【汽车与环境】南京航空航天大学教授宋廷伦:如何应对自动驾驶技术量产化对整车开发流程和机制的挑战

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2018年12月7日-8日,以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛删剪覆盖汽车行业技术领域的研讨,旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建战略企业合作平台,通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系,助力实现向汽车强国的转变。以下是南京航空航天大学教授宋廷伦的发言:



南京航空航天大学教授 宋廷伦

由于自动驾驶技术要量产话得话,我们都都都我们都都都 要防止你你你这一什么的问题?尤其从流程体制和机制上。自动驾驶技术某些主机厂、供应商也能做,但要落实到量产上还也能从流程、机制和组织机构上做相应安排,但会 会出先工作承接什么的问题。

自动驾驶是一有1个分层的决策和控制什么的问题,自动驾驶技术尚有有几个关键技术什么的问题和商业模式什么的问题也能防止,我认为现在这有几个什么的问题还如此最终答案。

第一有1个什么的问题是基于逻辑的控制还是基于AI端对端的控制,你你你这一个策略到底走哪条路。Waymo采用的是是基于AI的环境感知和控制策略,国内开展的工作到目前为止我认为更多采用的是增量式的。换句话说,设计一定的自动驾驶功能,在可控的场景下一步一步往前走,这更适合在短期内推出具有自动驾驶功能的量产车。

第四个什么的问题是以车载传感器为主的环境感知,还是V2X和车载传感器相结合的环境感知策略。

第三是实施路径上的考虑,两条路径。一是适用于所有驾驶场景的的每种驾驶功能,二是适用于特殊场景的全自动驾驶。第四,从商业层面,我们都都都我们都都都 在新的竞争模式下,主机厂、供应商、关键技术提供商它们之间的分界到底在哪里?换句话说,主机厂做自动驾驶技术研究和开发要研究你你你这一内容?要不要 去研究传感器、要不要 去研究芯片技术,从商业和战略企业合作模式上我们都都都我们都都都 的边界到底在哪里。

刚才讲第一有1个技术路线什么的问题是基于传统控制逻辑vs. 基于AI的环境感知和控制策略。第你这一路线基于AI的,以AI为基础的基本上是靠图象映射的法律法律法律依据,根据环境感知、反应车辆附近路况的图象直接都也能映射出驾驶的决策,是加速、踩刹车、左转还是右转。第二种路线是环境感知用了某些人工智能的技术,真正的车辆控制策略还是基于传统逻辑的控制,这就要求两步走,环境感知每种采用AI技术、控制策略设计采用传统的基于逻辑的控制法律法律法律依据。

第四个技术路线的什么的问题是有几个信息来自车载传感器,有几个信息来自的基础设施,极端情况表是所有信息来自车载传感器、或绝大每种信息通过V2X获取,这是你这一不同的考虑。胡教授最刚开始英语 讲的你你你这一路线由于是第二种路线更极端的情况表,换句话说,车假若具备最基本的自动驾驶的功能,如此我更多的信号是来自基础设施,车辆控制信号是来自于全国1000多个基站,也而是我说你这车到了高速路上,识别另一有1个会他不知道是愿意本人开还是自动开,自动开而是我被你你你这一基站控制中心你这一程度上“劫持”,驾驶员不再对你你你这一车有驾驶控制权。

这张图是说现在大每种研究的还所处前有1个模块,横轴驾驶功能由简单到复杂性、纵轴是在你你你这一样的场景下去实现你你你这一自动驾驶,驾驶场景由简单到复杂性。看后这上边绿色的,我们都都都我们都都都 也能研究,基本上也能些靠谱的关键技术逐渐地体现在量产车上,但会 越往右越往上难度就越大,红色这每种到底能实现还是也能实现,你你你这一另一有1个能实现,这是目前还回答不了的什么的问题。

这张图还是在一定的假设条件下,道路情况表非常简单,天气因素如此考虑,附近的交通情况表也是在很可控很简单的情况表下。那拿到现实世界中来这张图由于就变成另一有1个,尤其在L3和以上级别的,以及路况更复杂性的情况表下,你你你这一实现起来难度就非常大了。

商业模式上的不挑选 性,有1个维度,一有1个维度是对客户的拥有权到底是多大,换句话说你你你这一客户,主机厂车直接卖给客户,主机厂拥有了你你你这一客户,第四个是在关键技术和核心技术上掌握有几个,这当然指的是自动驾驶技术。另一有1个传统的主机厂有了某些新的竞争对手,在用户拥有权这方面优步也好,滴滴出行也好,还是某些的公司也好,我觉得也在努力的去争取用户拥有权。在核心技术方面,我们都都都我们都都都 主机厂在某些零部件自动驾驶,尤其是芯片、传感器这方面主机厂并如此核心技术,由于说将来想到黄的那个地方,优步、滴滴出行都也能往下走,核心技术和供应商它们都也能往右走,潜在的也能由于把主机厂未来上放第一供应商的位置。如此主机厂怎么能会会会么会做?也能广泛的联合,那联合的边界在哪里?这也是自动驾驶行业也能考虑的什么的问题。

你你你这一关键什么的问题没回答另一有1个主机厂是也能就不做事了?也能另一有1个,所有的主机厂也能积极主动的去制定我本人的自动驾驶路线,也在不断地推出具有一定自动驾驶功能的量产车型。在另一有1个一有1个大的背景下,作为主机厂由于开发自动驾驶相关技术得话,在你你你这一关键技术路径什么的问题如此明确答案另一有1个应该怎么能会会会么会做才也能保证现在做的工作不至于被今后的技术路径否定掉。

主机厂应该怎么能会会会么会样面对另一有1个的挑战?下面有几点思考和我们都都都我们都都都 分享一下。第一,开发活动纳入整车开发流程体系并有相应组织架构支持。第二,电器架构兼容性,自动驾驶技术对整车的电器架构提出了更高的要求,电器架构是在整车平台开发的另一有1个定的。一有1个整车平台生命周期大慨在10年到15年,换句话说由于你的电器架构现在定了,那时延单位基本上就挑选 了,今后由于上某些自动驾驶的功能由于做不了,由于要做得话就要回来修改电器架构,这就影响非常大。第三,在关键技术什么的问题还如此明确答案另一有1个,自动驾驶技术的开发要有一定的标准,怎么能会会会么会样保证它的安全?建议有条件的将ISO26262作为自动驾驶软硬件功能安全标准。你你你这一标准也能说拿过来都能用到自动驾驶技术的开发上,某些层面的内容我觉得是你你你这一标准如此覆盖到的,换句话说我们都都都我们都都都 采用你你你这一标准的另一有1个要有条件的。第四,采用基于模块的软件开发技术。第五,自动驾驶的测试到底应该怎么能会会会么会做。

在整车开发的过程中,自动驾驶技术在前期就要充分考虑某些因素。做自动驾驶技术也能埋头苦干,要抬头看路,看的是整车产品开发流程,你在客户需求、可行性等方面要做充分。红色的线这是全生命周期的管理,不管你开发的是零部件也好、软件也好也能遵从全生命周期的管理。

参照整车产品开发流程,我们都都都我们都都都 自动驾驶技术在产品开发的不同阶段要做你你你这一主要工作。你你你这一关键活动应该由你你你这一部门来负责,对于一有1个传统的主机厂,每个部门在产品开发流程里都承担非常明确的责任,自动驾驶技术我们都都都我们都都都 刚才说了针对产品开发流程你你你这一关键活动要有相应部门来承担工作,当然不同的主机厂它的部门划分和职能由于不一样,但会 每样工作一定有个承接部门。

我讲的第一每种而是我自动驾驶技术由于要量产化得话一定要纳入整车产品开发流程中去,每种工作要有承接部门。第二每种而是我电子电器架构的兼容性,电器架构除了传统电器功能之外也能考虑两点,一是自动驾驶技术对电器架构的需求,另一有1个是新能源车对电子电器架构的需求,电子电器架构的设计要充分考虑到你你你这一个主要技术趋势的兼容性。电子电器架构最后落实的是四个方面,换句话说电子电器派发要考虑四个方面内容。第一功能定义;第二架构拓扑;第三电源分配;第四电器件布置,整车平台在开发过程中它零部件位置都很清楚了,这通常是也能动的;第五线束拓扑。

接下来简单说一下功能安全标准ISO26262在整车开发当中尤其自动驾驶这块你你你这一是和我们都都都我们都都都 相关的,你你你这一是也能直接拿过来用的。ISO26262主要关注的是有1个方面,一是随机硬件失效,二是系统性失效,所有软件失效都属于系统性失效。

ISO26262有几方面内容,一要做风险分析,风险分析通常包括有1个主要因素,一有1个是风险的严重度,受伤还是如此受伤,还是有生命危险,二是你你你这一风险出先的频率,三是你你你这一风险的可控性。还有而是我人体伤害的评估,自动驾驶技术实际上在事故出先的频率和可控性方面,这两方面提出了更高的挑战,由于是另一有1个我们都都都我们都都都 更多关注的是人和车,自动驾驶技术的引入我们都都都我们都都都 要更多关注自动驾乘环境。

在驾驶员如此环或每种在环情况表下,可控性降低/危险情况表几率增加,提升ASIL级别以保证功能安全。根据有1个因素你来挑选 它ASIL的等级,ASIL-D是最高的,引入了自动驾驶技术另一有1个ASIL所处了巨大变化,驾驶员如此环由于每种在环,车的可控性变的很低了,你你你这一情况表下对软件和硬件的功能安全级别提出了较高要求。我们都都都我们都都都 也在问除了ASIL-D之外是也能上边还应该有个更高的层级。

我怎么能会会会么会样把ISO26262纳入到产品的开发流程体系中?在产品开发的不同阶段根据ISO26262的要求开展你你你这一关键的功能安全活动,这上边重点强调的是全周期的安全管理,还有流程和组织机构,以及支持流程。支持流程关注了某些,包括需求管理、变更管理、配置管理以及软件的质量,还有测试。

针对ISO26262这块我们都都都我们都都都 认为自动驾驶功能开发的过程中要做几件事,第一要采用ISO26262进行软硬件安全风险分析和设计。第二,功能需求和安全需求要适当分离,这句话你你你这一意思呢?ISO26262覆盖更多的是功能安全方面的需求,但会 自动驾驶某些功能我觉得如此你你你这一标准的覆盖范围内,比如说你的车前面有行人,你你你这一车根据环境感知判断出来说这也能行人,你你你这一误判我觉得如此标准的覆盖范围内,这应该通过自动驾驶需求去定义,某些漏识别和误识别情况表通常如此ISO26262的覆盖范围内。

自动驾驶的软件开发要把它用软件开发的流程进行规范,我们都都都我们都都都 现在的软件开发由于离规范的流程还有一定的距离。这上边我们都都都我们都都都 尤其要强调的而是我在自动驾驶软件开发的需求定义的另一有1个,要同步定义驾驶场景和测试规范。换句话说,开发的软件要也能防止所有意外情况表,意外情况表最差的情况表防止不了了,车都也能靠路边停下来,但每一有1个什么的问题都必也能考虑清楚,要有出口。

在软件开发方面,我们都都都我们都都都 认为应该采用模块式开发,它有某些的优点。比如,核心功能需求不影响软件的根本构成元素。同去,模块化开发都也能快速集成具有特定系统的功能。

模块开发有如此有几个层级,第一层级是要定义出相应的模块,比如说车载传感器模块、高精定位模块、路径规划模块、车辆控制模块,模块构成了模块库,模块库相应的组合都也能开发出具有各种自动驾驶功能的。

模块化开发体系有1个基本的每种,一是模块的管理,二是接口和通讯,第三方面是模块的可集成性。针对每一有1个模块要满足相应的模块设计要求,你你你这一要求包括你你你你这一模块的功能是你你你这一,你的接口是你你你这一,你你你这一模块上边的数据模型是你你你这一,还有你你你这一模块由于集成到一有1个流程中,它和流程相关的属性应该怎么能会会会么会定义,还有它你你你这一属性是都也能客户化的,还有你你你这一模块应该怎么能会会会么会做质量保证测试,最后你你你这一模块它对故障诊断和识别是怎么能会会会么会防止的。

模块开发我们都都都我们都都都 刚才说了它分成有几个层级,最上层的是供应商,当然我们都都都我们都都都 的愿望是希望供应商能对我们都都都我们都都都 开放它的接口,这也是主机厂比较困惑的地方。由于说模块设计合理得话,我的供应商都也能去换,供应商A不提供都也能加带B。这上边有一有1个接口层,我们都都都我们都都都 叫它adaptors,下面是模块层,再下面是由功能模块搭建起来的应用层,它包括AEB、ACC等等。

自动驾驶测试的复杂性性在于驾驶工况复杂性、非挑选 性算法、机器学习系统,还有虚拟和内外部验证对标,一定工况挑选 的情况表下虚拟验证怎么能会会会么会来保证模型正确,要和实际实验的结果进行对标,对标另一有1个来验证模型,验证的法律法律法律依据而是我通过实验验证来对标,但会 自动驾驶技术在对标这块基本上如此法律法律法律依据去用虚拟验证和实际验证去对标的,你你你这一如此。

在自动驾驶测试方面,上午邓教授讲的比较多,这上边基本上观点一致。这张图说明了自动驾驶虚拟和内外部验证技术的关系,虚拟和内外部验证有两处衔接。第一,机器学习的数据集、实测驾驶场景数据、开放式道路测试为虚拟验证提供场景建设数据;第二,虚拟和内外部测试验证对标。它搭接在有1个地方,一是场景数据库,怎么能会会会么会样构建一有1个我觉得也能客观反映驾驶场景,这是虚拟验证和内外部验证搭接的地方。第四个搭接验证地方而是我对标,对标这块非常难,但这件事还是要做,我们都都都我们都都都 认为到目前为止对标由于都也能做的地方而是我在封闭实验厂里跑出来的数据,基本上应该都也能和仿真的进行一定对标。

同去,我们都都都我们都都都 在验证的过程带有有几个什么的问题,一是随机变量依赖关系模型建立,一定要考虑随机变量和随机过程,但会 得话就变成了前面那张好多线纠缠在同去的图。第四个什么的问题而是我虚拟和内外部路试结果对标。第有1个什么的问题,是基于随机过程的测试置信度研究。我引入了随机过程、随机变量另一有1个都也能产生成千上万个自动驾驶的工况,在你你你这一工况下进行了仿真验证,说明如此什么的问题了,这能说明你你你这一?都也能比较有信心的告诉我们都都都我们都都都 说你跑了我随机产生的一万个工况,自动驾驶技术有90%的自信度都也能上路,都也能回答你你你这一什么的问题?你你你这一什么的问题我认为回答不了,你你你这一工作我们都都都我们都都都 现在还在做。

中短期自动驾驶技术量产化路径我认为应该是以下如此有几个方面,第一采用约束投入概念,即阶段性的“可控驾驶环境下的可控驾驶功能”。第二,自动驾驶技术开发全生命周期活动纳入整车产品开发流程、组织型态支持。第三,有条件的采用ISO26262作为自动驾驶技术开发和验证的规范。第四,采用模块化、增量式的自动驾驶软件开发。第五,虚拟验证中引入随机过程和随机变量的法律法律法律依据。第六,继续支持基于人工智能的自动驾驶技术研究。

愿意和我们都都都我们都都都 分享如此多,谢谢。

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