精品课第24讲 || 叶凌峡：化繁为简是L3自动驾驶系统工程化的关键 | 中国汽车报
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“化繁为简是工程化的关键；稳定性、可靠性、可追溯性是产品落地的根本要求 ， 因此L3系统需要做到以下三点：硬件标准化、软件模块化、开发流程化 。 ”9月11日晚 ， 在《中国汽车报》与广州智能网联汽车示范区运营中心联合推出的“2020智能网联汽车精品课”第24讲中 ， 驭势科技上海自动驾驶技术部总监叶凌峡以“基于量产的L3自动驾驶系统开发”为主题 ， 从需求及应用场景分析、L3系统架构设计及要点、L3自动驾驶系统的增强设计、迈向L3量产的工程化辅助技术等方面 ， 解读了L3自动驾驶系统开发的相关情况 。
应用场景：涵盖自主领航和自主跟随
“L3有条件的自动驾驶 ， 就是在特定驾驶模式下 ， 由自动驾驶系统完成所有驾驶操作 ， 人类驾驶员需要在特殊情况发生时 ， 适时对系统提出的干预请求进行回应 。 ”叶凌峡讲到 ， 进入到L3级自动驾驶后 ， 人类驾驶员能真正脱离出来 ， 把驾驶系统的控制权交给自动驾驶系统 。 所以 ， L3级自动驾驶是真正的自动驾驶 ， 需要解决的系统问题与之前的ADAS系统、L2级系统是不一样的 。 因此 ， 具备L3级自动驾驶功能的车辆 ， 必然要兼容ADAS系统功能 。
叶凌峡表示 ， L3级自动驾驶系统的应用场景 ， 主要是高速公路自主领航（HAP）、拥堵交通自主跟随(TJP) 。
就高速公路的自主领航而言 ， 一是具备车辆识别、车道识别、道路可行驶区域识别、位置定位等能力 ， 可一键设定车辆行驶目的地 。 二是具备高速公路自主驾驶全局规划能力 ， 可实现自主变道、自主超车、自主上下匝道等操作 。 三是高速公路自动驾驶全程无需驾驶员操作 ， 仅当自动驾驶车辆到达目的地或者车辆出现故障时 ， 系统进入安全控制模式并提醒驾驶员接管 。
【精品课第24讲 || 叶凌峡：化繁为简是L3自动驾驶系统工程化的关键 | 中国汽车报】而拥堵交通自主跟随方面 ， 一是具备车辆识别、前车行驶路径预测、车道识别、位置定位等能力 ， 可跟随前方车流自主驾驶 。 二是具备车辆持续跟踪能力 ， 实时监测车辆四周情况 ， 与四周拥堵车辆保持安全距离 ， 实时计算前方车流的行驶路径 ， 采用自主跟随策略 。 三是拥堵路段全程无需驾驶员操作 ， 直至交通拥堵状态解除 。 四是车速提升至时速60公里以上退出自主跟随功能 ， 并在退出前主动提醒驾驶员接管 。 当驾驶员未接管或出现车辆故障时 ， 系统则进入安全控制模式并保持提醒 。
架构设计：感知+决策+执行
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“自动驾驶系统由感知+决策+执行组成 ， 架构设计也是由此展开 。 ”叶凌峡讲解 ， 感知包括视觉、毫米波雷达、激光雷达、超声波、GPS等；决策包括融合、定位、决策规划等；执行包括车辆纵横向控制 。
在冗余设计上 ， 分为对称全冗余架构、非对称主辅冗余架构 。
其中 ， 对称全冗余架构方面 ， 第一系统包括多种类感知传感器组合、感知融合模块、规划决策模块；第二系统包括多种类感知传感器组合、感知融合模块、规划决策模块 。 两个系统共同构成冗余系统管理模块 ， 成为车辆控制模块的组成部分 。
非对称主辅冗余架构方面 ， 主系统包括多种类感知传感器组合、感知融合模块、主线规划决策模块；辅系统包括AI摄像头、辅线规划决策模块 。 二者共同构成冗余系统管理模块 ， 同样成为车辆控制模块的组成部分 。
L3级自动驾驶算法组成 ， 包括感知系统开发、规划系统开发、策略逻辑开发、控制系统开发 。 其中 ， 感知数据融合的精髓是取长补短 ， 具体包括：一是毫米波雷达具有全天候工作能力 ， 较高的测量精度 ， 不会漏报；二是摄像头能够识别不同的物体 ， 但测量精度较差 ， 很少误报；三是激光雷达测量精度高 ， 但成本高 ， 计算量大 。 感知数据融合算法的常规步骤有：一是数据采集及预处理；二是统一坐标系；三是数据关联+融合 。
在驾驶决策规划层面 ， 预期动作空间是关键 ， 即进行路径规划前需要判断行进路线范围中的可行驶区域空间 。 预期动作空间由道路指示层、空间障碍影响层、本车运动影响层组成 。 而且 ， 车辆控制算法主要考虑的是车辆动力学、车辆纵横向控制、闭环性能；以及冗余系统切换算法 。
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增强设计方面 ， 包括车道线识别、精确测距、道路信息需求、驾驶员状态监控等 。
工程化：功能安全设计是重中之重
“L3级自动驾驶系统的量产涉及自动驾驶系统的标定技术 ， 主要是指传感器的标定 ， 包括毫米波雷达标定、摄像头标定、其他感知设备 。 ”叶凌峡表示 ， L3级自动驾驶系统量产的工程化设计 ， 主要包括人机交互（HMI）设计、OTA升级设计、功能安全设计等 。
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在OTA升级设计上 ， 复杂的L3系统需要更加便捷的升级能力来提升用户的体验 ， 实现更快修复问题、持续更新功能、定制化设计 。
在功能安全设计上 ， 自动驾驶系统的设计首要要求就是安全第一 ， L3级自动驾驶系统必然需要符合功能安全设计 。
“对于迈向L3技术的量产 ， OTA升级技术逐渐成为发展趋势 ， 也逐渐为广大用户所接受 。 ”叶凌峡认为 ， 通过OTA升级 ， 可以更快地修复车辆的系统故障 ， 也能够持续保持L3系统的更新 ， 还能够根据客户的需求定制对应的设计 。
“安全相关的标准 ， 应该从设计之初就融入到设计思想之中 。 ”叶凌峡表示 ， 自动驾驶系统的设计把功能安全考虑在其中之后 ， 必然会带来一定的复杂性 ， 但这是L3自动驾驶系统量产的必经之路 。 因此 ， 功能安全设计是工程辅助化设计的重中之重 。
附：精彩问答
在讲座之后 ， 叶凌峡还与网友进行了问答互动 。 采访人员撷取精华 ， 以飨读者 。
Q：L3自动驾驶系统的架构设计要注意些什么 ， 主要包括哪几个问题？
A：基于量产的L3自动驾驶系统 ， 对于架构的设计来说需要注意的方向主要从系统的功能需求、系统模块的分工、功能安全的要求等几方面着手 。 首先 ， 不同的功能要求影响系统的感知决策等模块的选取 ， 例如高速自主领航系统（HAP）需要GPS全局定位能力 ， 而交通拥堵自主跟随系统（TJP）则可以不用；其次 ， 对于系统组成来说 ， 不同的模块其侧重点也不同 ， 在架构设计中需要综合考虑 ， 平衡需求 ， 例如毫米波雷达能全天候工作 ， 但摄像头就受到天气的影响较大 ， 在架构设计时就需要考虑系统的感知融合 。 另外 ， 达到L3级别以上的自动驾驶系统 ， 为了确保行驶安全 ， 系统的冗余设计必不可少 ， 需要提供多系统独立工作能力 ， 否则就无法满足功能安全的要求了 。
Q：解决L3自动驾驶系统安全冗余的主要设计思路是什么？
A：对于L3自动驾驶系统来说 ， 其安全冗余的主要考量是保障性行驶能力的建立 ， 这种能力可以不是系统的拷贝复制 ， 但一定是具有独立行驶功能的自动驾驶系统 。 什么是具有独立行驶功能的自动驾驶系统呢 ， 简而言之 ， 就是具备感知、决策和执行这三大关键模块的独立系统 ， 可以是不完整的感知 ， 配合非全功能的决策及控制 ， 但能够在特定的条件下控制车辆安全行驶的能力 ， 例如智能保持车道行驶系统 。
Q：L3自动驾驶系统工程化设计的要点主要包括哪些？
A：一个实现了功能的系统对于产品来说只是一个半成品 ， 所谓工程化 ， 就是将半成品的功能系统真正落地成为产品的过程 ， 要求自动驾驶系统除了实现功能的稳定可靠之外 ， 还必须适应汽车流水线生产的要求 ， 正如课程介绍的关于系统诊断功能、系统标定功能、后期维护能力等 ， 都是工程化需要实现的要点 。
Q：国内企业在自动驾驶的算法研究方面是否有自己的优势？
A：国内企业在自动驾驶算法方面的最大优势 ， 在于对于中国的交通状况的适应能力非常强 。 相对于国外企业 ， 国内企业对中国的国情更为了解 。 其一 ， 能够有针对性地对中国特色的交通状况进行算法优化 ， 使得自动驾驶系统能够更加适合中国道路的使用；其二 ， 能够针对中国用户的习惯 ， 设计灵活的应用规则 ， 使得自动驾驶算法更加人性化 。
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