目前，盡管自動(dòng)駕駛車(chē)(AV)技術(shù)取得了不小進(jìn)展，但人們普遍認(rèn)為距離商業(yè)化還需幾年的時(shí)間。促成這種看法的原因是，AV產(chǎn)業(yè)過(guò)度樂(lè)觀并在過(guò)去五年中表現(xiàn)不佳...

目前，盡管自動(dòng)駕駛車(chē)(AV)技術(shù)取得了不小進(jìn)展，但人們普遍認(rèn)為距離商業(yè)化還需幾年的時(shí)間。促成這種看法的原因是，AV產(chǎn)業(yè)過(guò)度樂(lè)觀并在過(guò)去五年中表現(xiàn)不佳，在開(kāi)始部署之前，許多技術(shù)問(wèn)題仍然有待解決。

本文對(duì)AV的進(jìn)展進(jìn)行了回顧，并就AV開(kāi)發(fā)的當(dāng)前狀態(tài)提出了自己的觀點(diǎn)，同時(shí)考慮未來(lái)部署所需的事項(xiàng)，還將介紹許多新涌現(xiàn)的道路AV案例。AV技術(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)已被導(dǎo)入，新規(guī)范對(duì)部署時(shí)間表至關(guān)重要，必須與新一代AV系統(tǒng)一體考慮。

下一步是AV的道路立法，這將是成功部署AV所必需的。隨著新的安全要求的增加，預(yù)計(jì)合規(guī)性方面將帶來(lái)重大挑戰(zhàn)。圖1總結(jié)了最常見(jiàn)類(lèi)別中的AV產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和案例的狀態(tài)。它涉及三個(gè)時(shí)間框(過(guò)去：2020年之前；當(dāng)前：2020~2025年；未來(lái)：2025~2030年)，并分為四個(gè)部分(運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)、政府組織、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、平臺(tái)開(kāi)發(fā)商)。

圖：最常見(jiàn)類(lèi)別中的AV產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和案例的狀態(tài)。(來(lái)源：Egil Juliussen)

歷史回顧

領(lǐng)先公司的AV開(kāi)發(fā)和測(cè)試階段從2015年延長(zhǎng)到2020年。有些開(kāi)始得更早，有些仍在測(cè)試中。首先討論AV案例，因?yàn)樗鼈儠?huì)極大地影響其他考慮因素。

AV案例

最初的研究集中在最有前途的應(yīng)用上。最初，網(wǎng)約車(chē)(編按：網(wǎng)路預(yù)約出租汽車(chē))在中國(guó)、美國(guó)和其他地區(qū)起飛，使自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)(robotaxi)成為最理想的早期AV部署方案。在歐洲，由于大多數(shù)城市的叫車(chē)服務(wù)成長(zhǎng)受到限制，而固定路線AV最受關(guān)注，美國(guó)和中國(guó)是自動(dòng)駕駛卡車(chē)開(kāi)發(fā)和測(cè)試的主要市場(chǎng)。

對(duì)于技術(shù)復(fù)雜性的理解、客戶需求和其他案例因素，還需要深入研究。生成用于測(cè)試AV軟體的訓(xùn)練資料至關(guān)重要，透過(guò)模擬進(jìn)行的虛擬AV測(cè)試變得越來(lái)越重要，當(dāng)然安全性仍然是最關(guān)鍵的。

道路立法

迄今為止，幾乎沒(méi)有來(lái)自政府的監(jiān)督。大多數(shù)情況下都需要測(cè)試許可，所有載客的AV都需要安全駕駛。僅限載貨的AV，以及在此期間開(kāi)始測(cè)試的自動(dòng)駕駛卡車(chē)也需要道路許可。在美國(guó)，一些州頒發(fā)了測(cè)試許可證，最大的項(xiàng)目在加州。在這段時(shí)間的里，中國(guó)開(kāi)始了自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)測(cè)試；歐洲主要測(cè)試固定路線AV和一些人行道送貨AV。

到2019年，超過(guò)65家公司獲得了加州測(cè)試AV的DMV許可?？偣灿?67臺(tái)測(cè)試車(chē)輛獲得了許可證，當(dāng)年行駛了近290萬(wàn)英哩。2020年，獲得許可的測(cè)試車(chē)輛數(shù)量增加到668輛，但受疫情影響，行駛里程反而降至199萬(wàn)英哩。這段時(shí)間里，在加州進(jìn)行AV測(cè)試時(shí)，測(cè)試車(chē)上需要配備一名安全駕駛。

安全標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)安全主要關(guān)注基于ISO 26262及其四個(gè)ASIL階段的功能安全。對(duì)于隨后導(dǎo)入的AV，AV技術(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)方面的工作也開(kāi)始啟動(dòng)。SAE定義了六個(gè)等級(jí)的駕駛，Level 3、Level 4、Level 5代表自動(dòng)駕駛，這些等級(jí)被廣泛使用。SAE還導(dǎo)入了以下多個(gè)重要概念：

ODD：操作設(shè)計(jì)域，定義了AV可以運(yùn)作的環(huán)境；

OEDR：物體和事件探測(cè)與回應(yīng)，監(jiān)控并回應(yīng)駕駛環(huán)境；

DDT：動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，包括AV駕駛、執(zhí)行OEDR和避免碰撞；

ADS：自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，指執(zhí)行DDT的電腦系統(tǒng)。

AV技術(shù)

此期間內(nèi)，由于多種新技術(shù)涌現(xiàn)，技術(shù)開(kāi)發(fā)受到了諸多關(guān)注。軟體驅(qū)動(dòng)程式是最復(fù)雜的部份，因?yàn)樗枰瓿伤蠨DT功能；感測(cè)器和視覺(jué)軟體用于完成OEDR功能。

執(zhí)行所有軟體的電腦硬體所需的性能遠(yuǎn)高于此時(shí)間段內(nèi)的可用性能，這是Nvidia和其他處理器設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)。在這段時(shí)間里，人工智慧技術(shù)發(fā)展迅速，也許發(fā)展太快了，以至于目前人工智慧的進(jìn)步被高估了。

當(dāng)前狀態(tài)

AV當(dāng)前處于大多數(shù)AV案例的部署試用階段。某些試用階段始于2018年，對(duì)于某些地區(qū)的某些案例，此階段可能會(huì)持續(xù)到2025年或更長(zhǎng)時(shí)間。

AV案例

案例已經(jīng)演進(jìn)，它們的重要性也在一定程度上發(fā)生了變化。由于疫情，卡車(chē)司機(jī)短缺，以及線上訂單和交貨量的大幅增加，增加了自動(dòng)駕駛卡車(chē)的重要性。無(wú)人駕駛計(jì)程車(chē)仍然很重要，在美國(guó)和中國(guó)開(kāi)始進(jìn)行無(wú)人駕駛試驗(yàn)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年還會(huì)進(jìn)行更多試驗(yàn)。加州已批準(zhǔn)七家公司進(jìn)行無(wú)人駕駛測(cè)試，其中三個(gè)已獲得在特定區(qū)域(Cruise、Nuro和Waymo)部署AV的授權(quán)。Nuro正在測(cè)試載貨AV，而Cruise和Waymo則專(zhuān)注于機(jī)器人計(jì)程車(chē)。

自動(dòng)駕駛卡車(chē)透過(guò)在測(cè)試模式下(配有安全駕駛)交付貨物來(lái)產(chǎn)生收入。此案例主要使用貨運(yùn)中心對(duì)貨運(yùn)中心的交付方案，其中大部分駕駛都在高速公路上進(jìn)行，但每次往返都包含從高速公路到倉(cāng)庫(kù)的短距離行程。

在美國(guó)、歐洲和中國(guó)的一些城市，人行道AV正在為許多校園和雜貨店提供食品。

道路立法

AV立法仍然有限，但許多規(guī)劃正在進(jìn)行中。法國(guó)和德國(guó)已經(jīng)邁出了制定AV立法的第一步。其他國(guó)家正在透過(guò)新的立法，包括中國(guó)、英國(guó)和美國(guó)。更多國(guó)家/地區(qū)可獲得更多測(cè)試許可，最終歐洲在自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)測(cè)試方面變得更加活躍，在慕尼黑、巴黎和其他城市進(jìn)行了路測(cè)。以下討論的新ISO標(biāo)準(zhǔn)中，將增加固定道路AV的測(cè)試和部署，而歐洲可能處于領(lǐng)先地位。

安全標(biāo)準(zhǔn)

在過(guò)去大約一年里，安全標(biāo)準(zhǔn)有所提高。ISO 22737 LSAD對(duì)于某些AV案例尤其重要。LSAD (低速自動(dòng)駕駛)將用于許多固定路線的AV、貨物的交付，以及類(lèi)似的場(chǎng)景。

ISO 21448 (預(yù)期功能安全性)將功能安全性擴(kuò)展到AV。該規(guī)范涵蓋了在沒(méi)有系統(tǒng)故障的情況下出現(xiàn)的功能安全性漏洞(ISO 26262涵蓋系統(tǒng)故障)。UL 4600針對(duì)Level 4~5兩個(gè)等級(jí)的AV，包括自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)的所有方面。UL 4600由Underwriters Laboratories和Edge Case Research共同制訂，基于其當(dāng)前狀態(tài)將ISO 26262和21448擴(kuò)展到AV，并在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下感知其操作環(huán)境。

IEEE P2851責(zé)任敏感安全(RSS)模型，利用MobileEye的AV駕駛演算法來(lái)避免碰撞。RSS是一種形式數(shù)學(xué)模型，防碰撞用的是技術(shù)中立方案。在安全相關(guān)AV行為中，該標(biāo)準(zhǔn)被稱(chēng)為模型的假設(shè)。

定義AV等級(jí)和概念的術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)SAE J3016，正受到越來(lái)越多的批評(píng)，當(dāng)僅定義AV術(shù)語(yǔ)時(shí)，其被視為安全標(biāo)準(zhǔn)。SAE可能會(huì)將其六個(gè)等級(jí)從ADAS更新到AV?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University)的Phil Koopman的一項(xiàng)提案獲得了相當(dāng)大的支持，該提案基于以下四種Koopman簡(jiǎn)化自動(dòng)化模式：

駕駛輔助：支援人類(lèi)駕駛；

監(jiān)督自動(dòng)化：人類(lèi)駕駛監(jiān)控并補(bǔ)強(qiáng)能力差距；

自主操作：沒(méi)有人類(lèi)安全駕駛；

車(chē)輛檢測(cè)：駕駛可降低因潛在的設(shè)計(jì)缺陷所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。

AV技術(shù)

AV技術(shù)不斷進(jìn)步——某些方面進(jìn)展相對(duì)快一些。軟體驅(qū)動(dòng)程式正在改進(jìn)，其中一些涵蓋了多個(gè)AV案例。而對(duì)于之前從未見(jiàn)過(guò)的邊緣情況或新的駕駛情況，仍然是一個(gè)棘手的問(wèn)題，需要在安全性可接受程度方面取得更大的進(jìn)展。

感測(cè)器隨著改進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)而不斷發(fā)展。而對(duì)于光達(dá)(LiDAR)來(lái)說(shuō)，ToF和調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)之間的技術(shù)之爭(zhēng)仍在繼續(xù)。ToF是大多數(shù)AV新創(chuàng)公司使用的成熟技術(shù)。FMCW具有一些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，比如干擾極小、優(yōu)異的速度測(cè)量和更遠(yuǎn)的探測(cè)范圍等。然而，成本仍然是一個(gè)問(wèn)題，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，F(xiàn)MCW似乎是贏家。

新一代雷達(dá)技術(shù)正在涌現(xiàn)，它將透過(guò)4D或成像雷達(dá)大大提高感知能力。4D雷達(dá)帶來(lái)了與光達(dá)的重疊功能，將是未來(lái)的領(lǐng)導(dǎo)者。在其他地方，遠(yuǎn)紅外線(FIR)是另一種有前途的AV感測(cè)器技術(shù)。FIR可以比其他感測(cè)器更好地檢測(cè)溫暖的物體，這對(duì)行人和動(dòng)物的探測(cè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

人工智慧技術(shù)不斷改進(jìn)，但進(jìn)步的速度似乎已經(jīng)放緩——至少對(duì)AV來(lái)說(shuō)是如此。有一個(gè)問(wèn)題是所謂的黑盒問(wèn)題：即目前仍然很難確定人工智慧模型如何為AV駕駛做出決策。這種模糊性仍然是AV的一個(gè)大問(wèn)題，需要更好的解決方案。

未來(lái)展望

安全部署階段將因AV案例而異，時(shí)間為2024~2030年，甚至可能更晚——具體取決于領(lǐng)先企業(yè)的計(jì)畫(huà)，以下將對(duì)前述的圖1進(jìn)行回顧。

AV案例

包括低速行駛相對(duì)簡(jiǎn)單的交通模式案例中將會(huì)首先進(jìn)行安全部署，包括在許多公共交通部署中的固定和可變路線的AV。純載貨AV也將會(huì)提早部署人行道AV，作為以步行速度運(yùn)行的最簡(jiǎn)單版本。Nuro等基于道路的純載貨AV也會(huì)提早部署。Nuro的第三代AV采用了一個(gè)外部安全氣囊，以提高行人的安全性。

自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)正在部署中，但僅限于部分城市的選定區(qū)域。進(jìn)一步擴(kuò)張將取決于道路立法。未來(lái)自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)的營(yíng)運(yùn)安全性也將對(duì)未來(lái)的擴(kuò)張產(chǎn)生重大影響。一些致命的撞車(chē)事故，即便是只有少量撞車(chē)事故導(dǎo)致人員受傷或死亡，但都可能會(huì)像滾雪球一樣，這將是所有自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)營(yíng)運(yùn)商面臨的重大問(wèn)題。

消費(fèi)級(jí)AV將利用自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)的開(kāi)發(fā)和部署，但至少會(huì)滯后五年。消費(fèi)類(lèi)AV的ODD可能有限，其模式類(lèi)似于自動(dòng)駕駛計(jì)程車(chē)，且決定消費(fèi)者AV部署的最大因素將是未來(lái)的道路立法。

一些自動(dòng)駕駛卡車(chē)應(yīng)用將在2025年之前部署，其中貨運(yùn)中心到貨運(yùn)中心模式將處于領(lǐng)先地位。自動(dòng)駕駛卡車(chē)承諾即使在有安全駕駛的情況下也能提升效率，特別是考慮到當(dāng)前的駕駛短缺和更好地利用法定休息日之間的行駛時(shí)間。行駛效率可以縮短新鮮農(nóng)產(chǎn)品等商品的行程時(shí)間，因而具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

道路立法

到2025年，許多國(guó)家可能會(huì)發(fā)布重要的道路立法。這些法律將對(duì)所有AV案例產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，這可能會(huì)導(dǎo)致AV部署的延遲。作為這些考慮的一部分，必須做出幾個(gè)艱難的決定，因?yàn)樾碌腁V立法條款的制訂所參考的資料很少，其中包括如何與人工駕駛車(chē)輛相比，來(lái)確定AV安全的基點(diǎn)，以及如何衡量這種關(guān)系的演變。AV將會(huì)透過(guò)提高安全性的軟體更新而得到改進(jìn)。如何參照一組特定的人類(lèi)駕駛來(lái)衡量AV的安全改進(jìn)，仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題。

英國(guó)透過(guò)AV立法的努力對(duì)解決爭(zhēng)論做出了很大貢獻(xiàn)。例如英國(guó)研究人員得出結(jié)論，AV安全性判定是一項(xiàng)最好留給議會(huì)的政治決定。

到目前為止，很少有人討論未來(lái)的AV市場(chǎng)對(duì)公司和政府的巨大收入潛力，無(wú)疑這種收入潛力將被納入AV道路立法。AV的提早部署還將帶來(lái)技術(shù)和使用經(jīng)驗(yàn)方面的領(lǐng)先地位，隨著AV部署的推進(jìn)，這些技術(shù)和使用經(jīng)驗(yàn)可以在其他國(guó)家推廣。

安全標(biāo)準(zhǔn)

AV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展?fàn)顩r良好：ISO 21448和UL 4600已獲得批準(zhǔn)，IEEE P2851正在制訂中。這些標(biāo)準(zhǔn)必須內(nèi)建到下一代AV系統(tǒng)中，以極大地增加安全性。

可能會(huì)有新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)，或者至少是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的更新。但有個(gè)問(wèn)題是，是否會(huì)有針對(duì)自動(dòng)駕駛卡車(chē)、純載貨AV或其他車(chē)輛類(lèi)別的特定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？未來(lái)的立法也可能要求在2025年的時(shí)間表內(nèi)制定新的或更新標(biāo)準(zhǔn)。這可能會(huì)對(duì)未來(lái)的AV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生最大的影響。

AV技術(shù)

需要持續(xù)改進(jìn)AV技術(shù)。軟體驅(qū)動(dòng)程式將依賴于人工智慧技術(shù)的進(jìn)步和來(lái)自擴(kuò)展機(jī)器學(xué)習(xí)的改進(jìn)，以及來(lái)自測(cè)試和操作的資料。

FMCW光達(dá)、4D雷達(dá)和FIR等感測(cè)器硬體和軟體技術(shù)正在進(jìn)入量產(chǎn)階段。對(duì)于所有的感測(cè)器，都將看到其成本的下降和可靠性的提高，光達(dá)將變得更加實(shí)惠。隨著成本的下降，運(yùn)算效能也會(huì)提高。具備人工智慧加速器的晶片將有助于提高重要性，且一些AV公司將會(huì)開(kāi)發(fā)自己的晶片。

挑戰(zhàn)底線

AV必須在批量部署之前克服多重挑戰(zhàn)。技術(shù)復(fù)雜性仍然令人生畏：如何開(kāi)發(fā)和證明軟體駕駛可以勝過(guò)人類(lèi)駕駛，將仍是一個(gè)主要障礙。AV案例越來(lái)越清晰，有些更容易掌握，流量模式簡(jiǎn)單且速度較低區(qū)域的部署將會(huì)成為早期的批量部署。

AV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行。現(xiàn)在，AV公司需要迅速將這些標(biāo)準(zhǔn)整合到他們的平臺(tái)中。也許最艱難、可能也是最具爭(zhēng)議的決定，將由制定AV道路立法的機(jī)構(gòu)做出。他們必須在AV的安全性和人類(lèi)駕駛的能力之間進(jìn)行權(quán)衡。他們還必須具體說(shuō)明新法律的實(shí)施辦法，如何授權(quán)AV供公眾使用，以及如何在其生命周期內(nèi)保持授權(quán)。