【25年回顧】快來看看1997年和2021年汽車智慧創新技術的變化

在AI《汽車製造業》創立之初,許多國際知名廠商就紛紛在我們的雜誌上面展示自己當時的創新技術,1997年01期,“本田SHUTTLE 2。2LES”帶著自己的人工智慧技術登上了期刊。“分級邏輯”換擋技術是自動變速器的一個電控系統,它在某種範圍內具有學習能力。基於駕駛員的習慣進行調節,可克服常規的常規的自動變速器經常出現的某些缺點。“自學習電子系統”為識別車輛行駛狀況(彎道、上坡、下坡和上坡角度),自動控制系統利用這些資料並確定有效的行駛擋,避免不必要的變換檔位。

如今人工智慧技術突飛猛進,近些年來,ADAS已經獲得了很大的進步,在2020年AI《汽車製造業》釋出的《L2 自動駕駛系統的升級》一文中提到,零部件供應商研發的科技越來越標準化,並致力於改善各類輔助駕駛技術,大部分研發層面已經實現了 L2+,L3級也會在不久的將來量產,未來智慧駕駛輔助功能會更加強大。相隔約23年的文章,您有何感想?

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1997年-01期雜誌

【25年回顧】快來看看1997年和2021年汽車智慧創新技術的變化

【25年回顧】快來看看1997年和2021年汽車智慧創新技術的變化

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2020年-09期雜誌

L2 自動駕駛系統的升級

在高階自動駕駛技術還處於探索階段的時候,駕駛員輔助系統已獲得很大的進步,零部件供應商使其系統越來越標準化,並致力於改善感測器技術。開發人員實現了L2+級,按照SAE標準,這種自動駕駛系統在車輛縱向和橫向行駛時能夠輔助駕駛員,未來的功能會更強大。

高階自動駕駛早已是汽車工業對終端使用者的許諾,開發人員在研究如何使汽車作為另一個“生活空間”,消費者在乘車旅行時應能擁有屬於他們的自由時間:看書、看電視或工作。汽車行業似乎很樂觀,好像不久就要實現L4和L5級自動駕駛,然而自動駕駛系統的開發難以置信地耗費了許多資源,因此挑戰較大,開發人員要花費大力氣深入研究這個課題。L4和L5自動駕駛尚不能商業化,它們還沒有達到商業模式的程度,不僅開發成本高,而且汽車上還要附加許多零部件。

展望駕駛員輔助系統

BMW和Daimler公司,與Audi公司一起組成了一個“高階自動駕駛量產轎車聯盟”,期望能在2024年之前共同將自動駕駛汽車投放市場。

駕駛員輔助系統越來越成為人們關注的焦點,高階駕駛輔助系統(ADAS)是利用安裝在車上的各式各樣感測器(毫米波雷達、鐳射雷達、單/雙目攝像頭以及衛星導航),在汽車行駛過程中隨時感應周圍的環境,收集資料,進行靜態和動態物體的辨識、偵測與追蹤,並結合導航儀地圖資料,進行系統的運算與分析,從而預先讓駕駛員察覺到可能發生的危險,有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

ADAS通常包括導航與實時交通資訊系統、電子警察系統、車聯網、自適應巡航控制、車道偏移報警系統、車道保持系統、碰撞避免或預碰撞系統、夜視系統、自適應燈光控制、行人保護系統、自動泊車系統、交通標誌識別、盲點探測、駕駛員疲勞探測、下坡控制系統和電動汽車報警系統等。近年來ADAS市場增長迅速,原來這類系統侷限於高階市場,而現在正在進入中端市場。Magna公司近場高階駕駛輔助系統(NearFieldADAS)產品開發經理KevinLu推測:“規章、法規、保險及使用者也許還沒有為L4和L5自動駕駛作好準備”。除了尚未完全成熟的技術之外,這無疑是目前最重要的原因。因此在可以預見的時間內,在公共道路上不會使用L4和L5級自動駕駛系統,但是前期的開發工作很重要,特別是ADAS已從該領域的投資中獲益。

在這個行業中,人們已實現了L2+級,按照SAE標準,這種自動駕駛系統在車輛縱向和橫向行駛時輔助駕駛員,未來的功能會更強大,功能範圍也會更廣。因為汽車製造商可能會作為L2+級銷售“高速公路領航員”(L3級自動駕駛系統),這對於汽車製造商有好處,保持了駕駛員的責任。

另一個至今尚未解決的問題是把對機械的控制轉交給人。ZF公司主管電子和高階駕駛輔助系統的副總裁ChristopheMarnat說出了他的懷疑:“駕駛員在做事,寫電子郵件或讀書,能在適當的時間內對臨界狀況作出反應嗎?”。在L2自動駕駛情況下,畢竟不允許駕駛員兼做其他事情。ChristopheMarnat先生認為L3自動駕駛所需的技術是成熟的。即使如此,在感測器方面還有許多事情要做。在雷達裝置中,2022年就要終止用於24GHz頻帶的通道,不僅在美國,而且在歐洲都是如此,因此新型雷達利用77GHz的頻率。按照KevinLu的說法,採用這種技術能明顯達到更好的解析度。

Continental公司ADAS業務部程式管理系統副總裁ChristianSchumacher也強調新型雷達的品質:“77GHz感測器能比迄今為止使用的24GHz頻率範圍所能達到的精度更精確地識別運動方向和速度。”因此Continental公司將這種雷達技術用於輔助轎車和商用車的右側繞行。

ZF公司主管電子和高階駕駛輔助系統的副總裁ChristopheMarnat稱,增加使用雷達感測器數量的主要原因是:“拐角雷達是滿足Euro-NCAP(歐洲新車評估測試)標準要求的關鍵”。

攝像技術將成為今後幾年最大的技術措施。ChristopheMarnat先生在評估未來的汽車裝備時說:“我們總是經常尋求具有更高解析度和有效距離更長的四周環繞攝像機和主動攝像機”。KevinLu先生則認為每輛汽車所使用的攝像機至少有12個。

零部件供應商Mobileye公司DACH品牌經理AnatoliyReinhardt說:“這些感測器將採集車輛周圍360°的環境資訊”。當然,仍存在這樣的問題,即在視野不好的情況下攝像機幾乎產生不了有用的資料,因此Mobileye公司已開始用其目前的量產系統收集有關行駛軌跡和道路狀況的資料,以此編制了一種卡片,這種卡片給攝像機提供了附加的地形特點,這應該有助於在缺乏道路標線或逆光閃爍的情況下為保持車轍提供準確的資訊。

因此,高解析度的攝像機的資料也能利用相應的計算能力進行處理,因而Magna公司認為域控制器變得越來越重要,KevinLu先生說:“它們將提供更強和更多的計算能力”。

Mobileye公司嘗試在這方面儘可能節約使用計算能力。在資訊量不變的情況下,應按照AnatoliyReinhardt的想法減少資料量:“這能使資料交換少於平均10KB/km”。Continental公司ChristianSchumacher也提到過一種挑戰,即“複雜的感測器資料非常密集計算的採集和融合”。

新型汽車電氣架構

Elektrobit公司執行副總裁MartinSchleicher看到了在新型汽車電氣架構中具有可用於L2+級自動駕駛系統的許多潛力,與這種新型汽車電氣架構一起使用了高效能計算機(HPC),他說道:“這種HPC系統可提供強大的計算能力,它與新型的軟體架構相結合就能顯著改善工作能力,並能使駕駛員輔助系統獲得新的功能。”

例如,新型大眾汽車ID3型轎車獲得了一種新穎的E/E架構,Continental公司與合作伙伴分享了這項新成果。但是問題在於,正是在純電動車情況下可能的續駛里程是否能承擔得起這種功能強大的計算系統,這從L3級自動駕駛系統起可能就是這種情況。

Elektrobit公司主管解釋道:“即使由所使用的加速器和相似技術獲得了高效率,電話通話時的耗電也要超過600W。”他補充說道:“這對電動車的續駛里程有明顯的影響”。ZF公司MannMarnat估計L2自動駕駛系統耗費的電功率為30~40W,“因此對電動車續駛里程的影響可能較小”。Marnat測算在L4自動駕駛情況下續駛里程的損失約為2%。

因此,Mobileye公司DACH品牌經理AnatoliyReinhardt預期:“意義重大的計算過程將轉移到計算中心,以便減少能量需求。”但是這又以覆蓋地區的穩定的5G網路為前提條件。

開發新的前沿技術

關於鐳射雷達在行業內部的討論尚有爭議。Tesla公司打算放棄這種感測器,即使在計劃的L4級自動駕駛功能中,而奧迪公司則已在很多車型上批次採用了鐳射雷達。

當然,必須降低成本,對此大家的意見是一致的,只是單單靠大量生產的規模效應是不行的,因此汽車製造商、零部件供應商和半導體工業都在致力於廣泛開發新的前沿技術。

在固體電路技術中,鐳射束純粹是用電控制的,但是這種固體電路技術尚未成熟到可投產。例如,半導體制造商AMS公司對垂直腔面發射鐳射器(VCSEL)領域進行了研究,在這種技術中光是從半導體表面發射出來的。

ZF公司MannMarnat列舉了這種技術的優點後說道:“固體鐳射雷達能夠非常好地整合到汽車上,但是我們必須降低成本,並改善其有效射程和解析度。”ZF公司曾宣佈與Ibeo和AMS公司合作開發,致力於突破這項技術。

另一項技術是微型反光鏡,它能引導光線,即所謂的MEMS(微機電系統)。但是,Marnat對此持懷疑態度:“MEMS鐳射雷達在紙面上提供了許多可能性,但這項技術尚未成熟,離成功尚有較長的時間。”

鐳射雷達製造商Cepton公司商業開發經理JürgenLudwig將鐳射雷達的開發與攝像機和雷達的開發進行比較。後兩種系統在20世紀90年代首次進入批次生產,從幾年前開始它們才成為汽車裝備中的標準配置。在這種情況下,在鐳射雷達大量使用之前,它們已持續使用了15年。

對於現在使用的L2+級駕駛輔助系統本來就不需要鐳射雷達,由駕駛員承擔責任,並有必要的冗餘,然而奧迪公司這樣的高階製造商已經從許多量產車輛日常使用這項技術積累了非常有價值的資料。

一般而言,在批次使用中積累資料的方法更為重要。Continental公司ADAS業務部程式管理系統副總裁ChristianSchumacher列舉了優點:“透過批次使用L2+級系統已能獲得大量資料,以後在實現更高級別自動化時就能利用這些資料。”這些彙集和經評估的非常有用的資料又能用於模擬和開發之中。

ZF公司主管電子和高階駕駛輔助系統的副總裁ChristopheMarnat證實:“這是長期有效的策略”,而且他提出在技術上已看到滿足L3自動駕駛系統要求的未來系統作為L2+級系統銷售。按照ChristopheMarnat的說法,這也是為了積累附加資料,而並不是要將許多L3自動駕駛系統供應市場。

確認的挑戰

Continental公司ChristianSchumacher解釋道:其他公司也能從這些資料獲益,與開始上升的汽車人工智慧一起,Continental公司同時開發了可擴充套件的模組化開發和試驗環境,其目的是要覆蓋自動駕駛範圍中越來越大的規模。他宣稱:“所開發的模擬工具將可供整個汽車工業使用。”

在Elektrobit公司中,統一化同樣遠遠位於日常工作事項之上。該公司執行副總裁MartinSchleicher說:“我們的目的是透過標準化和重複使用提高成熟程度和降低成本。”Magna公司高階駕駛輔助系統產品開發經理KevinLu說:“我們致力於包括硬體、軟體和生產工藝在內的可多次使用的構件開發平臺”。

可以斷言,這些開發工作全部結束後,也許僅留下很少的系統。BMW公司專家認為,最終全球用於高度自動駕駛的只會剩下3種生態系統。