光達可能失靈!自動駕駛時代,人們該如何定義「安全」?

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 03 日 8:30 | 分類 中國觀察 , 汽車科技 , 自駕車 Telegram share ! follow us in feedly


未來某一天自動駕駛普及,街道都是各樣自駕車,人們在車裡睡覺。突然一輛車的光達錯誤接收不屬於它的「訊號」而誤判,瞬間飛速行駛的機器都陷入混亂。

也許現在很難想像這情景,但在自動駕駛車輛集中的測試區域,這種情況已出現。

據某家研究自動駕駛的高層介紹,中國亦莊地區有不少自動駕駛測試車隊都安裝光達,也有裝毫米波雷達,想得到的設備和安全冗餘都不缺,但有次測試時某顆光達失靈,後來查明原因是測試環境設備太多,產生干擾,導致一些感測器故障。

機器彼此影響造成損害的情景,看起來十分科幻,但背後問題十分現實:機器干擾會是影響自動駕駛安全的隱憂嗎?

今年算光達應用元年,中國蔚來、小鵬、長城等都宣布搭載光達的量產車將上市。蔚來ET7將搭載Innovusion超遠距高精確度光達,小鵬汽車將搭載Livox光達,長城將搭載ibeoNEXT光達。

大家都在搶誰會率先量產光達車型落地,似乎讓人感覺距離L3、L4輔助駕駛時代越來越近,同時不得不承認,汽車駕駛時代不是手握方向盤、腳踩剎車,由駕駛掌握安全了,人機共駕或說人類駕駛除了汽車,還是由一行行代碼、承載中央處理器,搭載大量感測器和晶片,並執行大量複雜運算。機器悄然掌控了人機共駕的新駕駛時代。

如果說,科技正在創造新駕乘體驗,科技是否也會產生新問題?

問過一圈準備搭載光達的中國主機廠、OEM和Tier1供應商時,幾乎無一例外回答,當然有干擾。試圖從幾個角度回答:

  • 首先,技術角度來看,光達互相干擾如何產生?
  • 其次,光達干擾會在什麼環境形成,目前如何解決?
  • 最後,自動駕駛時代,究竟該如何定義安全?

Cepton(賽瞳科技)光達創始人裴軍舉例:毫米波雷達發射電磁波,然後接收電磁波,探測前面物體的距離和速度,中間就會有干擾。「如果前面有輛車也發射毫米波雷達,跟你的波段一樣,就是串擾。」裴軍說,而光達和毫米波雷達的工作原理類似。

光達的工作原理

目前車載光達主要有兩種技術路線:FMCW(調頻連續波)光達和TOF(飛時測距)光達。TOF目前是主流,如為BMW提供L3級自動駕駛量產光達的Innoviz,就是基於TOF的MEMS方案。

產生干擾的也是TOF光達,接收其他光達的脈衝時可能會產生干擾。還有一種雖然機率小、但仍然有可能發生的情況:A的雷射照射到物體,反射到B的接收器,雷射照到物體的反射是漫反射,有可能造成B無法辨識是否為自己的光達發出的雷射束。

目前解決方式是引入編碼技術,將傳輸訊號分割成多個脈衝,或按照時間序列號辨識,與手機接收驗證碼原理相似,是較普遍的方法。FMCW光達的方法,是用調製波各自調製,最後抗干擾,但FMCW光達技術雖然在消除干擾、提高遠程性能方面有優勢,但成本較高,所以一直沒有普遍應用。

儘管解決方案一致,但搭載光達的車輛沒有大規模上路時,發生干擾的情境及機率還是預測,工程師還無法精準估算。待數以百計搭載光達的車輛上路,滿街是密密麻麻的光達時,究竟會怎樣?

技術發展終究隨著場景複雜化逐漸發展。

光達互相干擾如何發生

中國威爾森智慧網聯應用中心總設計師竺大煒分析,分為兩種情況:同品牌光達干擾,以及不同品牌車型干擾。不同品牌車型干擾也分為兩種,有意干擾和無意干擾。

上述問題理論上存在,但現實還沒有成為問題,因目前沒有搭載光達的量產車大量上路,這也是為什麼很多車企談到干擾時,承認普遍存在並認為能容易解決。

但自動駕駛會在不同場景逐步落地。目前很多車企都先從自動停車功能入手,因場景單一、車速低,相對來說更容易做到。

開啟自動停車功能時車輛可在封閉停車場自己找到空位,無需駕駛控制。封閉的停車場可能就是最早有干擾的環境,因具備大量安裝光達的自駕車聚集這條件,當自動停車廣泛使用,車輛的雷射束就形成干擾。

竺大煒也稱,這種低速場景的封閉環境的干擾問題,對安全的影響還較小,可倒逼車企從技術層面解決問題,如低速時採用純視覺方案等。

研發4D光達雷射模擬器的德國技術公司羅德史瓦茲,測試系統時也考慮到光達的干擾。產品研發人員介紹,雷達在設計階段及測試階段,再到最後裝車階段,對頻率、頻寬、訊號工作模式等都有嚴格要求,之後整車驗證階段也有標準,測試系統也會驗證電磁兼容測試。

那另一種情況:有意干擾,雖然發生機率低,但一旦出現,殺傷力極強。

今年歐洲杯,英格蘭隊坐鎮倫敦溫布利球場對陣丹麥隊的比賽,延長賽英格蘭罰進關鍵點球時,有現場球迷用雷射筆照丹麥門將,並一度照到眼睛。最終英格蘭球隊點球成功,這場決定成敗的點球到底有沒有雷射筆干擾因素,最終組委會並沒有解釋,但英格蘭球隊卻留下「勝之不武」之名。

如果有駭客組織,使用大型雷射筆干擾行駛中的自駕車,後果會怎樣?一定不堪設想。

雖然駭客攻擊汽車,造成交通大癱瘓的場景只在電影見過,也正因安全隱憂很大,解決感測器干擾問題會是十分複雜的問題,不乏不可預測的場景,涉及除了技術層面的「功能安全」問題,也面對很多難以預知的風險。

再完美的解決方案,要預防還沒發生的意外終究能力有限。

未來自動駕駛時代真正來臨時的預警

近幾年輔助駕駛致死事故增加,也是在提醒我們,技術還沒有百分百安全。如何讓車主感受所處的環境很安全,是自動駕駛時代重要的課題。

為了達到成本與安全最佳平衡,各品牌都在慎重選擇感測方案。但實際應用場景對駕駛來說,除了顛覆性駕駛體驗,藏在硬體、感測器、演算法背後的安全感,究竟該如何達成?當各種感測方案出現,駕駛如何知道自己在使用哪種方案,以及安全性?

光達認為是精確度最高的感測器方案和最高精確度的硬體,最終能否帶來絕對的安全?或說如果發生事故,駕駛會知道發生什麼事嗎?

光達干擾問題只是縮影,對未來自動駕駛時代真正來臨時的預警,也是提醒科技公司、主機廠、法律法規環境:當科技進步推動汽車進入新時代,安全究竟該如何定義?

(本文由 品玩 授權轉載;首圖來源:shutterstock)

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