛(liàng)進行(xíng)橫向和(hé)縱向的控制(zhì)，各主機廠還(hái)有(yǒu)很(hěn)長的路要走。

目前，各大(dà)主機廠的戰略基本都是從低(dī)級做(zuò)起，逐步實現無人(rén)駕駛。而一些(xiē)互聯網公司，如谷歌(gē)、百度等，利用自身做(zuò)控制(zhì)策略的優勢和(hé)現有(yǒu)的高(gāo)精确地圖。基本策略是直接到第 4 級。

基于自動駕駛等級的相關技(jì)術(shù)與測試

根據以上(shàng)分析，BASt 的等級劃分較合理(lǐ)，本節就采用 BASt 所劃分的各階段的關鍵技(jì)術(shù)與相關測試評價進行(xíng)介紹。

（1）純駕駛員/駕駛輔助/部分自動駕駛

BASt 等級的前三部分主要還(hái)是 ADAS 階段。工作(zuò)系統層面來(lái)講主要是三部分：環境感知、控制(zhì)策略、執行(xíng)機構。目前，ADAS 采用的傳感器(qì)主要有(yǒu)攝像頭、毫米波雷達、激光雷達和(hé)超聲波雷達等。表 1 是主流傳感器(qì)的優缺點。

除了傳感器(qì)，控制(zhì)策略也是核心技(jì)術(shù)之一，主要掌握在傳感器(qì)供應商和(hé)部分主機廠中。目前國內(nèi)整車(chē)廠在這方面積累較少(shǎo)。

ADAS 産品的開(kāi)發遵循車(chē)輛(liàng)開(kāi)發中的 V 流程。在 V 流程的左邊是産品的設計(jì)和(hé)開(kāi)發，右邊是驗證。在産品開(kāi)發階段，目前主流的方法是快速原型和(hé)硬件在環兩種方法。在産品設計(jì)初期，軟件和(hé)硬件是同步開(kāi)發的，硬件還(hái)沒有(yǒu)完成開(kāi)發，軟件可(kě)以通(tōng)過快速原型的方法在試驗車(chē)輛(liàng)上(shàng)進行(xíng)驗證。如果試驗車(chē)輛(liàng)也沒有(yǒu)準備好，可(kě)以采用硬件在環的方法，将整車(chē)動力學模型和(hé)控制(zhì)器(qì)相連，同樣可(kě)以實現 ADAS 功能的測試。

V 模型的右半部分，在 ADAS 産品的驗證階段，實際路上(shàng)危險性太高(gāo)井且實際路試不可(kě)能覆蓋所有(yǒu)的測試場(chǎng)景。此時(shí)可(kě)以通(tōng)過搭建硬件在環或整車(chē)在環仿真平台來(lái)驗證。通(tōng)過環境仿真軟件建立虛拟測試場(chǎng)景，與車(chē)輛(liàng)控制(zhì)器(qì)接口匹配之後，可(kě)實現整車(chē)在環測試。

（2）高(gāo)度自動駕駛

基于目前上(shàng)述三個(gè)階段的技(jì)術(shù)水(shuǐ)平，要做(zuò)到高(gāo)度自動化，需要結合網聯技(jì)術(shù)。網絡技(jì)術(shù)将車(chē)、道(dào)路、行(xíng)人(rén)等成為(wèi)了智能交通(tōng)系統中的信息節點。在美國、歐洲、日本等汽車(chē)發達國家(jiā)和(hé)地區(qū)，基于車(chē)聯網 V2X技(jì)術(shù)的協同式輔助駕駛技(jì)術(shù)正在進行(xíng)實用性技(jì)術(shù)開(kāi)發和(hé)大(dà)規模試驗場(chǎng)測試。

網聯通(tōng)訊技(jì)術(shù)，概括來(lái)說，就是通(tōng)信定位和(hé)地圖技(jì)術(shù)，包括數(shù)台智能網聯汽車(chē)之間(jiān)信息共享與協同控制(zhì)所必須的通(tōng)信保障技(jì)術(shù)、移動自組織網絡技(jì)術(shù)，以及高(gāo)精度定位技(jì)術(shù)，高(gāo)精地圖及局部場(chǎng)景構建技(jì)術(shù)。網聯通(tōng)訊采用 DSRC、LTE-V 和(hé) WiFi 等設備，将汽車(chē)、道(dào)路、行(xíng)人(rén)等聯系在一起。設備上(shàng)須有(yǒu)支持通(tōng)訊功能的路側單元，當車(chē)輛(liàng)經過信号燈、标志(zhì)牌等設備，或遇到其他車(chē)輛(liàng)行(xíng)人(rén)，或前方存在危險路況時(shí)，将會(huì)觸發算(suàn)法，車(chē)輛(liàng)可(kě)獲得(de)信号的相位和(hé)時(shí)序信息，再基于定位系統做(zuò)精準定位，依照其行(xíng)駛信息與環境信息，通(tōng)過控制(zhì)算(suàn)法确定車(chē)輛(liàng)的最佳通(tōng)行(xíng)速度，并将信息反饋給駕駛員，必要情況下直接控制(zhì)車(chē)輛(liàng)緊急制(zhì)動，以保證安全行(xíng)駛。

V2X，即車(chē)對外界的信息交換，是對網聯通(tōng)訊技(jì)術(shù)的應用。圖 2 所示為(wèi) V2X 技(jì)術(shù)。

但(dàn)網聯技(jì)術(shù)最大(dà)的間(jiān)題是十擾。保持通(tōng)訊頻段不受十擾是車(chē)輛(liàng)通(tōng)訊時(shí)一個(gè)至關重要的環節，汽車(chē)制(zhì)造商協會(huì)認為(wèi)，隻有(yǒu)當證明(míng)在 V2X 系統通(tōng)訊不會(huì)受十擾時(shí)，這個(gè)技(jì)術(shù)才可(kě)以被廣泛使用。

（3）完全自動駕駛

要最後實現完全自動駕駛甚至無人(rén)駕駛，除了上(shàng)述各階段的基本技(jì)術(shù)要求之外，道(dào)路測試是這一環節的難點。實際交通(tōng)情況千變萬化，不可(kě)能在真實道(dào)路上(shàng)完成所有(yǒu)的測試，此階段要借助虛拟環境仿真來(lái)完成。

目前主流的虛拟環境仿真軟件有(yǒu) Prescan，Carmaker 和(hé) dSPACE 也有(yǒu)相應的功能。通(tōng)過虛拟可(kě)以加快場(chǎng)景測試，驗證功能。同時(shí)還(hái)能避免在實際道(dào)路下的危險情況，極大(dà)提高(gāo)效率，節約人(rén)力物力。目前，Volvo 等主機廠都有(yǒu)計(jì)劃或已經采用這種虛拟環境的測試方法。

目前，國內(nèi)外已經有(yǒu)很(hěn)多(duō)自動駕駛的測試在開(kāi)展，而且這種測試會(huì)越來(lái)越頻繁，但(dàn)現在它還(hái)局限在較窄的區(qū)域內(nèi)，未來(lái)将擴展到公衆區(qū)域；如同公交車(chē)道(dào)一樣，慢慢擴展到城市道(dào)路，最終擴展到所有(yǒu)的高(gāo)速公路和(hé)所有(yǒu)的城市道(dào)路。這會(huì)是一個(gè)漫長過程，需要不斷嘗試、不斷磨合，也需要大(dà)衆克服過去的使用習慣的障礙及法律的障礙。