精品课第33讲||曹恺：封闭园区自动驾驶可按需提供服务

“目前公共交通领域面临着不同的痛点，如公交车或轻轨夜间停靠、定时发车、按站停车、道路利用率低、调度运营成本高等。在一些科技园区、大型商业园区或郊区住宅区，由于地广人稀，公交频率低，站间距远，交通十分不便。为了解决这些问题，我们需要将‘计划’用车服务优化为‘按需’用车服务。”10月12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程”第33讲中，东风汽车公司技术中心SV-BU首席技术官曹凯围绕“封闭园区环境下自动驾驶的量产应用实践”主题，对自动驾驶的技术路线、市场环境、应用实践进行了分析解读。

■概念定义和技术路线

曹凯首先介绍了智能驾驶或自动驾驶的定义演变。

2016年，智能汽车的分类方法在技术路线图讨论中确定为基于美国汽车工程师协会(SAE)的分类方法。与美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)采用的分类方法相比，高度自动驾驶的分类更加细化。

2018年，智能网联汽车的定义是指装备先进的车载传感器、控制器、执行器等设备，融合现代通信和网络技术，使车辆具有复杂的环境感知、智能决策和控制功能，能够全面实现安全、节能、环保和舒适驾驶的新一代汽车。

2020年，国家发改委发布《智能汽车创新发展战略》，正式将智能汽车定义为搭载先进的传感器、控制器、执行器等装置，运用信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术，具备部分或全部自动驾驶功能，逐步从简单交通工具向智能移动空间转变的新一代汽车。智能汽车通常被称为智能网联汽车、自动驾驶汽车、无人驾驶汽车等等。

曹伟认为，自动驾驶的技术路线主要有两大类。

首先是渐进式发展模式。2019年，60多款L2级自驾产品上市，拉开了该级别产品批量上市的序幕。2020年，L2级自动驾驶产品的市场规模很可能远远超过2019年。今年一季度，在疫情的严重冲击下，12家公司仍推出了19款L2级产品，上市量接近去年全年上市总量的三分之一，整体前景可期。

二是跨越式发展模式。Waymo、百度等IT公司率先采用了这种模式。但由于真实场景的复杂性，目前在预设应用场景的地区进行演示应用或量产，形成了“百花齐放，百家争鸣”的局面。

曹凯表示，在跨越式技术路线上，东风汽车技术中心以“越障越障”为契机，开展技术方案验证和测试，在积累经验的基础上进一步拓展到乘用车、网联汽车、共享-VAN等车型的开发研究，并形成示范应用和量产。

■市场环境和未来挑战

在曹凯看来，目前公共交通面临的痛点，无论是公交还是轻轨，都存在夜间停靠、定时发车、站点停车、道路利用率低、调度运营成本高等问题。而且它的主要场景是产业科技园、郊区社区、乡村、观光、智慧小镇等等。其场景特点是有专用道路或人流较少，有移动出行服务刚需的区域，一般在0-20公里范围内。

其主要业务特点是两个方面:一是载人运输，而……面向短途公交服务，以及机场、旅游、工业和科技园等轮渡服务；二是货物运输，面向无人快递服务和无人销售服务。

自动驾驶围绕移动服务技术的融合，推动“人-车-路-环境”的全面技术变革，行业格局将产生新的业态。一是人，出行服务体验已经从功能性服务逐渐转变为移动端APP的智能品质体验；二是汽车，以人工智能、网联等技术为触发点，“自动驾驶+5G”、“V2X+云控+智能驾驶舱”成为汽车技术创新的热点；第三，道路、人车分流、道路感知、边缘计算等智慧道路将成为未来发展方向；四是环境，移动服务节点正从功能性走向人工智能(AI)预测、5G云控、舒适便捷的环境，提升乘客的公共移动服务体验。

自动驾驶的未来挑战，“多模式交通+共享出行+电动汽车+自动驾驶”相结合的移动出行服务是汽车产业转型的重要方向，也是智慧城市的重要组成部分。它包括三个方面。一、智能服务+自动驾驶+5G网络连接+可更换车厢=适应各种场景的未来交通工具，是“汽车+服务”的移动出行服务新业态；二是国际主流车企、科技公司纷纷投入研发移动出行服务相关产品；第三，技术创新和商业模式创新交替推进汽车产业的重塑，汽车产业的格局将被改写。

曹凯表示，东风SV-BU的目标是打造领先的多模式移动出行服务技术平台，为人们创造美好生活。目标是打造Sharing-X移动出行服务技术平台，为用户提供优质汽车产品和出行服务的全方位多模式整体解决方案，通过批量开发形成移动出行服务生态圈，探索下一代“共享经济+无人服务+5G”多条件融合下的公共移动出行服务新模式，通过移动出行服务改变人们的生活。其路径是通过三个阶段实现产品突破、生态圈建设、打造连接你我、智慧未来的共享城市。其架构是集“终端(自动驾驶)+管道(5G/V2X)+云(调度监控系统)+平台(众创发展)”为一体，共享智慧出行服务整体解决方案的多元交通模式。

■产品生态和应用实践

在自动驾驶的关键问题和技术解读上，曹凯表示，智能驾驶系统分为自动驾驶车辆控制器和云控制服务平台，智能驾驶的基础算法包括感知融合、组合定位和决策控制。实际需要考虑安全和测试验证，包括故障诊断、安全控制、远程驾驶、场景数据采集和训练、高精地图、控制器和服务器、操作系统等技术，以及远程驾驶的介入，实现系统在突发事故或故障情况下的冗余安全控制。

其中，预期功能安全技术(SOTIF)是指通过一系列验证和确认手段，检测和发现系统感知、逻辑决策和功能执行中的非故障性缺陷，使自动驾驶车辆在预期使用条件下达到合理安全水平的技术。

在数据采集和场景测试验证方面，目前已完成89个功能场景，构建了196个详细的模拟测试场景，结合行业标准和测试现场需求测试了3000多个测试用例。

曹凯从技术层面分析了六个相关因素。

首先是场景，分为国家或行业标准场景、测试场地场景和实际操作场景。其中，行业标准场景基于国家目前的13个功能场景，作为设计输入的基本参考。测试现场场景是覆盖长沙、重庆、襄阳等所有第三方检测机构的场景测试验证，超过行业标准水平。实际运营场景是根据实际运营情况完善自动驾驶场景库，引领和打造符合市场实际的运营功能场景。

二是车载终端域控制器。智能驾驶以域控制器为核心，控制器故障会直接导致整车故障，通过各种备份实现车辆安全冗余控制。

三是传感器，包括毫米波雷达、相机、激光雷达、控制器、GPS惯性导航、多传感器感知区域重叠冗余等。

第四个是执行器，包括稳定性控制器和电子助力器(ESC/ebooster)，车辆控制器(VCU)，电子助力转向(EPS)，仪表，车门控制和踏板控制器，车身控制模块(BCM)。致动器控制器是冗余的，并提醒。

五是云协同，提供V2X协同感知、协同决策、协同控制管理，在单车无法感知时辅助感知；并在没有自动驾驶的情况下适当地提供远程接管和报警。

第六，人机交互。在5G和车联网高度普及的前提下，汽车驾驶舱将摆脱“驾驶”的单一场景，通过语音、图像、扬声器、灯光等多种形式与驾乘者进行互动，逐步进化为集“居家、娱乐、工作、社交”于一体的智能空间，提升驾驶者的科技体验。

产品生态方面，东风Sharing-X平台从集成到分布式，从单一功能到多源功能，从地面到低空发展，打造智慧、平安、生态小镇。

■附:精彩问答

讲座结束后，曹凯还与网友进行了问答互动。记者为读者提取精华。

问:园区自动驾驶场景下，公交车与其他特种车辆的“痛点”有何不同，如何解决？

答:主要有两个“痛点”。第一，是“计划好的”，而不是“按需提供的”。比如某些区域建BRT，其他车辆需要避让，一定程度上降低了道路的利用率，同时需要更多的人力调度成本。所以，这是一个很大的痛点。其次，有些旅游景点并不太远，但如果游客觉得累了，可以使用自驾车辆，在车上享受空调、语音等服务，欣赏沿途风景。而像Sharing-VAN这样的车型就是针对这个“痛点”而设计的。

问:园区自动驾驶的市场环境，需要解决的最大“难点”是什么？解决方法是什么？

答:虽然看起来比城市公共道路的自动驾驶环境简单，但实际上不确定性更大。因为公园里有很多行人、车辆或者其他动物，所以带来了更多的约束。在解决方案上，一是通过屏幕投影或者声音预警，或者其他模式来保证自动驾驶车辆的安全，二是让大家的体验更加舒适。

问:目前自动驾驶的应用实践存在哪些问题？产生这些问题的主要原因是什么，如何解决？

答:目前自动驾驶应用场景面临的最大问题是环境感知的不确定性，目前传感器的性能指标也有一定的局限性，包括算法的限制和影响。事实上，自动驾驶车辆不可能100%感知环境，但通过多源异构传感器的融合，可以显著提高传感器的识别能力。同时，在应用实践中还有一个很大的问题，就是需要考虑成本，因为如果自动驾驶车辆太贵，也会限制在市场环境中的推广。

因此，工程工作的很大一部分就是如何在传感器性能并不优越的情况下，通过优化布局和算法来提高适应性，降低成本。目前东风基本都选择国产传感器，既能降低成本，也希望能和国内供应商一起成长提高。

问:域控制器在自动驾驶中最大的优势是什么？如何发挥这些优势？

答:以前自动驾驶用的控制器都是基于MCU等分布式控制。

但进入园区自动驾驶阶段，控制器的功能和性能发生了很大变化。比如L4自动驾驶，需要探索周围环境的信息特征。除了智能摄像头等功能外，还需要进行一些定制化的开发，这就需要将摄像头的一些功能移植到域控制器上。其优点包括:一是成本降低，由于其数据计算能力的提高，可以有效降低整个系统的成本；二是在一定程度上提高可靠性。

有人担心，如果把所有功能都集成到域控制器里，域控制器出了问题怎么办？其实在设计域控制器的时候，借鉴了传统车企的公共安全设计思路，即仍然强调高等级的功能安全级别，会有额外的安全辅助或者安全冗余设计。如果检测到主控制器的异常信号，微控制器可以保证车辆减速停车，从而保证车辆的安全。

未来，域控制器的集成度会越来越高，甚至会将智能驾驶舱等功能集成到域控制器中，通过芯片级交互实现高速传输。因此，开发域控制器不仅可以降低成本，还可以提高自动驾驶的可靠性。

问:自动驾驶平台从集成到分布式、从单一功能到多源功能的发展趋势是什么？请介绍一下这方面的主要情况。

答:无论自行车智能的优势有多大，你还是会面临自动驾驶，你不能保证能看到很远的距离。因此，需要辅助感知，同时需要进行分布式控制决策引导。因此，它成为整个智能交通系统的组成部分。通过分布式计算平台，可以为智慧交通、智慧城市提供指导，连接智能车辆实现相应功能。

目前已经实现了基于V2X的感知融合和单车智能的协同感知，也实现了后台协同控制。如有必要，后台可以平滑切换自动驾驶模式，进入远程驾驶模式，处理一些自动驾驶无法解决的场景或情况。随着技术的发展，分布式计算平台的优势将得到充分发挥，不仅会形成决策指导，甚至会在一定程度上直接从上帝的角度干扰自动驾驶车辆的控制。

编辑:黄霞

“目前公共交通领域面临着不同的痛点，如公交车或轻轨夜间停靠、定时发车、按站停车、道路利用率低、调度运营成本高等。在一些科技园区、大型商业园区或郊区住宅区，由于地广人稀，公交频率低，站间距远，交通十分不便。为了解决这些问题，我们需要将‘计划’用车服务优化为‘按需’用车服务。”10月12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程”第33讲中，东风汽车公司技术中心SV-BU首席技术官曹凯围绕“封闭园区环境下自动驾驶的量产应用实践”主题，对自动驾驶的技术路线、市场环境、应用实践进行了分析解读。

■概念定义和技术路线

曹凯首先介绍了智能驾驶或自动驾驶的定义演变。

2016年，智能汽车的分类方法在技术路线图讨论中确定为基于美国汽车工程师协会(SAE)的分类方法。与美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)采用的分类方法相比，高度自动驾驶的分类更加细化。

2018年，智能网联汽车的定义是指装备先进的车载传感器、控制器、执行器等设备，融合现代通信和网络技术，使车辆具有复杂的环境感知、智能决策和控制功能，能够全面实现安全、节能、环保和舒适驾驶的新一代汽车。

2020年，国家发改委发布了《智能汽车创新发展战略》，正式将智能汽车定义为搭载先进的传感器、控制器、执行器等装置，采用信息通信等新技术的新一代汽车……离子、互联网、大数据、云计算和人工智能，并具备部分或全部自动驾驶功能，逐步从单纯的交通工具向智能移动空间转变。智能汽车通常被称为智能网联汽车、自动驾驶汽车、无人驾驶汽车等等。

曹伟认为，自动驾驶的技术路线主要有两大类。

首先是渐进式发展模式。2019年，60多款L2级自驾产品上市，拉开了该级别产品批量上市的序幕。2020年，L2级自动驾驶产品的市场规模很可能远远超过2019年。今年一季度，在疫情的严重冲击下，12家公司仍推出了19款L2级产品，上市量接近去年全年上市总量的三分之一，整体前景可期。

二是跨越式发展模式。Waymo、百度等IT公司率先采用了这种模式。但由于真实场景的复杂性，目前在预设应用场景的地区进行演示应用或量产，形成了“百花齐放，百家争鸣”的局面。

曹凯表示，在跨越式技术路线上，东风汽车技术中心以“越障越障”为契机，开展技术方案验证和测试，在积累经验的基础上进一步拓展到乘用车、网联汽车、共享-VAN等车型的开发研究，并形成示范应用和量产。

■市场环境和未来挑战

在曹凯看来，目前公共交通面临的痛点，无论是公交还是轻轨，都存在夜间停靠、定时发车、站点停车、道路利用率低、调度运营成本高等问题。而且它的主要场景是产业科技园、郊区社区、乡村、观光、智慧小镇等等。其场景特点是有专用道路或人流较少，有移动出行服务刚需的区域，一般在0-20公里范围内。

其主要业务特色是两个方面:一是载人运输，面向短途公交服务，机场、旅游、工业、科技园等轮渡服务；二是货物运输，面向无人快递服务和无人销售服务。

自动驾驶围绕移动服务技术的融合，推动“人-车-路-环境”的全面技术变革，行业格局将产生新的业态。一是人，出行服务体验已经从功能性服务逐渐转变为移动端APP的智能品质体验；二是汽车，以人工智能、网联等技术为触发点，“自动驾驶+5G”、“V2X+云控+智能驾驶舱”成为汽车技术创新的热点；第三，道路、人车分流、道路感知、边缘计算等智慧道路将成为未来发展方向；四是环境，移动服务节点正从功能性走向人工智能(AI)预测、5G云控、舒适便捷的环境，提升乘客的公共移动服务体验。

自动驾驶的未来挑战，“多模式交通+共享出行+电动汽车+自动驾驶”相结合的移动出行服务是汽车产业转型的重要方向，也是智慧城市的重要组成部分。它包括三个方面。一、智能服务+自动驾驶+5G网络连接+可更换车厢=适应各种场景的未来交通工具，是“汽车+服务”的移动出行服务新业态；二是国际主流车企、科技公司纷纷投入研发移动出行服务相关产品；第三，技术创新和商业模式创新交替推进汽车产业的重塑，汽车产业的格局将被改写。

曹凯表示，东风SV-BU的目标是打造领先的多模式移动出行服务技术平台，为人们创造美好生活。目标是打造Sharing-X移动出行服务技术平台，为用户提供优质汽车产品和出行服务的全方位多模式整体解决方案，通过批量开发形成移动出行服务生态圈，探索下一代“共享经济+无人服务+5G”多条件融合下的公共移动出行服务新模式，通过移动出行服务改变人们的生活。其路径是通过三个阶段实现产品突破、生态圈建设、打造连接你我、智慧未来的共享城市。其架构是集“终端(自动驾驶)+管道(5G/V2X)+云(调度监控系统)+平台(众创发展)”为一体，共享智慧出行服务整体解决方案的多元交通模式。

■产品生态和应用实践

在自动驾驶的关键问题和技术解读上，曹凯表示，智能驾驶系统分为自动驾驶车辆控制器和云控制服务平台，智能驾驶的基础算法包括感知融合、组合定位和决策控制。实际需要考虑安全和测试验证，包括故障诊断、安全控制、远程驾驶、场景数据采集和训练、高精地图、控制器和服务器、操作系统等技术，以及远程驾驶的介入，实现系统在突发事故或故障情况下的冗余安全控制。

其中，预期功能安全技术(SOTIF)是指通过一系列验证和确认手段，检测和发现系统感知、逻辑决策和功能执行中的非故障性缺陷，使自动驾驶车辆在预期使用条件下达到合理安全水平的技术。

在数据采集和场景测试验证方面，目前已完成89个功能场景，构建了196个详细的模拟测试场景，结合行业标准和测试现场需求测试了3000多个测试用例。

曹凯从技术层面分析了六个相关因素。

首先是场景，分为国家或行业标准场景、测试场地场景和实际操作场景。其中，行业标准场景基于国家目前的13个功能场景，作为设计输入的基本参考。测试现场场景是覆盖长沙、重庆、襄阳等所有第三方检测机构的场景测试验证，超过行业标准水平。实际运营场景是根据实际运营情况完善自动驾驶场景库，引领和打造符合市场实际的运营功能场景。

二是车载终端域控制器。智能驾驶以域控制器为核心，控制器故障会直接导致整车故障，通过各种备份实现车辆安全冗余控制。

三是传感器，包括毫米波雷达、相机、激光雷达、控制器、GPS惯性导航、多传感器感知区域重叠冗余等。

第四个是执行器，包括稳定性控制器和电子助力器(ESC/ebooster)，车辆控制器(VCU)，电子助力转向(EPS)，仪表，车门控制和踏板控制器，车身控制模块(BCM)。致动器控制器是冗余的，并提醒。

五是云协同，提供V2X协同感知、协同决策、协同控制管理，在单车无法感知时辅助感知；并在没有自动驾驶的情况下适当地提供远程接管和报警。

第六，人机交互。在5G和车联网高度普及的前提下，汽车驾驶舱将摆脱“驾驶”的单一场景，通过语音、图像、扬声器、灯光等多种形式与驾乘者进行互动，逐步进化为集“居家、娱乐、工作、社交”于一体的智能空间，提升驾驶者的科技体验。

产品生态方面，东风Sharing-X平台从集成到分布式，从单一功能到多源功能，从地面到低空发展，打造智慧、平安、生态小镇。

■附:精彩问答

讲座结束后，曹凯还与网友进行了问答互动。记者为读者提取精华。

问:园区自动驾驶场景下，公交车与其他特种车辆的“痛点”有何不同，如何解决？

答:主要有两个“痛点”。第一，是“计划好的”，而不是“按需提供的”。比如某些区域建BRT，其他车辆需要避让，一定程度上降低了道路的利用率，同时需要更多的人力调度成本。所以，这是一个很大的痛点。其次，有些旅游景点并不太远，但如果游客觉得累了，可以使用自驾车辆，在车上享受空调、语音等服务，欣赏沿途风景。而像Sharing-VAN这样的车型就是针对这个“痛点”而设计的。

问:园区自动驾驶的市场环境，需要解决的最大“难点”是什么？解决方法是什么？

答:虽然看起来比城市公共道路的自动驾驶环境简单，但实际上不确定性更大。因为公园里有很多行人、车辆或者其他动物，所以带来了更多的约束。在解决方案上，一是通过屏幕投影或者声音预警，或者其他模式来保证自动驾驶车辆的安全，二是让大家的体验更加舒适。

问:目前自动驾驶的应用实践存在哪些问题？产生这些问题的主要原因是什么，如何解决？

答:目前自动驾驶应用场景面临的最大问题是环境感知的不确定性，目前传感器的性能指标也有一定的局限性，包括算法的限制和影响。事实上，自动驾驶车辆不可能100%感知环境，但通过多源异构传感器的融合，可以显著提高传感器的识别能力。同时，在应用实践中还有一个很大的问题，就是需要考虑成本，因为如果自动驾驶车辆太贵，也会限制在市场环境中的推广。

因此，工程工作的很大一部分就是如何在传感器性能并不优越的情况下，通过优化布局和算法来提高适应性，降低成本。目前东风基本都选择国产传感器，既能降低成本，也希望能和国内供应商一起成长提高。

问:域控制器在自动驾驶中最大的优势是什么？如何发挥这些优势？

答:以前自动驾驶用的控制器都是基于MCU等分布式控制。

但进入园区自动驾驶阶段，控制器的功能和性能发生了很大变化。比如L4自动驾驶，需要探索周围环境的信息特征。除了智能摄像头等功能外，还需要进行一些定制化的开发，这就需要将摄像头的一些功能移植到域控制器上。其优点包括:一是成本降低，由于其数据计算能力的提高，可以有效降低整个系统的成本；二是在一定程度上提高可靠性。

有人担心，如果把所有功能都集成到域控制器里，域控制器出了问题怎么办？其实在设计域控制器的时候，借鉴了传统车企的公共安全设计思路，即仍然强调高等级的功能安全级别，会有额外的安全辅助或者安全冗余设计。如果检测到主控制器的异常信号，微控制器可以保证车辆减速停车，从而保证车辆的安全。

未来，域控制器的集成度会越来越高，甚至会将智能驾驶舱等功能集成到域控制器中，通过芯片级交互实现高速传输。因此，开发域控制器不仅可以降低成本，还可以提高自动驾驶的可靠性。

问:自动驾驶平台从集成到分布式、从单一功能到多源功能的发展趋势是什么？请介绍一下这方面的主要情况。

答:无论自行车智能的优势有多大，你还是会面临自动驾驶，你不能保证能看到很远的距离。因此，需要辅助感知，同时需要进行分布式控制决策引导。因此，它成为整个智能交通系统的组成部分。通过分布式计算平台，可以为智慧交通、智慧城市提供指导，连接智能车辆实现相应功能。

目前已经实现了基于V2X的感知融合和单车智能的协同感知，也实现了后台协同控制。如有必要，后台可以平滑切换自动驾驶模式，进入远程驾驶模式，处理一些自动驾驶无法解决的场景或情况。随着技术的发展，分布式计算平台的优势将得到充分发挥，不仅会形成决策指导，甚至会在一定程度上直接从上帝的角度干扰自动驾驶车辆的控制。

编辑:黄霞

标签：东风远程优越发现现代

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