从乱战到决战,ADAS系统普及前夜的“未来启示录”

眼下,作为自动驾驶“先驱”的ADAS系统,已经在我们身边的汽车上越来越常见。这个曾经几年前,还只是豪华品牌顶配车型上的ADAS系统(也被习惯称作自动驾驶辅助系统),现在已经普及到了自主品牌的主力车型中。

搭载了自动驾驶辅助系统的风神奕炫

这就好比是若干年前的ESP系统,刚发布时甚至还不是很多合资车型的标配;但仅仅白驹过隙,现在已经没有人把ESP继续当做一个卖点了,而没有标配ESP的车型,在整个市场中更是凤毛麟角了。

附注:ESP是对“车身稳定系统”的通俗称呼,但未必所有汽车制造商的同类系统都叫“ESP”,比如丰田的这套系统就叫“VSC”。

这个巨大的前后反差,一方面得益于技术的进步,降低了自动驾驶辅助系统的制造成本;同时,诸多整车厂和供应商之间的良性竞争,也拉低了这套系统的入门门槛,使其能尽快在市场得到普及。

这就使曾经难得一见的自动驾驶辅助系统,现在越来越成为不同品牌之间“角力”的新领域。然而,对自动驾驶辅助系统开发能力的强弱差异,对供应商话语权的高低,以及技术路线图的理解不同,导致现在各家的产品竞争,更像是群雄逐鹿一般的“乱战”。

那么,一个成熟的自动驾驶辅助系统产品形态是什么样子?一个成熟的行业样态是什么样子?我们不妨背靠风神奕炫的测试团队,通过测试其新车搭载的自动驾驶辅助系统(相当于L2级),穿越500公里的无人区,来试着解答上面的两个问题。

首先,我们来简单了解一下本次测试的主角——搭载了自动驾驶辅助系统的风神奕炫。

风神奕炫的这套自动驾驶辅助系统,由德国采埃孚提供整体解决方案(对,就是那个靠生产变速箱出名的ZF)。

这套系统中,对图像的视觉分析能力,依赖以色列Mobileye公司的Q3芯片实现(单目摄像头由TRW提供),该芯片能针对黑白灰度图进行图像处理,识别出车道线和9种警示类和禁止类的标志。

而另一个重要的传感器毫米波雷达,则来自TRW(该公司已经和ZF合并),该雷达可以最远探测180米外的障碍物,并能在最窄26度、最宽60度的范围内,根据车速探测车辆前方的障碍物。

除此之外,奕炫整车还分布了12个超声波雷达,并且核心感器之间可以相互协同,以帮助车辆综合“分析”传感器得到的数据,做出决策控制。

在这些传感器的融合协作下,奕炫可以获得在车辆纵向方向上,从时速0到150km/h范围内的主动控制能力:这包括车辆可以自动跟随前车减速至停止,并在3秒钟内重新启动;以及时速不超过80km/h的AEB功能。

Tips:为了安全起见,驾驶员能设定的最高速度只能达到130km/h,且首次启动车速需要达到30km/h以上。

在车辆的横向方向上,奕炫的自动驾驶辅助系统可以帮助车辆在时速不超过130km/h的前提下,控制车辆在车道线内行驶;这包含识别实线和虚线,以及车辆在时速60以下可依靠单车道线控制车辆行进方向。

在实际测试过程中,奕炫的这套自动驾驶辅助系统表现都很出色,除了当车辆以稍低速度行驶时,由于车辆发动机和变速箱的匹配特性,让奕炫在该系统控制下的加速过程显得不那么线性之外,一旦车速超过40km/h以后,车辆在横向和纵向的控制上,就显得成熟老练多了。

可以说,在摆脱了城市的拥堵,进入一个交通情况比较顺畅的环境下,依靠自动驾驶辅助系统且在驾驶者“监管”下的奕炫,从外部驾驶风格上表现得十分像一个“老司机”,充分体现出这个系统在当下最大的价值所在——驾驶员降低了长途驾驶的工作强度,此外也提供了实时不缺席的安全保障。

所以,此次把奕炫的自动驾驶辅助系统选在长达500公里的无人区高速公路上测试(社会车辆相对少很多了),确实是“有的放矢”的场景测试。

但是,任何眼下任何一家的自动驾驶辅助系统,其实都不完美,哪怕就是像宝马这样把系统做到更高水平的制造商,在该系统实地工作时,也会有很多方面体现出了可以进一步优化的空间。

下面,车云菌就根据在测试奕炫这套自动驾驶辅助系统过程中发现的问题,简单分析一下类似系统在未来有哪些可以进一步优化的方面。

1、算法和技术方案对使用场景的局限性

眼下,绝大多数的自动驾驶辅助系统,都依靠摄像头和毫米波雷达的融合来进行决策控制,这条技术路线图和算法的局限,其实给类似驾驶辅助系统限定了比较狭窄的使用场景。

第一条是关于算法的、就像之前提到的,奕炫在低速时开启驾驶辅助系统之后,纵向控制不那么线性的问题,其实就源于该系统对于自己和前车之间的距离过于敏感,总想刻意地把这个距离维持在一个相对精确的值上,这也就导致系统控制的表现,和一个老司机对“距离”相对更加坦然的控制,有本质的区别。

第二条是关于技术本身的,由于眼下的自动驾驶辅助技术,都依靠传感器探测前车的物理位移来辅助自己做控制决策,这就意味着自己相对前车的动态变化,总是有一个迟滞。

此时,以一个开启了自动驾驶辅助功能来进行系统控制的车队为例,假设第一辆车轻轻踩了一脚刹车、这个减速特征在第二辆那里会出现一个迟滞,在第三辆那里会出现一个更大的迟滞。

如果车队足够长且头车的速度并不能恒定保持一个精确值(比如受到横风或者路面起伏的影响),那么这个迟滞被一辆辆车依次放大之后,在最后那辆车里会呈现一个波浪状的速度变化曲线。

这就好像你拿着一个长长的软弹簧,然后上下不断地抖它一样,弹簧下部的位移幅度永远大于你手握的弹簧头部的位移幅度;

而且,如果你的抖动频率正好等于这个弹簧自身的共振频率,那么会有那么一刻,弹簧下部会狠狠地撞到你的手上,整个弹簧会呈最大压缩状,在现实中,这种情况发生概率极低,但当ADAS系统被广泛采用之后,这个概率也不可被忽视。

自动驾驶辅助系统开启后,比较正常的驾驶状态

所以,在未来,以摄像头和雷达传感器为决策依据的技术路线图,一方面要优化自己的软件算法,使其能胜任城市拥堵环境的挑战(其实这个难度很大),另外一方面,还要普及V2V技术,以弥补眼下技术无法解决的问题。

2、人机交互永远是技术的核心

眼下,虽然自动驾驶辅助系统实现了在汽车上的普及,但是根据车云菌的使用体验,这个功能可以说是达到了可以用的水平(对大多数市售产品来说),并且部分达到了好用的程度(比如奕炫这款),但还没有一家做到“让消费者乐于使用”的水平。

从“可以用”或者“好用”到向“消费者乐于使用”冲刺的这个过程中,起到决定性作用的,就是这个系统的人机交互设计是否合理,比如说眼下奕炫这套自动驾驶辅助系统就存在几个可以优化的地方:

第一个是系统启动的流程必须简洁。

车云菌测试过,这套系统在离开高速公路的服务区,然后开启驾驶辅助系统并达到我理想的工作状态时,一般需要5到10秒的时间,并且还需要我分心去看仪表盘上显示的数字。

首先你需要先通过【按键1】来启动自动驾驶辅助系统,然后通过长按【SET】按键,调整目标车速从实时车速设定到120km/h的标准时速。

此时,就出现了一个矛盾,如果你启动系统的时候车速较低,那么以5km/h为单位进行跳跃,从实时车速设定到120km/h的目标车速,你需要比较长的时间,并且还必须关注仪表盘上那个小小的速度显示;如果,你启动系统的时候车速较高,那么你在维持车速的时候,因为车速较快,分神给系统后带来的风险就更大。

所以,一个好用的驾驶辅助系统,必须尽可能地降低系统的学习难度,同时大大减轻系统启动时的操作步骤,并提高操作的准确性。为此,不妨像驾驶模式一样,给用户设计几个可以自定义的情景模式,以实现功能的“一键启动”。

第二个就是系统和驾驶员之间的沟通必须直观且易懂。

就拿奕炫这套系统来说,其跟车车距的设定,在功能设定界面上可以看到,但是在功能的工作界面上就看不到(上面的动图)。

此外,奕炫的仪表盘对比度不够,在内蒙古的大太阳下,不但仪表盘上会反光,而且整个仪表盘的显示发灰,这就使整个系统的工作界面看起来不太清晰,这也就给系统警告层面留下了隐患。

第三个就是系统对驾驶员的警示和警告,必须清晰且万无一失。

之前说过,奕炫的仪表盘显示对比度不够高,这也就使系统检测到驾驶员没有把手放到方向盘上超过15秒之后,初期提供的仪表盘视觉警示很难被检测到(发生了很多次没看到仪表盘警示的情况)。

经过对比度处理之后的仪表盘显示效果

在视觉警告没有起到效果之后,奕炫的自动驾驶辅助系统会响起警示音,来警告驾驶员接管方向盘。但是,如果驾驶员此时专注于和别人聊天,或者做其它的事,比如听音乐什么的,也很难听到警告音。

不止一次,在副驾驶席上坐的教练提醒我去接管方向盘,此时我才注意到在音乐中夹杂的报警音。所以,在车云菌看来,这套自动驾驶辅助系统给驾驶员提供的信息,如果涉及到驾驶安全的,必须多维度,多强度地顺序提醒,必要时甚至必须通过强刺激:比如座椅震动、内部照明灯闪、关闭音乐甚至提高警告音等方式,去提醒驾驶员。

最重要的是,这套系统工作的时候,一定程度上会“诱导”驾驶员“犯困”,所以在车云菌看来,自动驾驶辅助系统和驾驶员疲劳监控系统必须绑定!否则这套为了安全而设计的系统,倒有可能起了反作用。

在明年,根据采埃孚工程师透露的信息,奕炫这套自动驾驶辅助系统或将增加角雷达传感器和冗余控制器,从而实现通过转向灯来主动变道的功能。但车云菌看来,眼下这套系统要做的不单单是功能的增加,而是把这套采埃孚的系统和奕炫的整车控制系统,更好地融合起来。

可以说,之前一直强调整车厂要能对消费者的个性化需求进行个性化订制,但是在车云菌看来,供应商对整车厂的个性化需求进行个性化定制(尤其是涉及软件层面),才是应当在行业内最先实现的。

车云小结:

眼下的自动驾驶辅助系统,或者是一些品牌称之为的ADAS系统,可以算是一个在功能层面的“成熟系统”,但是,却绝对不是一个“人性化的好系统”。

现在,整个业内的系统应用环境,都是需要驾驶者去学习系统的习惯,但是参考现在数字技术发展的趋势,未来应当是系统适应人类的使用习惯。手机操作系统的发展趋势,就是一个很好的例子。再好的硬件设备如果没有一个好的人机交互设计来支持,最后也没法在用户层面获得大量认可。

仅仅是为了测试,主动激活系统告警而已,用户在使用该系统的时候,要始终保持对方向盘的控制

因此,汽车软件层面,需要一场彻底的、自下而上的“革命”,工程师应当把选择权还给驾驶者,灵活好用的系统和一个安全的系统是并不矛盾的。这意味着任何一个汽车设计师和工程师,都需要深刻认识到任何一个驾驶者之间,都是深刻地存在不同的,一些功能的灵活与否,并不是一个“开与关”这么简单。

眼下像一些具备互联网思维的汽车品牌存在的原因,就是它们引入了互联网行业的用户思维和用户使用场景等分析工具,把产品做得更加亲民,从而在一个细分领域上超越了传统汽车制造商。

为了保证未来的战略优势,无论是东风风神这样的自主品牌,还是实力更强的合资品牌,都需要引入跨界思维和经验,从数字IT、网络游戏、时尚家具和消费品领域寻找优秀的设计思想,让自己的工业产品和数字产品,更贴近用户场景。

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