◎本報記者 陳 曦
目前提高自動駕駛安全性主要是靠對軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行全面、深入、科學(xué)的測試與完善；采取完備的多級運行監(jiān)控、安全評估、預(yù)警和及時干預(yù)措施；有效實現(xiàn)車路協(xié)同，擴大車輛的感知范圍、提升運算能力以及優(yōu)化軟硬件的冗余設(shè)計。
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近日，據(jù)國外媒體報道，美國麻省理工學(xué)院的工程師提出，可以通過引入一個混合系統(tǒng)，來解決當(dāng)前自動駕駛存在的一些安全性缺陷。在這個混合系統(tǒng)中，自動駕駛車輛可以自行處理一些簡單場景的操作，比如在高速公路上的巡航，同時將更復(fù)雜的操作轉(zhuǎn)移給遠(yuǎn)程操作員。
“自動駕駛的安全性工作，就是從技術(shù)上采用一些安全機制和安全措施，逐漸把自動駕駛的風(fēng)險降到一個合理且可接受的狀態(tài)?！碧旖虼髮W(xué)無人駕駛汽車交叉研究中心主任謝輝說。
當(dāng)前，安全性仍是自動駕駛領(lǐng)域最迫切需要解決的難題之一。相關(guān)企業(yè)及研究機構(gòu)等為了保障自動駕駛的行車安全，探索出了許多方法，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及安全體系的建立，也在一定程度上提高了自動駕駛的安全性。然而，當(dāng)前的自動駕駛?cè)匀徊荒茏岏{駛員安心地放開方向盤。想要車輛在公路上“自”由馳騁，仍需更多探索。
這些技術(shù)為自動駕駛保駕護(hù)航
天津大學(xué)機械學(xué)院博士生王彩梅介紹，自動駕駛車輛利用慣導(dǎo)、攝像頭和雷達(dá)等感知設(shè)備，可以對車輛的位姿及其周圍環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)測，并根據(jù)完善的安全指標(biāo)體系，對車輛當(dāng)前的安全性進(jìn)行實時評估。
當(dāng)車輛行駛安全評估結(jié)果為低安全性時，自動駕駛車輛可以通過發(fā)聲或震動等方式發(fā)出預(yù)警信號，提醒車上人員，當(dāng)遇到突發(fā)情況時，系統(tǒng)無法自動處置，保障行車安全，便會要求人工干預(yù)。
“當(dāng)自動駕駛系統(tǒng)檢測到當(dāng)前情況不適合自動駕駛，或人類駕駛員認(rèn)為當(dāng)前的駕駛情況較為復(fù)雜，需要拿回駕駛權(quán)時，可以隨時接管車輛，以保障車輛行車安全。”王彩梅說。
域控制器軟硬件及感知、決策、規(guī)劃、控制算法是自動駕駛系統(tǒng)的核心，其安全性對自動駕駛車輛尤為重要。車載安全系統(tǒng)通過實時查詢域控制器的軟硬件運行狀態(tài)、評估各算法運行的合理性和安全性，及時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)或可能存在的問題，確保“駕駛大腦”始終處于安全運行狀態(tài)。
“感知算法需要依賴大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和推斷，因此數(shù)據(jù)的安全性是非常重要的，需要考慮數(shù)據(jù)來源、傳輸、存儲等環(huán)節(jié)是否存在漏洞?！碧旖虼髮W(xué)機械學(xué)院博士郭帆介紹，針對感知算法存在的漏洞和缺陷，可以采用監(jiān)測和檢測技術(shù)來識別，或者采用修復(fù)和升級技術(shù)改進(jìn)算法和模型。
郭帆表示，要考慮決策、規(guī)劃算法在各種交通場景和復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)對能力，通過對決策、規(guī)劃算法進(jìn)行干預(yù)和迭代改進(jìn)，可以減少潛在的安全風(fēng)險，提高系統(tǒng)的安全性。
控制算法則是自動駕駛的“手腳”，其性能直接影響著車輛行駛的安全。為此要進(jìn)行控制算法安全度評估，包括在極端的傳感器故障、通信故障等情況下，算法是否能夠正確處理并確保車輛的安全等，并根據(jù)安全度評估結(jié)果對算法進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，增加安全約束等干預(yù)。
此外，軟硬件冗余技術(shù)也是一種用于提高自動駕駛系統(tǒng)可靠性和容錯性的技術(shù)手段。它包括在系統(tǒng)設(shè)計中引入額外的軟件或硬件組件，備份主要組件的功能，以便在主要組件出現(xiàn)故障時，備用組件可以接管并保持系統(tǒng)的正常運行。
混合系統(tǒng)與平行駕駛技術(shù)類似
“此次美國麻省理工學(xué)院工程師提出的混合系統(tǒng)，實質(zhì)上類似于平行駕駛技術(shù)?！敝x輝介紹。
平行駕駛技術(shù)是新一代的云端化網(wǎng)聯(lián)自動駕駛技術(shù)，通過充分利用數(shù)字化及信息化資源，將云端、道路及車輛上的信息無縫銜接，利用平行視覺與感知、平行學(xué)習(xí)、平行規(guī)劃和平行控制等關(guān)鍵技術(shù)，把智能車、管控平臺及駕駛模擬器實時連接起來，使智能車的自主駕駛行為變得可測、可控，提高了車輛系統(tǒng)對環(huán)境的快速反應(yīng)能力，提升自動駕駛行車安全性。
當(dāng)然，為了保證平行駕駛技術(shù)的安全性，還需要為車輛配備高精度傳感器和設(shè)置感知算法，實現(xiàn)全方位精確感知；車輛內(nèi)部的計算機系統(tǒng)要能夠準(zhǔn)確做出駕駛決策，相應(yīng)算法必須經(jīng)過大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和優(yōu)化，以高效判斷車輛行駛路徑、速度和操控方式。
此外，當(dāng)車輛遇到復(fù)雜場景或緊急情況時，遠(yuǎn)程操作員可以接管車輛控制權(quán)，利用實時視頻和數(shù)據(jù)傳輸與車輛進(jìn)行通信，并提供合理的駕駛干預(yù)，確保車輛安全應(yīng)對各種復(fù)雜駕駛情況。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作機制可以彌補自動駕駛系統(tǒng)在處理復(fù)雜情況方面的局限性，進(jìn)一步提高駕駛的安全性。
“但這種方法并不能從根本上消除自動駕駛的安全問題?！敝x輝認(rèn)為，比如遠(yuǎn)程操作過程中的通信風(fēng)險，特別是通信時延和外力入侵，都是難以克服的安全隱患。
自動駕駛還需消除技術(shù)隱患
“自動駕駛汽車正常行駛時能夠有效避免人類駕駛中80%的交通事故?！苯?，中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、同濟大學(xué)、百度三方聯(lián)合發(fā)布《自動駕駛汽車交通安全白皮書》，通過權(quán)威的技術(shù)論證與真實的自動駕駛事故進(jìn)行對比分析，給出了上述結(jié)論。
這增強了駕駛員把駕駛權(quán)交給汽車的信心。不過目前感知與規(guī)控算法的不完備性，以及復(fù)雜硬件系統(tǒng)的不可靠性，仍是自動駕駛汽車安全性行駛的主要隱患。
“畢竟，當(dāng)前的自動駕駛系統(tǒng)跟人腦相比還有很大差距。尤其是學(xué)習(xí)能力以及安全風(fēng)險下的經(jīng)驗直覺，極端情況下高水平駕駛員的經(jīng)驗和下意識操作，都是計算機算法所不具備的?！敝x輝說。
謝輝認(rèn)為，目前提高自動駕駛安全性最現(xiàn)實的方法，主要是依靠對軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行全面、深入、科學(xué)的測試與完善；采取完備的多級運行監(jiān)控、安全評估、預(yù)警和及時干預(yù)措施；有效實現(xiàn)車路協(xié)同，擴大車輛的感知范圍、提升運算能力以及優(yōu)化軟硬件的冗余設(shè)計。
在硬件方面，應(yīng)采用更為先進(jìn)的傳感器、處理器、通信和電源等硬件組件，以便使無人駕駛汽車更全面、精確、可靠地感知、決策、控制和通信。同時，還應(yīng)加強硬件系統(tǒng)的可靠性和安全性設(shè)計，以便更好地應(yīng)對各種故障和異常情況。
在軟件方面，應(yīng)采用更為智能、高效、穩(wěn)定的決策和控制算法，例如深度學(xué)習(xí)、強化學(xué)習(xí)、模型預(yù)測控制等技術(shù)，以便使無人駕駛汽車更準(zhǔn)確、安全地預(yù)測、規(guī)劃和執(zhí)行行駛?cè)蝿?wù)。同時，還應(yīng)加強軟件系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性設(shè)計，采用形式化驗證、安全測試、漏洞修復(fù)等技術(shù)，保障無人駕駛行車安全。
在自動駕駛領(lǐng)域，完備的多級監(jiān)控系統(tǒng)通常包含傳感器層級、感知層級、規(guī)劃層級、控制層級、安全監(jiān)控層級。完備的多級監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地提高自動駕駛車輛的安全性和可靠性，防止意外事故的發(fā)生。
此外，還可以采用車路協(xié)同技術(shù)，通過車輛和路側(cè)設(shè)施之間的通信和信息交換，實現(xiàn)車輛和道路環(huán)境的協(xié)同，從而提升車輛的感知范圍和運算決策能力。
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