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          搞一個無人駕駛汽車,車企和ADAS供應商分別需要做什么?

          2020-10-07 08:03:10來源:智車科技IV 關鍵詞:自動駕駛閱讀量:22068

          導讀:無人駕駛的基本原理非常簡單,當前技術水平下,它的正式名稱等同于“先進駕駛輔助系統(tǒng)”(Advanced Driver Assistant System),小名ADAS。
            “自動駕駛技術”是IT行業(yè)對汽車行業(yè)的一次主動跨界,所以你才會覺得“無人駕駛”的氣質那么像IT,因為無論從技術還是媒體宣傳,幾乎都是按照IT界的玩法來的,特點就是新聞多、玩概念的也比較多、風口比較多,可能成功,當然,也可能過兩年就黃了……
           
            IT行業(yè)試圖將汽車行業(yè)統(tǒng)領在自己的大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)……概念之下,但是,由于汽車事關人命,汽車產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟關系巨大,所以,互聯(lián)網(wǎng)的這種玩法,勢必也會遭到汽車安全領域現(xiàn)有規(guī)則的質疑和抵觸,至于結果如何,我們還是拭目以待吧!
           
            無人駕駛的基本原理非常簡單,當前技術水平下,它的正式名稱等同于“先進駕駛輔助系統(tǒng)”(Advanced Driver Assistant System),小名ADAS。
           
            ADAS系統(tǒng)包含信息采集設備和ADAS控制器,信息采集設備主要是各種攝像頭、超聲波雷達、激光雷達等一堆東西,ADAS控制器就是一個控制器,負責處理這些攝像頭、雷達信號,并對車輛發(fā)送“轉彎”、“加速”、“停車”之類的控制命令。
           
            說著簡單,但是做起來還是有很大工作量的。
           
            接下來,我們直奔主題,我們看看,搞一個無人駕駛汽車,車企和ADAS供應商分別需要做什么。
           
            對于車企而言,顯而易見,需要開放車輛的控制接口,把之前由駕駛員進行的各種操作,比如踩踏板、打方向盤、踩剎車、打轉向燈等動作,轉換成由ADAS控制器來發(fā)命令,去控制。
           
            一般而言,車企需要和無人駕駛供應商對接好CAN協(xié)議,并對人工操作的機械運動部件進行一些必要的修改,比如給踏板增加一個伺服電機,讓它根據(jù)ADAS控制器的命令來控制踏板踩下一定的深度。
           
            對于ADAS供應商而言,說實話,需要做的工作比較多??傮w而言,供應商需要開發(fā)ADAS控制器的算法,對采集到的多種傳感器信號進行正確的處理,并控制車輛作出合適的動作。
           
            接下來,我們來重點討論一下,ADAS的HIL測試,應該怎么做?
           
            談到這個問題,車企的朋友們難免會憂桑,因為這種技術集中度非常高的、深度大、廣度小的產(chǎn)品系統(tǒng),測試工作事實上主要是由供應商來做的,車企很少有能力做,而且即使做了,自己也不是很有信心,還是要依據(jù)供應商說的來。
           
            坊間流傳著一個段子,說某個車企,打聽到了博世ESP部門用的是ETAS的HIL做測試(其實這個根本不用打聽,猜都能猜得到,同屬于一個集團的嘛),然后興沖沖地買了一套ETAS的HIL設備,準備等ESP系統(tǒng)到貨之后,做一下ESP系統(tǒng)的HIL測試。結果博世ESP部門說,“我們都做好了,你們做啥做?不用做!”“你們想做你們就自己做,但是我們不會提供任何支持!”,然后這個車企就傻眼了,買來的HIL就成為擺設了。
           
            可能博世ESP部門覺得車企做ESP系統(tǒng)的HIL意義不大,還浪費時間~
           
            對于ADAS系統(tǒng)而言,大多數(shù)車企的處境相比ESP的例子,好不到哪里去~
           
            ADAS控制器的算法是其核心,這是一個需要經(jīng)過千錘百煉、不斷優(yōu)化、大量測試之后,才敢上車的控制器軟件。車企所做的ADAS測試,覆蓋率太低,也很難找到連供應商都還沒有發(fā)現(xiàn)的bug。而且,ADAS的這些算法源碼,車企一般是拿不到的,所以由車企去優(yōu)化代碼也有一定的操作困難。因此,倒不如好好對接、配合供應商,借助于實力較強的供應商的N多項目經(jīng)驗、技術積累,確保ADAS系統(tǒng)成熟可靠!
           
            當然,這個做法不適用于部分決心在ADAS控制算法領域有所建樹的企業(yè),因為這樣的企業(yè)理想遠大,并且投入了大量的財力人力去自主開發(fā)ADAS算法。不僅要超越競爭對手車企,而且還要超越競爭對手車企的供應商,從而徹底拉開差距,讓對手再也沒有機會。但是這樣的企業(yè)好像不多,大家可以留言,看看國內有多少這樣的企業(yè),自主開發(fā)ADAS算法并用到量產(chǎn)車上的。
           
            我們再看看,ADAS系統(tǒng)HIL測試領域的幾個模式。
           
            第一個模式,高??茖W研究,或者企業(yè)樣板工程,主要供實驗室演示使用,或者寫論文做研究,基本不具備實車應用價值,我們稱其為“王子”。
           
            這種ADAS HIL測試,其重要的特點是,它不需要實車錄制的視頻文件,它的“場景”,是由一個叫“場景軟件”的東西生成的。如果您不太理解場景軟件的用處,那您想象一下考駕照時候用過的駕駛模擬軟件,你在屏幕上所能看到的,就是“場景”,這個軟件,就可以稱作一個“場景軟件”。
           
            場景軟件把生成的“場景”,轉化成視頻,然后,通過視頻注入板卡,把視頻發(fā)送給ADAS控制器。ADAS控制器對其進行處理之后,會把對車輛的“轉彎”、“加速”之類的命令通過CAN總線發(fā)給場景軟件PC,場景軟件控制汽車在場景中實現(xiàn)“轉彎”、“加速”等動作,就可以實現(xiàn)“基于場景軟件的ADAS無人駕駛”了。
           
            這是一個幾乎不具備商用價值的ADAS測試方案,因為它的信息來源就不是真實的駕駛環(huán)境,而是由“場景軟件”生成的。視頻圖像質量非常理想化,沒有雪花毛刺,沒有霧靄蒙蒙、電閃雷鳴,沒有行人突然闖紅燈,也沒有寶馬車燈突然亮起,甚至整個賽道都沒有別的車輛……
           
            這樣一個ADAS測試方案,主要應用領域還是高校理論研究,這種理論研究的目的本來就不是為了商用,而是為了在某一技術點上,取得研究突破,發(fā)現(xiàn)新方法、新理論,為產(chǎn)業(yè)界、工程界提供理論支持。
           
            當然,企業(yè)也有可能使用這種ADAS測試方案,但目的主要是為了樣板工程建設、演示,對實際車輛開發(fā)沒有多大用處。
           
            第二個模式,商業(yè)應用的ADAS測試。其大的特點是,拋棄了“場景軟件”,改用實車錄制的視頻圖像數(shù)據(jù)(以及雷達、超聲波傳感器信號等等),相對辛苦一些,我們稱其為“草民”。
           
            此種模式下,ADAS測試方法也有多種,簡單地說,比如學習、訓練;復雜了說,比如人工標記。
           
            所謂“學習、訓練”,就是由人工開車,車上裝一些攝像頭,跑個幾百幾千公里,然后把錄像拿回實驗室,讓ADAS控制器去學習。ADAS控制器學習的目標,就是能跑出和人工駕駛同樣的軌跡,其方法就是識別視頻里面的各類物理,對ADAS控制器內部的大量參數(shù)進行不斷地迭代、優(yōu)化,從而終實現(xiàn)“仿生”駕駛,使ADAS控制器“計算”出來的軌跡,和視頻中的真實軌跡相一致。
           
            所謂人工標記,是一個更加細致的測試階段,主要做法就是,對視頻進行人工標記,由工程師先代替ADAS控制器,查看視頻,并對需要處理的對策進行期望值標記。說白了,就是,一個合格的駕駛員,人工開車的時候,看到這樣的視野場景,應該怎么反應,是加速還是減速,是轉向還是剎車還是鳴笛,標記下來。把人應該有的正確操作,標記在視頻的時間軸上,當然,這些“操作”,在無人駕駛模式下往往以“信號變量”的形式出現(xiàn)。然后,我們就通過視頻回放設備,把視頻輸入給ADAS控制器,然后在同一個時間坐標系下,核對ADAS控制器的反應是不是正常的(普遍使用自動化測試的方式),各個信號變量的值,對不對,從而為算法的進一步優(yōu)化提供依據(jù)。
           
            幾乎全部的ADAS供應商,都是采用這種“視頻回放”的ADAS的測試方案,畢竟,軟件算法是要上車商用的,雖不需要高深理論,但是要求工程上成熟可靠,搞一些場景軟件來測試,可不行。
           
            在這個領域,優(yōu)秀的選手叫英偉達(NVIDIA),沒錯,就是你電腦上顯卡的供應商,而且創(chuàng)始人還是個華人。英偉達這個公司幾乎包攬了全世界圖形圖像處理領域所有的進技術,在無人駕駛領域更是當之無愧的,百度、華為、特斯拉什么的,在這個領域全是它的小弟。
           
            攝像頭和ADAS控制器之間,傳輸視頻所使用的協(xié)議類型一般為LVDS(low voltage differ signal),比如GMSL、FPDLink、APIX等協(xié)議。在攝像頭端,通過serializer模塊,把YUV、RBG等數(shù)據(jù)轉換成APIX協(xié)議數(shù)據(jù),到了ADAS控制器端,通過deserializer模塊,把APIX協(xié)議數(shù)據(jù)還原,給ADAS控制器進行處理。
           
            我們在做ADAS控制器的測試的時候,就可以通過這樣的模塊(視頻回放板卡),把視頻文件轉化成LVDS協(xié)議信號,發(fā)給ADAS控制器,用于訓練ADAS控制器,或者用于對ADAS的控制信號進行比對(對于車企而言,雖然做ADAS無人駕駛測試,比不上ADAS供應商,但是,也是值得去嘗試的,有利于車企建立這方面的能力)。
           
            當然,這種LVDS協(xié)議信號仿真模塊,其意義不僅僅是針對ADAS測試,它對車載多媒體模塊、儀表、中控等各種需要傳輸圖像、視頻的模塊,都非常有用,它既可以仿真信號源,也可以仿真信號接收處理模塊,可以協(xié)助工程師在缺少對端模塊的情況下,通過仿真來完成對自身模塊的測試。
           
            按照我們對HIL本質的理解,HIL是一個虛實結合的系統(tǒng),在缺少“周圍件”的情況下,通過板卡或設備模擬出“周圍件”,形成一個有機的交互體,都應該稱作HIL。我們通常概念中針對發(fā)動機控制器ECU、VCU、BMS的HIL,只是HIL針對多管腳單片機控制器的一類應用而已。
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