High&NewTech:基于人工智能的自动驾驶技术的前世今生之Why、What、How最强分析与总结(包括自动驾驶L5个分级详细标准,非常建议收藏)
自动驾驶的前世今生之Why、What、How最强分析与总结(非常非常建议收藏)前言:驭势科技CEO吴甘沙谈自动驾驶、人工智能和创业推荐文章 创业初期,可能绝大多数都是研发:比如说一半是做软件的,一半做硬件的。那么随着公司越来越从项目驱动往产品驱动转型发展,你就会发现硬件成长比较慢,而软件迭代更快些。
一、What:自动驾驶是什么? 自动驾驶汽车(Autonomous vehicles;Self-driving automobile )又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。在20世纪已有数十年的历史,21世纪初呈现出接近实用化的趋势。 0、概念补充ADS:Auomated Driving System,自动驾驶系统。 1、国内外自动驾驶发展历程(1)、国外发展状况2010年10月9日,谷歌公司在官方博客中宣布,正在开发自动驾驶汽车,目标是通过改变汽车的基本使用方式,协助预防交通事故,将人们从大量的驾车时间中解放出来,并减少碳排放。 (2)、国内发展状况2014年4月份,百度公司与宝马宣布开始自动驾驶研究项目,并在北京和上海路况复杂的高速公路上进行测试。
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感知层 | 决策层 | 执行层 | ||
传感器 | 雷达:毫米波雷达、激光雷达,超声波雷达; 摄像头:单目摄像头、双目摄像头,多摄像头方案; | 决策规划 | 路径规划 行动规则 行为预测 | 电子驱动装置 电子制动装置 电子转向装置 |
运算算法 | 计算芯片 导航算法 算法融合 车联网系统 传感器算法 | 认知理解 | 车辆定位 车辆状况 环境理解 |
国内ADAS市场规模在2020年将达到约220 亿人民币。但从全球来看,仅其中ESC/ESP电子车身稳定功能模块在2020年将达到740亿人民币的规模,作为ADAS最有发展前景的细分组件市场,国内目前市场渗透率仅为36.94%,相比全球60.16%的市场渗透率,相关市场发展潜力巨大。
ADAS解决方案主要功能模块及市场规模预测
驾驶产业,各个巨头争先恐后抢占市场的原因,因为产业蛋糕够大,占20%国内GDP左右。自动驾驶其实是有一个很长的过程。第一步叫 Demo,要演示出来;第二步叫 Deploy,要部署出去;第三步叫 Deliver,要真正交付;第四步才进入量产,周期非常长。综合考虑,就是一场马拉松,能够进入最后一层的冲刺的公司不会太多。
细分领域分布情况目前已知披露数据所知,大中华区相关厂商173家,国外厂商165家。中国市场的自动驾驶公司在各领域内分布较为平均。中国自动驾驶行业的厂商占比最多的为ADAS、驾驶解决方案方向,比例超过21%。除此之外,雷达传感器、成车制造、车载零部件等方向也有较高的占比,产业链整体分布均匀,未出现过于集中的情况。见右图“国内自动驾驶企业细分行业分布”。
中国作为互联网大国和制造业大国,软硬件行业并行对于自动驾驶这一高新行业的发展而言是一个必然趋势。下表为相关领域内较为突出的优质国内企业。
国内ADAS相关重要厂商 | 国内成车相关重要厂商 | 雷达、传感器相关重要厂商 | |||
纵目科技 | ADAS解决方案 | 比亚迪 | 新能源车制造 | MINEYE | 车载视觉感知技术及产品 |
清智科技 | 商用车自动驾驶 | 北汽新能源 | 新能源车制造 | 禾赛科技 | 激光雷达及天气监测产品 |
极目智能 | ADAS解决方案 | 江淮启汽车 | 新能源车制造,无人驾驶汽车代工厂 | 傲视智绘 | 智能机器广电传感器技术 |
前向启创 | ADAS解决方案 | 蔚来 | 互联网车厂 | 智眸科技 | 双目相机制造 |
驭势科技 | ADAS解决方案 | 奇点 | 互联网车厂 | VisionNav | 单目摄像头制造 |
中天安驰 | ADAS解决方案 | 车和家 | 互联网车厂 | 飞芯光电 | 激光雷达探测器芯片研发制造 |
金启宏 | ADAS云服务 | 小鹏汽车 | 互联网车厂 | 镭神智能 | 激光雷达产品研发制造 |
启迪国际 | ADAS解决方案及车联网驾驶 | FMC | 新能源车制造 | 木牛科技 | 雷达传感器及智能处理系统解决方案 |
图森未来 | 城际物流运输自动驾驶解决方案 | 新悦智行 | 新能源车制造和无人驾驶平台 | Encradar | 激光雷达产品 |
宽凳科技 | 无人摆渡车制造 | 凌波微步信息 | 毫米波雷达产品 |
百度Apollo:用起个大早来形容百度也不为过。对标国外谷歌,百度在很早就开始了无人驾驶的研发,曾宣称可以提供L4级量产园区自动驾驶解决方案。
阿里:据说阿里直接开始了L4级别车辆的路测。作为阿里和传统汽车的链接,斑马智行将提供给传统汽车和互联网汽车厂商基于AliOS的车载中控系统解决方案。
Waymo:作为最早一批开始在无人驾驶领域发力的公司。脱胎于 Google 的Waymo,早在 2017 年便宣布了实现了 L4 级别的自动驾驶。目前来说,waymo 从各个方面,都是最早能实现最接近 L5 级别的公司了。
Tesla:目前特斯拉的辅助驾驶技术基本上处于L2和L3阶段。不过,在最近的一次采访中,Musk 表示最快将能够在 2019 年底推出 “full self-driving” 的解决方案。而最快在 2020 年底,特斯拉的车主就能享受不用驾驶的乐趣了。这么看来,Musk 口中的 “full self-driving”应该就是指 L5 级别了。不过最终的实现情况,我们只能拭目以待了。
蔚来汽车:作为目前国内势头最猛的,被很多人誉为“中国特斯拉”。蔚来也表示,在交付了承诺的L2功能之后,将跳过L3,并将研发重心集中在L4级别的应用上。
小鹏汽车:负责小鹏汽车自动驾驶项目的是位于在美国的公司 xmotors.ai.依靠小鹏 G3 车上的 12 个超声波雷达、5个高清摄像头、3个毫米波雷达,以期望能够实现 L2.5 的自动驾驶。这一系统被小鹏汽车称为 XPilot。
小马智行:由百度明星工程师带队,成立于2016年12月的小马智行,在2017年获得无人驾驶路测资格之后,便开始了漫长的针对 Level 4 的研发之旅。
参考文章:https://zhuanlan.zhihu.com/p/97963496
无人驾驶汽车中涉及的软硬件结合相关的技术:
图像分类模型,在无人车四个感知世界核心任务中的位置如下:
自动驾驶汽车对社会、驾驶员和行人均有益处。自动驾驶汽车的交通事故发生率几乎可以下降至零,即使受其他汽车交通事故发生率的干扰,自动驾驶汽车市场份额的高速增长也会使整体交通事故发生率稳步下降。如果自动化汽车足够可靠,总有一天政府或将禁止人类驾驶员驾车,因为美国每年90%以上的交通事故人员伤亡是由驾驶员失误导致的。
自动驾驶汽车的行驶模式可以更加节能高效,因此交通拥堵及对空气的污染将得以减弱。
北京市交通委认为,自动驾驶是提升道路交通智能化水平、推动交通运输行业转型升级的重要途径,也是带动交通、汽车、通信等产业融合发展的有利契机。在2017年12月,北京市交通委联合北京市公安交管局、北京市经济信息委等部门,制定发布了《北京市关于加快推进自动驾驶车辆道路测试有关工作的指导意见(试行)》和《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则(试行)》两个文件
自动化汽车可以为美国节省数千亿美元的交通事故成本,交通拥堵成本以及运输过程中以人力提高生产力的成本。但它也可能使客运和货运过程涉及的数百万人失去工作。
无人驾驶汽车的普及将意味着政府对超宽车道、护栏、减速带、宽路肩甚至停止标志等交通基础设施的投入可以大大减少。
以谷歌自动驾驶为例,汽车自动驾驶技术包括视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况,并通过一个详尽的地图(通过有人驾驶汽车采集的地图)对前方的道路进行导航。这一切都通过谷歌的数据中心来实现,谷歌的数据中心能处理汽车收集的有关周围地形的大量信息。就这点而言,自动驾驶汽车相当于谷歌数据中心的遥控汽车或者智能汽车。
视频讲解
自动驾驶SAE(Society of Automotive Engineers)分级介绍
2013年,美国交通部下辖的美国国家公路交通安全管理局(NHTSA),率先发布了自动驾驶汽车的分级标准,其对自动化的描述共有4个级别。2014年1月,SAE International国际自动机工程师学会制定了J3016自动驾驶分级标准,对自动化的描述分为6个等级:L0-L5,用以明确不同级别自动驾驶技术之间的差异性。
在对自动驾驶汽车的描述上,虽然两个标准中所使用的语言略有差别,但NHTSA和SAE均采用了相同的分级体系。NHTSA的标准与SAE在某种程度上比较相似,但用语更加简单,没有进行过多的详细说明。相比之下,SAE的说明更加具体,同时也参考了不同公司在自动驾驶研究上的发展趋势。
SAE对分级的说明更加详细、描述更为严谨,且更好地预见到了自动驾驶汽车的发展趋势。所以最终SAE的分级成为了大多数政府和企业使用的标准。2016年9月,美国交通运输部发布了关于自动化车辆的测试与部署政策指引,明确将SAE International J3016标准确立为定义自动化/自动驾驶车辆的全球行业参照标准,用以评定自动驾驶技术。此后,全球诸多汽车行业相关的企业也采用了SAE J3016对自身相关的产品进行技术定义。
按照SAE的分级,SAE International国际自动机工程师学会制定了J3016自动驾驶分级标准,将自动驾驶技术分为L0-L5共六个等级。L0代表没有自动驾驶加入的传统人类驾驶,L1-L5则随自动驾驶的技术配置和成熟程度进行了分级。L1-L5分别为辅助驾驶、部分自动驾驶、条件自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。
美国汽车工程师协会SAE,根据自动化水平的高低区分了五个无人驾驶的阶段:驾驶辅助、部分自动化、高度自动化、完全自动化。该表内容由SAE官方信息整理、修饰后呈现,详情请查询SAE官方网站:http://www./
SAE的驾驶自动化水平是描述性和知识性的,而不是规范性的,技术性的而不是法律的。元素表示每个级别的最小而不是最大能力。本表中“系统”指驾驶自动化系统或自动驾驶系统(ADS),视情况而定。
其实,自动驾驶从L2到L5是一个漫长且艰辛的过程,需要投之以庞大的科研力量以及在匹配的道路条件下进行不断的测试。L3级与L4级自动驾驶最大的区别是——车辆自动驾驶状态下的出错率,L3级依旧需要驾驶员的监督,L4则不用,甚至未来的L4级的汽车可能连方向盘都没有,如上图所示,Waymo曾把测试车的方向盘卸掉了。
自动驾驶分级标准 美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)、美国汽车工程师学会(SAE)自动驾驶分级标准 | |||||||||
NHTSA分级 | L0 | L1 | L2 | L3 | L4 | ||||
SAE分级 | L0 | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | |||
称呼(SAE) | 无自动化 | 机器辅助驾驶 | 部分自动驾驶 | 有条件自动驾驶 | 高度自动驾驶 | 完全自动驾驶 | |||
SAE定义 | 由人类驾驶者全权驾驶汽车,在行驶过程中可以得到警告。 | 基于驾驶环境对方向盘、加减速中的一项操作提供支持,其余由人类操作。 | 基于驾驶环境对方向盘、加减速中的多项操作提供支持,其余由人类操作。 | 由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作,根据系统要求,人类提供适当的应答,车内仍需配备安全驾驶员。 | 由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作,根据系统要求,人类不一定提供所有的应答,车内可无需配备安全驾驶员。但限定道路和环境条件。 | 由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作,可能的情况下,人类接管。车内无需配备安全驾驶员。不限定道路和环境条件。 | |||
补充—定义 | L0中没有ABS,车市面上几乎消失了,世界各地都在强调安全性,没有任何主动安全配置的汽车基本不可能卖。 | 目的是为驾驶者提供协助,包括提供重要或有益的驾驶相关信息,以及在形势开始变得危急的时候发出明确而简洁的警告。如“车道偏离警告”(LDW)系统等。 | 在驾驶者收到警告却未能及时采取相应行动时能够自动进行干预的系统,如“自动紧急制动”(AEB)系统和“应急车道辅助”(ELA)系统等。 | 能够在或长或短的时间段内代替驾驶者承担操控车辆的职责,但是仍需驾驶者对驾驶活动进行监控的系统。 | 可无人驾驶车辆、允许车内所有乘员从事其他活动且无需进行监控的系统。这种自动化水平允许乘从事计算机工作、休息和睡眠以及其他娱乐等活动。 | ||||
补充—比较 | L0驾驶员完全掌控车辆 | L1级提供简单的机械性驾驶支援。 初步的自动驾驶包括基本的定速巡航、ABS紧急制动、倒车雷达等简单技术,这些技术已经在当今的经济型轿车中普及。 市面上普遍存在,在Tesla出现之前,世界上上99%都是这种车。 | L2级是较为高级的驾驶支援的技术。 在L1的基础上有了较高的发展,接管了人类部分感知功能。如汽车具备L1级描述中的定速续航、倒车雷达等功能外,还具备车道保持、自动变道等高级功能。 | L3级的实现有赖于LO-L2级的技术积累。它带来驾驶模式的质变,促进有条件的自动驾驶实现。机器已经可以完全识别出路况、信号路标和活跃的障碍物等,计算、处理、做出动作等机制都将由机器完成,但人仍然需要对机器状况进行实施监控,避免机器出现意外状况。 | L4级的自动驾驶是在L3的基础上做出的进一步优化。 驾驶员常规状况下基本不再对系统做出监控操作,只需在极端状况下对系统发出部分指令,多数情况下系统能独自应付自动驾驶。 | L5级是自动驾驶的终极形态。 机器的驾驶能力将远超人类,并可以应对任何极端状况,人类不再需要对车辆做出任何多余指令。 自动系统在所有条件下都能完成的所有驾驶任务。 | |||
自动驾驶中人类职责 | 无论何时使用驾驶辅助功能,也必须全程处于驾驶状态,时刻观察各种情况,包括主动制动、加速或转向,以确保安全。即人类驾驶者仍需要驾驶汽车。 | 当使用驾驶功能时,即人类驾驶者无需驾驶汽车。 | |||||||
当功能请求人类接管时,必须驾驶汽车。 | 无需接管驾驶,即无人驾驶。 | ||||||||
功能 | 范围 | 仅具备辅助驾驶功能 | 已具备自动驾驶功能 | ||||||
特征 | 仅提供警告及瞬时辅助 | 能够制动、加速或转向的辅助驾驶 | 能够制动、加速和转向的辅助驾驶 | 无人驾驶系统可在有限制的条件下驾驶车辆,且除非满足所有条件,否则不会运行 | 无人驾驶系统可在任何条件下驾驶车辆 | ||||
示例 | 自动紧急制动 视觉盲点提醒 车身稳定系统 | 车道偏离修正 或 自适应巡航 | 车道偏离修正 同时进行 自适应巡航 | 交通拥堵的情况下自动驾驶 | 城市环境中的“机器人出租车” | 与L4相似,但可在任何条件下完成无人驾驶 | |||
主体 | 驾驶操作 | 人类驾驶者 | 人类驾驶者&系统 | 系统 | |||||
周边监控 | 人类驾驶者 | 系统 | |||||||
支援 | 人类驾驶者 | 系统 | |||||||
作用域 | 无 | 局部 | 全域 |
SAE标准对如何判断自动驾驶等级有个明确的判断,如下图所示:
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