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详解通用Super Cruise超级巡航系统,以及它的13个为什么

车云网 Kino

美国调研机构Navigant Research最近发布了2017自动驾驶竞争力排行榜,通用和Waymo作为汽车公司与科技公司的代表在19家企业中分列前二位。而在去年,通用排名第二,Waymo排名第七。

为什么通用汽车被认为是在自动驾驶领域最有竞争力的公司?很多人都会发出这样的疑问。影响排名的因素有很多,包括公司愿景、市场发展策略、生产策略、技术、营销、产品、产能、质量、长期投入等。这些复杂的考量维度对于普通人来说有些难以触及,一款搭载了L2级自动驾驶系统——Super Cruise超级巡航的凯迪拉克CT6,可能是对通用汽车自动驾驶能力最直观、真切的感受。毕竟任何技术的终极意义和归宿,都是人的体验。

目前,Super Cruise并没有进入中国,但车云有机会在美国与这套系统有了两天一夜的试驾接触,关于Super Cruise,关于通用在自动驾驶方面的研发思路,以及未来的入华策略,我们都来为你揭晓。

图1由于搭载了Super Cruise,凯迪拉克CT6可以让驾驶员在限定场景下解决双手

一套怎样的驾驶辅助系统?

通用在自动驾驶领域是典型的两条腿走路:

  • 渐进式路径:开发了L2级别的驾驶辅助系统——Super Cruise超级巡航,已经在搭载到了在北美上市的2018款凯迪拉克CT6之上,并于2017年秋季上市。

  • 跨越式路径:今年1月刚刚与旗下的初创公司Cruise Automation发布了L4级别的第四代自动驾驶汽车,这是一辆真正的“无人驾驶”汽车,取消了方向盘和刹车,预计将于2019年实现批量化生产,率先投入到共享租车场景下进行验证测试。

这次我们体验的Super Cruise就是通用在渐进式发展路线上,第一个投入市场的自动驾驶系统,也是业内首个做到在高速公路上解放双手的驾驶辅助系统,还是唯一采用高精度地图数据的驾驶辅助系统。

图2

简单来说,我们可以把Super Cruise理解成是由自适应巡航系统、蓝线保持系统、以及驾驶员注意力保持系统三部分构成。

1、自适应巡航系统:通过毫米波雷达监测前方车辆,以保证在一个安全的车速内行驶。这是一套全速域的ACC系统,工作时速为0-89英里/时(0-144公里/时),也就是说即使前方车辆停下来再起步,Super Cruise也可以不中断跟车并且无需手动干预。

2、驾驶员注意力保持系统:通过车内方向盘附近的微型摄像头与红外传感器实时监测驾驶员视线是否保持在路面上。

3、蓝线车道中央保持系统:前视摄像头和两侧的环视摄像头主要用于识别左右两侧道路标识、判断车道中央位置及朝向。毫米波雷达用于监测周围的移动物及障碍物。高精度地图提供道路曲率数据、车道编号、上/下匝道及其它道路属性信息。高精度GPS用于定位、获得沿道路纵向偏移距离并判断车辆所在车道。通过整合这些信息,可以形成一个沿车道中央的虚拟车辆控制路径,也就是车辆的自动行驶路线。

图3

在以上各个系统中,比较特别的是引入了高精度地图以及车内摄像头,而且通用宣称它的GPS定位精度是传统GPS的4倍,可以达到2米。一般高速公路车道宽度为3.75米,2米的精度足以保证定位不偏离车道。

通用汽车使用激光雷达在北美绘制了12万英里的高速公路地图,并且以此为Super Cruise的开启设立了一个地理围栏。当系统判定当前处于有效区域,车辆位于车道中央,且传感器可以正常工作时,仪表盘上便会出现一个白色的Super Cruise专属图标,表明超级巡航处于待机状态,此时摁下方向盘上的超级巡航按钮,功能便会正式开启,仪表盘上的图标也会随之变成绿色,驾驶员双手双脚可以离开方向盘和油门刹车。

图4

在车辆自动巡航过程中,当驾驶员注意力保持系统监测到驾驶员有分心状态,或者驾驶环境超出了系统的掌控范围,比如说车道线不清昕,GPS信号弱等,系统会提示驾驶员马上接管车辆。这个提示分为三级,如下图所示:

图5

这里需要特别指出的是,一级预警在5秒钟之内得不到反馈时,系统会自动进入二级预警,绿色闪烁变成红灯闪烁的同时,会伴有警报声或者座椅震动(用户可以自行设置预警方式),如果10秒钟之内,驾驶者仍然没有将手放到方向盘上,则进入三级预警,安吉星后台话务员将会接入,Super Cruise功能被停止使用,仪表盘上的图标消失,再次使用需要停车重新点火启动车辆。当然,如果三级预警下驾驶员仍然没有将手放到方向盘上,系统会判定车辆已经处于失控状态,会自行刹车停止在当前车道上。

对于L2级别的辅助驾驶而言,驾驶员在系统能工作的时候,只要用眼睛就可以了,这里的核心问题是由于系统的不够智能或者没办法提前预知自己不行,退出的警告时间非常短。通用超级巡航技术首席研发工程师Daryl Wilson告诉我们,这个5秒和10秒的判断时间也是相对的,会根据车速进行调整,也就是说,系统给予人的反应时间有可能更短。因此,有一套时刻监控驾驶员是否分心的注意力保持系统就显得格外重要,这也是Super Cruise与其它驾驶辅助系统的重要区别。

为什么要采取高精度地图方案?

自动驾驶汽车需要知道的环境信息可以划分为两部分:一部分是相对固定的环境信息,比如车道、周边建筑等不会即时变化的要素;一部分是会发生瞬时变化的交通组成部分,类似其他交通参与者、天气等等。对于后者,一般由车辆自带传感器完成即时判断,而前者一般要提前采集后写到地图中去。

对于L1-L2级的辅助驾驶而言,车辆是否配备地图只是一个选项,并非必须。由于众所周知的采集难度及地区限制,目前获取一套高精度地图的难度远比周全的传感器配置难得多。因此,大多数车企都选择利用摄像头、雷达与GPS等传感器来完成对道路周边信息的实时获取,这样做的好处是容易落地,但在很多极端情景下,如雨雪雾天气就很容易导致传感器失效,增加安全隐患。通用在这些常规传感器之外,引入了高精度地图数据,很直观的一个目的,就是希望在更多的驾驶场景下保证安全,比如说:

  • 如果地图显示车辆所在高速公路正在进行施工作业,车辆将无法开启Super Cruise;

  • 传统的辅助驾驶在面对弯道时,由于传感器角度盲区,车辆会检测不到车道线而出现安全隐患,或者行驶出现明显的顿挫感。有了高精度地图,车辆可以将路况数据与执行控制层结合起来,行驶过程会更加精准舒适;

  • 雨雪天气会导致车道线不容易被传感器清晰判断,这种情况下车辆可以根据高精度地图行驶。在本次试驾中,我们就经历了一次中雨天气,实际驾驶感受上并没有太多变化,系统提示的接管时间也并没有明显增加。

图6这个动图展示了在中雨天气中Super Cruise正常工作以及在驶离高速公路时提醒驾驶员接管的过程

可以说,高精度地图是传感器一个非常有效的补充,尤其对于保障极端情况下的驾驶安全。这种极端驾驶场景出现频率不高,但往往是酿成交通事故的高发地,在这个时候,高精度地图可能是一道保命的安全防线。

通用表示每个季度都会通过OTA的方式更新高精度地图数据,这个数据并非来自如Here,TomTom等传统图商,而是一家名为Ushr的初创企业,通用也是Ushr的A轮投资者之一。目前Ushr已经采集并制作完成了美国和加拿大境内高速公路数据,据称精度能够达到10厘米。

Ushr的特别之处在于,它并不是简单地根据采集到的信息进行地图的制作,而是会在传感器与车辆的底层控制模块之间进行信息的传输与交换,将相关信息发送到车辆的转向、刹车等控制系统,从而帮助车辆更好地进行预测、转向,实现安全控制。在Super Crusie中,车辆能够提前知道前方将会出现弯道进而实现顺滑地控制功能,就有赖于此。

最大的挑战不是技术或法规,而是信任

说回这次试驾,从洛杉矶到旧金山的500多公里高速公路上,我们与Super Cruise一起历经了阴晴雨夜,对于它的态度也从最初的将信将疑,转为信任有加。

行驶途中,经历了三次相邻车道车辆近距离并线的情况。在前两次,开车的记者都下意识采取了人工刹车措施。第三次我们决定放任一把,在非常靠近前车的地方,车辆主动刹停了。我们惊喜地发现,这套自动刹车系统虽然介入时间比人工要晚,但是刹车速度快,并且操控平顺,丝毫没有顿挫感。

图7

当然,Super Cruise也遇到了一些小意外,比如当车道线比较杂乱的时候,车辆会有些迷茫地左右晃动;某一段时间雨下得很大,系统也并不能十分精准地判断出车道线。但不管是什么环境下,Super Cruise都无一例外提醒驾驶员应该马上接管车辆。其实危险本身并不可怕,可怕的是不能预知危险,在这一点上,Super Cruise很有自知之明,这也是让驾驶者感到放心的地方。

有人说自动驾驶最大的障碍是法规,还有很多国家的法规不允许驾驶者双手离开方向盘。也有人说自动驾驶技术不成熟,成本太高昂,需要开发全新的车辆架构……但不管是技术还是法规,都会随着时间的推移慢慢改变,比如说在美国,已经有很多州都允许驾驶者离开方向盘,也开始允许无司机情况下的自动驾驶测试。

你也许也会质疑这样一套只能在限定条件下运行的自动驾驶系统究竟有多大意义?人还是需要观察路面,并且要随时准备接管,在车辆自己行驶时还会感到担心害怕。当我们已经开始迎来解放双手双脚的时代,最大的挑战其实来自于人心。不管怎么说,在机器的帮助下,我们已经可以在开车的时候从容拿过旁边的水杯了,第一次的信任就是社会进化的开始。

最后,我们总结了一些对于Super Cruise你可能会关心的13个为什么

1、Super Cruise开启需要满足什么条件?

要想使用Super Cruise实现自动驾驶,需要满足如下条件:

  • 自适应定速巡航功能打开;

  • 前车防撞系统设定为报警和刹车的状态;

  • 车辆处于有高精度地图数据的高速公路之上;

  • 摄像头或雷达感应器没有被遮挡、阻挡或损坏;

  • 系统判定驾驶员正在留意交通情况;

  • 路面车道线清晰可见,没有受天气或其他因素而无法辨别;

  • 车辆行驶于车道中央;

  • 初始时速在50英里/时以上(开启之后的工作时速是0-89英里/时);

  • Teen Driver(针对于青少年的安全驾驶功能)未打开。

2、为什么要监控驾驶者行为?

在L2阶段,虽然有驾驶辅助功能,但车辆的第一责任人还是驾驶者本人。因此,传统的驾驶辅助系统都要求驾驶者双手握在方向盘上。但是Super Cruise却强调解放双手,但为了保证驾驶者时刻关注路况,在需要接管时能够及时响应,采用了一套注意力保持系统来监控驾驶者行为。

摄像头与红外线的结合,保证了在夜间、或者驾驶员头戴墨镜的情形下,都可以监测到眼球的运动。通用的这种解决方案也说明了,他们更看重驾驶者是否关注路面,而不是手放在方向盘上这个举动。实际上即使手放在方向盘上,人也可以做很多危险的事情,比如看手机,转过头与后排说话。这在Super Cruise的规则中,是不能被允许的。

图8Super Cruise的驾驶员注意力保持系统

3、支持自动变道吗?

不支持。当驾驶者需要变道时,需要重新接管方向盘,同时可以踩下油门或者双脚不动。变道完成后,系统将继续按照之前设定的巡航速度继续行驶。不过一旦驾驶者踩下刹车,Super Cruise功能将自动跳出。

4、手能否放在方向盘上?

Super Cruise不需要驾驶者将手放在方向盘上,但手握方向盘本身是被允许的,但不能用力,如果方向盘上的压力传感器觉得你在用力握紧方向盘试图操控车辆,可能会导致超级巡航功能跳出。

5、是否和第四代自动驾驶汽车共用高精度地图?

通用与Cruise Automation合作的L4级自动驾驶也采用了高精度地图,我们并没有从通用相关技术人员那获得关于“是否共同”的确切答案,但是对方表示L2和L4需要不同的数据维度。

6、高精度地图数据量有多大?

通用在北美范围内已经完成了12万英里(约合19.3万公里)的高速公路数据采集。

7、在中国如何采集高精度地图?

虽然通用在美国和加拿大是自采高精度地图,但在中国受限于法规,必须和本地的图商合作。通用并没有公开过合作伙伴,但通用正和高德在国内进行高速公路高精度地图的采集已经是公开的秘密。

8、Super Cruise是如何进行决策的?

所有的传感器数据和高精度地图数据都会汇集在车辆的控制器Control Module上进行分析处理。并根据强化安全策略ESS进行决策,目前ESS已经发展到第二代,由通用北美技术团队研发。

9、整个架构能否升级到L3?

我们没有获得通用方面明确的回答。但是L0-L5只是SAE提供的一个理论参考标准,各大车企的实践路径并不一定完全遵循这一标准。

10、未来能否支持高速公路以外的其它场景?

在Super Cruise诞生的美国,驾驶员在高速公路的行驶里程是在其它道路的两倍,这大概也是Super Cruise将应用场景放在高速公路的重要原因。

不过Super Cruise进入中国是早晚的事,而中国更需要城市拥堵路段,而非高速公路的驾驶辅助。通用已经看到了这点,再加上奔驰宝马奥迪特斯拉等竞争对手都推出了能够在拥堵路段进行自动驾驶的系统,相信通用也不会无动于衷。但是Super Cruise后续的功能及场景升级,目前还没有任何官方的确切消息。

11、消费者是否愿意为Super Cruise买单?

Super Cruise在CT6的高配版本上标配,低配版选装需要5000美金。目前没有数据表明到底有多少人选择了Super Cruise,但是凯迪拉克全球总裁Johna de Nysschen向中国媒体表示,CT6高配版本的销量占比达到了25%,这是一个令他满意的数据。

12、Super Cruise何时入华?

通用中国总裁钱惠康先生表示"会很快公布",根据2017年上汽通用发布的车联2025战略,我们已经知道,Super Cruise将于2019-2020年进入中国。

13、如何评价Super Cruise与特斯拉AutoPilot的异同?

这是个很好也有点复杂的问题,我们明天将专文分析。

来源:车云网

作者:Kino

本文地址:https://aniolybiznesu.info/news/jishu/62073

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