L4自動(dòng)駕駛技術(shù)

一．SAE的五個(gè)級別分別是：

L0：駕駛員完全掌控車輛，無任何自動(dòng)化能力。

L1：自動(dòng)系統(tǒng)有時(shí)能夠輔助駕駛員完成某些駕駛?cè)蝿?wù)。比如高速自動(dòng)巡航（自動(dòng)認(rèn)知所在車道），和一些駕駛輔助功能等等。

L2：自動(dòng)系統(tǒng)能夠完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，但駕駛員需要監(jiān)控駕駛環(huán)境，完成剩余部分，同時(shí)保證出現(xiàn)問題，隨時(shí)進(jìn)行接管。其實(shí)在大多數(shù)場景下是沒有自動(dòng)駕駛能力的，只有比如高等級的自動(dòng)泊車、自動(dòng)跟車等等功能，現(xiàn)在很多高端一些的車輛都有這些能力，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上普及。

L3：自動(dòng)系統(tǒng)既能完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，也能在某些情況下監(jiān)控駕駛環(huán)境，但駕駛員必須準(zhǔn)備好重新取得駕駛控制權(quán)。這就是今天我要重點(diǎn)講述的等級。在這個(gè)等級下，實(shí)際上駕駛員還是必須時(shí)刻保持警惕，隨時(shí)取回車輛控制權(quán)的。

L4：自動(dòng)系統(tǒng)在某些環(huán)境和特定條件下，能夠完成駕駛?cè)蝿?wù)并監(jiān)控駕駛環(huán)境，這個(gè)階段下，在自動(dòng)駕駛可以運(yùn)行的范圍內(nèi)，駕駛相關(guān)的所有任務(wù)和駕乘人已經(jīng)沒關(guān)系了。但似乎駕駛艙還是必不可少的，不能完全取消掉認(rèn)為控制的操作部件。

L5：自動(dòng)系統(tǒng)在所有條件下都能完成的所有駕駛?cè)蝿?wù)。顧名思義，就是人可以只當(dāng)乘客，方向盤、油門剎車等等都取消掉，當(dāng)然了為了安全和防止緊急情況，應(yīng)是有緊急停止按鈕或者操作的。其他部分都由車輛來完成，人起到的作用就是乘客。

二．L4自動(dòng)駕駛技術(shù)方案

從L4級自動(dòng)駕駛開始實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對駕駛員的替代。自動(dòng)駕駛是指讓汽車自己擁有環(huán)境感知、路徑規(guī)劃并且自主實(shí)現(xiàn)車輛控制的技術(shù)，也就是用電子技術(shù)控制汽車進(jìn)行的仿人駕駛或是自動(dòng)駕駛。美國汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）根據(jù)系統(tǒng)對于車輛操控任務(wù)的把控程度，將自動(dòng)駕駛技術(shù)分為L0-L5，系統(tǒng)在L1~L3級主要起輔助功能；當(dāng)?shù)竭_(dá)L4級，車輛駕駛將全部交給系統(tǒng)，而L4、L5的區(qū)別在于特定場景和全場景應(yīng)用。本篇報(bào)告我們將主要論述L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)技術(shù)、成本和商業(yè)化應(yīng)用場景。

自動(dòng)駕駛整體技術(shù)實(shí)現(xiàn)層級

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可分為感知層、決策層、執(zhí)行層

L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在特定區(qū)域內(nèi)對車輛操作的完全接管，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)：對周圍障礙物的感知、車輛定位以及路徑規(guī)劃（2W1H），實(shí)現(xiàn)這些功能需要構(gòu)建感知層、決策層、執(zhí)行層這三個(gè)層面的技術(shù)架構(gòu)，這三個(gè)技術(shù)層級分別代表著L4自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的眼和耳、大腦以及手腳。基于當(dāng)前技術(shù)發(fā)展情況，我們在本部分主要討論車輛內(nèi)部所采用的一些傳感器和計(jì)算單元。除了本地的傳感器和處理器外，系統(tǒng)通過與外部車輛、設(shè)施進(jìn)行信息交互，以及在高精度地圖等輔助下可以獲得更好的環(huán)境感知能力。

自動(dòng)駕駛環(huán)境感知傳感器

感知層需要對多種傳感器進(jìn)行融合以實(shí)現(xiàn)冗余

感知層主要是為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)獲取外部行駛道路環(huán)境數(shù)據(jù)并幫助系統(tǒng)進(jìn)行車輛定位，當(dāng)前無人駕駛系統(tǒng)中代表性的傳感器有激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、GNSS/IMU等，由于其工作原理、技術(shù)特性各不相同決定其適用的應(yīng)用場景各異，所以當(dāng)前大部分車輛都是采用多種傳感器相融合的方式以應(yīng)對各種可能發(fā)生的情況，保證系統(tǒng)冗余。

自動(dòng)駕駛環(huán)境感知傳感器

車用攝像頭產(chǎn)品對比車用激光雷達(dá)產(chǎn)品更加成熟

激光雷達(dá)發(fā)展始于上世紀(jì)70年代，主要應(yīng)用于軍事、航空航天、測繪等領(lǐng)域，主要可以實(shí)現(xiàn)測距、定位、環(huán)境監(jiān)測、以及動(dòng)態(tài)、靜態(tài)3D環(huán)境模型的構(gòu)建。車用激光雷達(dá)起步較晚，目前產(chǎn)品不夠成熟面臨多重問題需要克服，如：能夠搭載在車上的產(chǎn)品有效測距較短；產(chǎn)品固態(tài)化、小型化技術(shù)不夠成熟，難以滿足車輛要求；配套產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；由于產(chǎn)量少，產(chǎn)品售價(jià)高昂（Velodyne HDL-64售價(jià)高達(dá)于7.5萬美元）。相比之下，由于在消費(fèi)電子領(lǐng)域多年發(fā)展積累，攝像頭在技術(shù)（成像效果、產(chǎn)品小型化）、產(chǎn)業(yè)鏈方面（成本控制）均比較成熟，而且在探測距離、價(jià)格方面亦有明顯優(yōu)勢。最新開發(fā)的產(chǎn)品即使是在外部光線條件不佳的情況下也能夠給出較好的成像輸出。

自動(dòng)駕駛環(huán)境感知傳感器

激光雷達(dá)未來將朝向小型化、電子化、固態(tài)化發(fā)展

雖然車用攝像頭產(chǎn)品已經(jīng)很成熟，但激光雷達(dá)在L3級以上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中是不可或缺的，因?yàn)榧す饫走_(dá)可以生成車輛周邊環(huán)境的3D模型，為系統(tǒng)提供深度的環(huán)境數(shù)據(jù)，而且其在車輛定位中也扮演著重要的角色。

激光雷達(dá)能夠發(fā)射的激光線束越多，其所能提供的探測精度和探測距離越好，但價(jià)格也越昂貴，如高速公路場景一般需要激光雷達(dá)能能夠發(fā)射100線束以上；但針對一些中低速場景，也可采取多臺低線束激光雷達(dá)以規(guī)避高昂的成本。

目前機(jī)械式激光雷達(dá)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，難以滿足車輛使用要求，多家廠商正在著手研制半固態(tài)、固態(tài)激光雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化、輕量化方向發(fā)展，隨著未來相關(guān)技術(shù)進(jìn)一步成熟，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，成本有望降至千元級別。

自動(dòng)駕駛計(jì)算決策層

IC公司和Tier1大力投資研發(fā)布局該領(lǐng)域

目前自動(dòng)駕駛廠商傳感器搭配基本趨同，而決定L4級自動(dòng)駕駛落地的時(shí)間快慢更多的是取決于系統(tǒng)的決策環(huán)節(jié)，包括相關(guān)算法和計(jì)算平臺。我們知道傳感器每秒鐘都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，計(jì)算平臺需要有能力在極短時(shí)間內(nèi)對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析并給車輛執(zhí)行層下達(dá)操作指令以保證自動(dòng)駕駛車輛的安全行駛。自動(dòng)駕駛專用計(jì)算平臺需要能夠融合多種專用芯片和處理器，技術(shù)門檻極高，當(dāng)前各大科技公司、Tier1都在布局該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)，尤其是專業(yè)芯片環(huán)節(jié)具有極高的技術(shù)門檻，如Intel收購Altera（FPGA）、Movidius（視覺處理芯片）和Mobileye。目前由于產(chǎn)量少、造價(jià)高昂，當(dāng)前一臺計(jì)算平臺的售價(jià)都在幾萬元甚至是十幾萬元，隨著未來量產(chǎn)，成本有望降至萬元以下。

L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)組建

目前行業(yè)并無統(tǒng)一的最優(yōu)系統(tǒng)組建方案

根據(jù)我們與行業(yè)內(nèi)部分無人駕駛整體解決方案提供商的交流，目前各家廠商并無最優(yōu)、唯一的L4級系統(tǒng)組建方案，每家在搭建自己的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)時(shí)都會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用場景去選擇不同的傳感器配置方案，且由于當(dāng)前上游廠商產(chǎn)品也處在快速迭代過程中，因此廠商也在嘗試搭配選擇不同的上游廠商所提供的產(chǎn)品。整體系統(tǒng)的造價(jià)和性能都在短時(shí)間內(nèi)（季）快速迭代。

當(dāng)前L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)硬件成本高昂

隨著產(chǎn)業(yè)鏈成熟和產(chǎn)量提升硬件成本有望實(shí)現(xiàn)大幅下降

目前大體上實(shí)現(xiàn)L4自動(dòng)駕駛的硬件設(shè)備一般包含：6_{12臺攝像頭、3}12臺毫米波雷達(dá)、5臺以內(nèi)的激光雷達(dá)以及1_{2臺GNSS/IMU和1}2臺計(jì)算平臺（不同方案會(huì)選擇不同側(cè)重的傳感器）。當(dāng)前一整套L4級自動(dòng)駕駛系統(tǒng)硬件成本還比較昂貴，整體基本在50萬元左右甚至更高，而未來隨著資本、研發(fā)的不斷投入，自動(dòng)駕駛產(chǎn)品逐漸落地、配套產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟，預(yù)計(jì)整套系統(tǒng)硬件成本會(huì)在1_{2年左右降至10}20萬元，并最終有望控制在10萬元以內(nèi)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的L4自动驾驶技术的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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