车东西(公众号:chedongxi
晓寒

419日,由车东西与2019上海车展承办方——上海市国际展览有限公司(SIEC)联合举办的GTIC 2019全球智能汽车供应链创新峰会在2019上海车展同期举办,大会邀请到来自学术界、整车企业、零部件企业、互联网公司、新兴自动驾驶公司和人工智能公司等智能汽车供应链领域的15位嘉宾登台,探讨智能汽车时代的供应链创新与出行变革。

博世底盘控制系统中国区驾驶员辅助业务单元副总裁蒋京芳在做了题为《自动驾驶赋能未来出行》的演讲,详解介绍了全球最大的汽车零部件企业博世在自动驾驶领域的成绩与未来发展规划,并指出了自动驾驶技术量产落地面临的多重挑战。

一、自动驾驶的三大落地场景

蒋京芳在现场讲到,博世眼中的自动驾驶分为三个世界——即三个重要落地场景,城市、高速公路和封闭限定区域。

城市场景的行驶路况最复杂,因此主要是研发L4/L5级自动驾驶技术,未来主要应用方向在城市无人出租车/网约车类等共享出行服务上。

L2级自动驾驶今年井喷!蒋京芳揭秘博世自动驾驶全家桶

高速公路场景相对城市路况要简单一些,是多数主机厂关注的方向,即从L1开始,让私家车逐步实现L3甚至L4等级的自动驾驶能力。

封闭限定区域相对前两个场景路况最为简单,因此也成了大部分主机厂、出行公司和初创自动驾驶公司最为关注的方向。

主机厂在这个领域推出了等级越来越高的自动泊车技术,而出行和自动驾驶创企则也在尝试部署用于厂区、园区、港区的低速L4级无人车。

蒋京芳在现场表示,博世作为全球最大的汽车零部件供应商,在这三个重要场景里都有产品布局。

高速公路场景上,博世在2018年已经开始助力车企量产L2级自动驾驶系统,明年还会推出支持指令式变道的L2.5级系统。

城市场景上,博世正与戴姆勒英伟达合作研发L4级的自动驾驶出租车,并将在今年9月于美国圣何塞展开试运营。

封闭限定区域场景上,博世主攻自动泊车技术,目前已量产L2APA自动泊车系统,推出了L4级的AVP自动代客泊车系统,后续还将推出驾驶员在车外遥控泊车辅助系统等高级功能。

二、高速公路场景:L2今年上车40 明年落地L2.5

博世从2011年起就开始了驾驶员辅助系统业务,从ACCLKAL1级系统做起,帮助主机厂落地自动驾驶技术。

2018年起,博世开始向主机厂提供L2级自动驾驶系统——即单车道不变道的自动驾驶。

去年,博世的L2级系统率先在荣威Marvel X长安CS55长城VV6吉利博瑞GE四款车上落地。而到了2019年,更是呈现出井喷式落地的景象——今年将至少有40款车型搭载博世的L2级自动驾驶系统。

L2级自动驾驶今年井喷!蒋京芳揭秘博世自动驾驶全家桶

技术上,博世的L2级系统在感知层配备了1个博世第四代毫米波雷达和1个博世第二代单目摄像头,决策能力布置在雷达或摄像头控制器中,依靠ESPEPS进行纵向和横向控制,不需要冗余执行器。

在这套设备的加持下,其L2级系统具体分为工作范围在0-60公里/小时的TJA交通拥堵辅助功能和工作范围0-130公里的ICA智能巡航辅助系统,用户可脱手20秒。

2020年,博世将推出L2.5级自动驾驶系统HWA(高速公路辅助),在L2级系统的基础上,增加驾驶员确认后的车辆自动变道功能,工作范围在0-130公里/小时,用户可脱手20秒。

因为增加了变道功能,L2.5级的系统在技术上也进行了一些升级。

HWA功能需要在车辆前部和四角各配置有1个博世第五代毫米波雷达,1个三代前视单目摄像头,决策能力布置在名为DASy基础版的域控制器中,同样由ESPEPS进行纵向和横向控制,不需要冗余执行器。

一个有趣的细节是,蒋京芳表示,如果HWA系统选用驾驶员监控摄像头和高精地图,其实可以实现更长时间的脱手,通用SuperCruise系统就是如此。

再往后,博世还在研发L3级的TJP交通拥堵引导和HWP高速公路引导功能。

TJP算是入门级的L3级系统,工作范围在0-60公里/小时,驾驶员可脱手、脱眼,但不能睡觉以备接管车辆。

该系统需要在L2级系统的基础上,增加双目摄像头、驾驶员检测摄像头、环视摄像头以及超声波传感器参与工作,用于决策的域控制器升级为DASy增强版,制动系统采用ESP+iBooster电控刹车互为冗余,转向系统也需要冗余设计。

再往后就是驾驶员可睡觉的HWP功能,博世对其定义为L3/L4级系统,工作范围在0-130公里/小时。

TJP的基础上,HWP需要增加高性能毫米波雷达/摄像头、激光雷达等传感器,同时也需要两个决策用的域控制器互为冗余,还需要用到高精地图和高精定位等技术。

三、城市和封闭限定区域:重点推进自动泊车技术

城市场景上,博世正在跟戴姆勒、英伟达等伙伴合作研发L4/L5级的自动驾驶出租车,并将在今年下半年于美国加州圣何塞进行试运行。蒋京芳表示,其自动驾驶出租车的目标是在2022年左右逐步投放市场。

技术上,博世的L4/5级自动驾驶出租车需要在L3/L4级系统的基础上安装更高分辨率/更高性能的毫米波雷达、交通灯识别摄像头、更远探测距离的激光雷达等传感器,并搭载性能更强劲的车载计算机来提供计算能力。

此外蒋京芳还强调,L4/5级的自动驾驶出租车还需要非常强大的后台控制系统来对车辆进行云端管理和调配才能真正实现共享出行。

在封闭限定区域,博世研发的主要方向集中在自动泊车功能上面,推出了极为丰富的产品序列。

2008年,博世就量产了泊车报警和半自动泊车系统。2018年又量产了L2级的APA全自动泊车,推出了L4级的AVP自动代客泊车技术。

蒋京芳表示,2018年有多款搭载博世L2级自动泊车技术的车型上市,可谓是自动泊车的元年。而今年这一趋势还将更加明显,到年底预计将有20余款车型搭载这一系统。

L2级自动驾驶今年井喷!蒋京芳揭秘博世自动驾驶全家桶

技术上,该系统搭载了12个博世第五代超声波雷达来感知外部环境,一个超声波泊车控制器提供决策能力,用ESPEPS进行纵向和横向控制,不需要冗余。

不远的未来,博世还将推出L2级的RPA遥控泊车辅助功能,人在车外按着手机或车钥匙即可让车辆自行完成固定车位的自动泊车操作。

由于人在车外,因此其在技术上也提出了更高要求。

RPA系统需要12个博世第六代超声波传感器和4个博世第二代近距离摄像头提供感知能力,一个专用的域控制器提供计算能力,ESP+iBooster提供具备冗余的纵向控制,EPS提供横向控制。

RPA相似的,博世还有HPA家庭区域泊车辅助系统,即针对固定车位,系统在学习泊车路径后,无需用户在车内即可独立完成泊车过程。

而再往后,则是L3级的家庭区域泊车引导HPP和遥控泊车引导RPP,这时已经不在需要用户站在车外进行监控,一键即可让车辆完成泊车。

四、自动驾驶量产落地面临多方挑战

蒋京芳在现场强调,博世虽然已经规划了L2L2.5级的多个自动驾驶功能并明确了其落地时间,但是并未表明L3级自动驾驶功能的落地时间。

为什么没有明确的时间点?我引用一下自动驾驶初创公司的话,自动驾驶做的越多,发现坑越大。蒋京芳说道,像博世这样的Tier1在做的过程中也有同样的感受。

蒋京芳指出,想要将L3级以上的自动驾驶系统落地,除了要有很好的感知、定位、决策、执行系统外,还要考虑到车辆的电子架构、网络安全、功能安全问题,并且需要法规的支持。

与此同时,高等级自动驾驶的量产落地还面临验证问题。

她表示,传统的验证方式针对的是已知场景,例如在A—B之间进行2500小时的道路测试即可验证系统功能的成熟度。

但到了自动驾驶时代,还需要通过模拟的方式对极限场景进行验证。而在自动驾驶功能上市后,还需要根据消费者的实际行驶数据,不断进行迭代升级。

尽管面临多方挑战,博世还是认为自动驾驶就是未来。蒋京芳讲道。

为了迎接挑战,博世在感知、定位、控制器、执行器等多个方面都进行了一系列准备。

感知方面,博世目前已经售出超过100万套毫米波雷达。明年量产的第五代毫米波雷达的探测距离将从160米升级到了200米,视场角也从90度扩展到100度。

L2级自动驾驶今年井喷!蒋京芳揭秘博世自动驾驶全家桶

其第三代多功能/立体摄像头的像素从120万升级到200万,视场角从正负25度扩展到正负50度,并引入了纹理识别、密集光流法、卷积神经网络等技术。

与此同时,其第六代超声波雷达也在探测范围、系统刷新时间、阈值标定等方面进行了升级,并且能与第二代近距离摄像头和环视系统进行传感器融合。

更为重要的是,博世也在研发扫描式激光雷达,未来将与毫米波雷达、摄像头和超声波雷达组成完整的传感器矩阵。

定位方面,为了解决卫星GNSS系统信号不足和偏差问题,博世推出了卫星定位智能传感器VMPS,内部集成有高精度的六轴惯导,提供纠偏服务,能够把定位精度控制在20厘米以内。

此外,在卫星信号缺失的情况下,还需要用到相对定位技术——即博世道路特征技术,该方案通过摄像头、雷达等传感器采集外部道路特征,上传到云端与高精地图数据进行比对进而实现定位。

总体来说,卫星定位智能传感器VMPS和博世道路特征技术两者互为补充和冗余,保证了定位的精度和可靠度。

决策方面,博世推出了一系列针对不同级别自动驾驶的域控制器。

L1/L2级自动驾驶的决策能力集成在毫米波雷达或摄像头的微控制器内;针对L2.5级自动驾驶推出的DASy基础版则使用ASIL-D级的处理器;L3L4级自动驾驶系统则需要用到DASy增强版和DASy至尊版,两者同时搭载有微控制器和处理器,后者还有专用的视频和AI处理器支持深度学习计算。

最后的车辆控制和执行系统是博世的传统强项,其不仅有ESP车身稳定系统这类垄断级产品,还有EPS电助力转向和iBooster电控刹车等控制系统,可以为各等级的自动驾驶车辆提供带有冗余的纵、横向控制系统。

结语:一家软硬件一体式自动驾驶公司

自手机进入智能时代后,苹果用软硬件一体的开发策略获得了巨大的成功,成为新一代电子产品开发的典范。随着汽车迈入智能电动汽车时代,这一开发策略依然有效,特斯拉就凭此成为全球头号新造车企业。

当然,对于自动驾驶技术来说,软硬件一体式开发策略也同样重要,也是各家公司非常向往的一种能力。但汽车产业对安全性要求极高,同时又有极高的开发门槛,软硬件一体知易行难。

目前来看,博世算是全球极少数既能开发传感器、控制器、执行器等硬件,又能开发从L1—L5各类针对城市、高速公路以及封闭区域场景的自动驾驶软件的玩家。

再凭借其在传感器、车身控制等领域近乎垄断级的存在,博世注定将是自动驾驶领域最重要的一个玩家之一。