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广州监控工程方案预测无人驾驶于2023年成熟

2017-10-18 20:56:58      点击:


三、测试及验证方法:确保车辆的性能与安全
Waymo的技术经过了广泛测试,包括公开道路,封闭道路和模拟等,这使得系统的每个部分在运行时都有效,可靠和安全。
Waymo自动驾驶汽车由三个主要子系统组成,它们都经过了严格的测试:
车辆本身,由OEM认证;
内部硬件,包括传感器和计算机;
自动驾驶软件,用于做出驾驶决策。
上述子系统组合成全自动驾驶车辆,然后作进一步测试和验证。对硬件和软件进行整体测试,可以确保自动驾驶车辆符合我们为系统设定的所有安全要求。
车辆安全
Waymo目前的自动驾驶汽车,是由2017年款的克莱斯勒Pacifica混合动力Minivan改装的,加入了自动驾驶系统。这些改装的车辆通过了菲亚特克莱斯勒(FCA)的认证,符合所有适用的联邦机动车辆安全标准(FMVSS)。
自动驾驶硬件测试
在FCA和Waymo的技术合作中,Waymo的自动驾驶系统(包括传感器和硬件)与FCA提供的改装的Pacifica Minivan进行了整合。
为了保证两者整合的效果,Waymo在FCA的测试的基础上,还进行了数千次额外测试。这些测试包括了私人测试场景,实验室和模拟等情景,可以评估车辆的每个安全功能,比如制动器、转向,以及锁、前灯和门等物理控制。
通过测试,我们可以确保车辆在手动模式,自动驾驶模式(有测试司机在方向盘后)和全自动驾驶模式(车辆中没有人)的安全。总得来说,测试的目的是保证加入自动驾驶系统后车辆能安全运行。
自动驾驶软件测试
与硬件一样,自动驾驶软件也遵循“安全设计(Safety by Design)”的原则。Waymo严格测试了软件的各个组件,包括感知、行为预测和规划以及整体软件。
我们的技术会不断学习和提高。软件的每一次更新都经历了严格的发布过程。每个更新都会经过模拟测试,封闭路段测试和公共道路测试。
模拟测试
在模拟中,我们会严格测试任何修改和更新,然后再部署到车辆中。我们还找出了车辆在公共道路上遇到的最具挑战性的情况,并将其数字化为虚拟场景,供自动驾驶软件在模拟中练习。
封闭路段测试
新软件会首先推送到少数几辆车,以便有经验的驾驶员在私人场地中测试。我们可以在不同的车辆上使用不同版本的软件,从而测试新的或特定的功能。
现实世界测试
一旦确认软件如预期一样良好,我们就开始在公共道路上测试。开始会很小心,在自动驾驶车可以安全且持续按预定路线行驶后,才会将软件更新推送到整个车队。在公共道路上行驶的距离越多,就越能监控和评估软件的性能。
随着驾驶里程的增长,我们会进一步完善驾驶体验和更新软件。这种持续的反馈过程使我们对系统建立了信心,也让车辆能达到SAE Level 4级的自动驾驶水平。
模拟器:虚拟世界帮助车辆学习高级的现实世界驾驶技巧
Waymo的模拟器可以在每个新软件版本里回放我们在真实世界里驾驶的数据,还可以针对我们的软件构建全新的现实虚拟场景进行测试。
每天有多达25000辆虚拟的Waymo无人车在模拟器中驾驶高达八百万英里的里程,来巩固已有的技能和测试新商务技能,从而帮助车辆安全地在现实世界中驾驶。
举个例子:有一个左转黄灯在亚利桑那州梅萨的南隆摩街和西南大街的拐角处闪着。 这种类型的路口对于人类和无人车来说都是棘手的,因为司机在进入五个方向的路口后,要在车流里找到缝隙通过。 过早左转可能会造成危险,太晚转弯可能会阻碍交通。
模拟器能够让我们有很多次机会练习这种单一情况来精通一个技能。


模拟器如何工作第一步:从视觉世界开始


我们可以重建一个非常详细的虚拟现实版本东部山谷
我们用强大的定制传感器套件构建了具有相同的尺寸、车道线、路肩和交通信号灯的虚拟路口。
在模拟器中,我们可以专注于最具挑战性的路口而不是单一的高速公路,比如闪着黄灯的左转路口、犯错的司机和不按规则出牌的自行车。
第二步:驾驶、驾驶、驾驶


在模拟器里,我们可以让车队中不同的车辆在相同的驾驶条件下通过同一个路口很多次。 如上图,我们正在模拟自动驾驶汽车通过的一个路口。
随着这个闪黄色的左转路口在虚拟世界中被数字化,我们的软件可以练习这个场景数千次。 每当我们更新软件时,我们都可以在各种驾驶条件下测试软件对同一路口的改变。
这就是为什么我们能够在闪黄灯的路口自然地向前挪动车辆,并插入到复杂的车流中。 此外,在模拟中我们可以在遇到的每个闪黄灯的路口练习这个新技能,以便更快地迭代这个软件。
第三步:创造大量的变化


通过“模糊”过程我们可以改变这些虚拟街道上各种物体的速度、轨迹和位置
接下来,我们可以通过这个棘手的左转来探索无数种可能性。
通过一个叫“模糊”的过程,我们改变车流的速度和交通信号灯的时间,以确保无人车仍然可以找到安全的车距。 通过添加模拟行人、摩托车变道甚至慢跑者过马路,现场可以变得更繁忙和更复杂,看他们如何影响我们的无人车。
第四步:验证和迭代


为了使场景更加复杂,我们可以添加原场景不存在的车辆、行人和骑自行车的人
如今,我们的无人车已经学会了如何自信地在闪着黄灯的路口左转。
这个新技能成为了我们永久知识库的一部分,与车队中的每一辆车共享。 反过来,我们将使用现实世界的驾驶和我们自己封闭式测试场地来验证模拟器里的经验,然后循环又从第一步开始。
正常驾驶的行为能力
完全自动驾驶的车辆必须能够处理在同一业务设计领域内所有人类驾驶员所期望的日常驾驶任务。
这意味着自动驾驶系统需要证明他们具有足够的技能,或者说“行为能力”,这对预期的地点和操作条件是必需的。
美国运输部(DOT)已经建议,Level 3,Level 4和Levle 5级(SAE)自动驾驶应该能够证明至少28项核心竞争力,易满足加州合作伙伴先进交通技术研究所(PATH)在加州大学伯克利分校交通运输研究院的研究成果。 DOT还鼓励公司“在考虑所有已知行为能力下,对自动驾驶系统的设计,测试和验证”。
Waymo的安全计划则在广度和深度上扩展了28项核心竞争力,我们在复杂性方面测试了大量的场景变化,确保我们的系统能够安全地处理现实环境的挑战。 另外,我们已经确定了更多的类别来扩展最初的28个核心竞争力。
对于每个能力,Waymo团队在封闭场景和模拟器上创建了各种各样的单项测试。例如,为了测试Waymo的左转能力,我们搭建了数十个现实生活中的情形,并测试我们的车辆能否适当地作出反应。 我们把有挑战性的变量带进普通道路练习,包括多条线路的车流、用大卡车挡住车辆的视野等。
我们在每一种场景中还使用模拟器来创建数百种不同的变化。通过虚拟测试,我们还可以创建辆左转的全新场景,以便我们进一步测试此技能。
随着我们扩展业务设计领域,核心竞争力的数量可能会增加(例如在北美地区开展业务,我们的系统必须能够安全地在雪中行驶),并且每个类别中的测试数量可能会扩大以包含更多复杂独特的场景。
虽然这种情景测试可以展示我们软件的核心驾驶技巧,但这些能力需要转化到现实世界。所以这只是一个起点,接下来我们的需要把模拟验证的结果用来测试我们车辆的硬件和软件,然后进行软硬件无缝整合,以便它在公共的道路上驾驶,在现实交通状况下展现Waymo自动驾驶汽车的能力。
在封闭设施进行现场测试
Waymo在加利福尼亚州专门为测试需求而设计和建造了一个占地91英亩的私有封闭式测试设施。
这个绰号为“城堡”的私有设施就像一个模拟城市,包括从高速公路、郊区车道到铁路道口。 我们的团队使用这些设施来验证新软件,然后再将其更新到我们在道路上的车队。
我们还可以在这些场地创造出有挑战性或罕见的路况,以便我们的车辆获得在特殊情况下的经验。
我们能够在封闭道路中进行数千个“结构化测试”,重新创建用于学习和测试的特定场景。为了帮助我们的模拟器获得素材,我们在Castle设置了超过20000个模拟场景。
每个场景都重新创造了一个我们想要练习的驾驶状况,比如一个心急的驾驶员快速变道,或者一个突然从停在路边的汽车上下车的人,这可能在公共道路上很久才能见一次。
我们已经重现了人们从路边的帐篷或移动厕所里走出来,玩滑板的人躺在他们的滑板上,并在传感器前扔了一堆纸等情况。
这种“结构化测试”是加速技术进步和确保车辆在日常驾驶和具有挑战性的驾驶状况下的安全性的关键。


完整的自动驾驶汽车测试
测试完底层车辆、自动驾驶系统和软件之后,我们测试了整体的自动驾驶汽车,包括封闭道路上的防撞测试,可靠性和耐久性测试,以及测试驾驶员坐在方向盘后面的道路测试。
公开道路测试
Waymo 有一个综合性的道路测试项目,过去 8 年中一直在不断更新改进。
这是非常重要的一个环节,它可以帮助我们验证技术,发现新的具备挑战性的解决方案,不断开发新的技能。道路测试需要有经过高度训练的驾驶员坐在车上,来保证其安全性。
我们的测试驾驶员经过大量专业训练,了解整个驾驶系统,以及如何在公开道路上监控汽车安全行驶。同时,他们也学习了防御驾驶课程。经过这些训练,在公开道路上测试车辆时,驾驶员可以监控系统状况,在需要时及时控制车辆。
道路测试中,每周行驶的成千上万英里里程都用在了软件评估上。我们监控系统,确保其有效展示车辆行为特征。之后,我们再寻找可以建构这种特征的解决方案,以促成更稳定的驾驶。
实际场景测试则提供了一个连续的反馈环路,可以帮助我们持续更新系统。工程师们监控真实场景的解决方案、调整软件、更新驾驶系统,进而完成这些改变。
反复测试后,再在公开道路上确认,这帮助我们在扩展车辆能力操作设计的同时,也更安全地测试了自己的能力。


真实场景体验
过去 8 年,Waymo 在美国 4 个州进行了测试,在 20 多个城市里实现了自动驾驶——从晴朗的凤凰城,一直到多雨的柯克兰,整个过程中积累了超过 350 万英里的自动驾驶数据。每到一个新的地方,我们就可以获得多种不同道路环境、街景和驾驶习惯的经验。
比如,在凤凰城,我们得以测试传感器和软件在沙漠环境下的反应,包括极端温度和扬尘情况。另外,我们还学习如何让新型交通工具更持久地驾驶,例如浇水车在路中间浇水的时候,速度可从 3 英里/小时提高到 45 英里/小时。奥斯汀有水平交通信号灯,柯克兰则提供了更多湿润气候下的经验。
在新的城市,我们每天都会遇到还不习惯在路上看到自动驾驶汽车的人。我们从这些不同的人群中得到很多新鲜的视角和观点——人们使用自动驾驶汽车的意愿,他们如何看待自动驾驶汽车等等,这些人可以为我们发展和更新自动驾驶技术提供很多指引。
极端温度下的自动驾驶
在极端寒冷和非常炎热的温度下,我们的自动驾驶车辆也需要可靠并且安全地运行。Waymo工程师研发了自动驾驶的硬件和软件,由此创造了一整套可以在极端环境下可靠运行的系统。
高温对所有的现代科技提出了挑战。电子设备,例如手机,当在烈日下使用,可能过热而关机。然而,我们的自动驾驶系统在炎热环境下也必须安全工作。
我们的车辆装有一个特殊的冷却系统,能让这些电子设备在非常高的温度下也能工作,比如发动机运转在最大功率以及系统在最大能耗的情况。Waymo的工程师在一个几乎能模仿各种天气情况的风洞进行了大量实验,包括地球上曾记录的最高温度。
除了风洞测试,我们也在美国三个最热的地方也测试了我们的自动驾驶车辆:拉斯维加斯,戴维斯丹以及死亡峡谷。
戴维斯丹位于亚利桑那和内华达州的边境,有漫长陡峭的沙漠公路可以在烈日下行驶。拉斯维加斯可以让我们在烈日下无数停停走走的城市拥堵路况下测试我们的车辆。死亡峡谷则拥有地球上官方记载的最高温度134℉(57℃)。
在测试中我们密切的监视着系统温度,每秒记录超过200个不同的温度点,来验证我们的自主开发的传感器套装和算法正常工作。
测试车辆防撞能力
除了测试核心能力,我们的工程师也在不同的情景下进行了防撞测试(附录8记载了Waymo防撞测试情景)。
Waymo在私有测试道路上完成了上千次的防撞测试。每一次测试都在不同的驾驶情况下进行,让我们的分析汽车的反应。我们用仿真器来测试这些情景并改善总体软件能力。
我们从大量数据中了解应该测试哪种碰撞,包括我们的分析,例如NHTSA的致命碰撞数据库,我们在自动驾驶汽车方面的广泛经验,来扩展到NHTSA的37个预碰撞情景。我们也测试了其他情景,例如其他道路使用者造成了潜在的危险情况,比如车辆突然驶离了车道,大型车切入目标车道,摩托车进入道路,行人乱穿马路等等。
2015年,NHTSA发布了最常见的预碰撞场景的数据。例如,仅仅4种碰撞目录就涵盖了84%的碰撞情形:后端碰撞,车辆转弯或者穿过十字路口,车辆驶下路沿,车辆变道。因此,防止或者缓和此类的碰撞是我们测试项目的重要目标。


硬件可靠性和耐久性测试
自动驾驶车辆和传统车辆一样,必须可靠运行。这意味着车辆和每一个零部件必须在极端环境和整个生命周期内都能正常运行。
Waymo工程师设计了独特的应力测试。利用疲劳物理知识来加速在车辆和其零部件上的环境应力,我们把真实生活中几年的使用周期压缩到几天或者几周的测试。


我们让零部件在紫外线辐射中进行暴晒,用强力水枪进行轰炸,把车浸在几乎零度的水桶中,在充满盐雾的房间里慢慢腐蚀,摇晃并强有力震动,在潮湿的空间里几星期的加热,冷冻。
我们分析任何类型的失效并改进设计来增加零件的可靠性,监视每个传感器的健康程度和车辆自身,从而可以在问题出现之前发现并解决潜在危险。


四、与乘客安全互动
我们的车辆被设计成自动驾驶,因此用户界面的设计考虑的是乘客,而非驾驶员。
这也是我们开发特殊的车内内容和用户界面的原因。这能帮助乘客理解Waymo的自动驾驶车辆在道路上正在做的事情,让乘客知道例如选择目的地,靠边停车,并在需要的情况下和Waymo支持热线联系。
除了为乘客提供安全且直观的日常出行方案,Waymo为应对紧急情况开发了流程。例如,我们的车辆不仅可以发现碰撞并且对在路上的紧急车辆做出反应,而且我们和法律部门以及第一援助人员,这些可能和我们车辆联系的机构进行了培训。
最后,自动驾驶的潜力只有通过增加公众的认知和认可才能完全实现。今年10月,Waymo启动了“让我们谈论自动驾驶”——世界上最大的关于自动驾驶的公共教育活动。
通过和国家和地区安全组和高级团体的伙伴合作,我们希望让公众参与进来,并让公众了解这种技术的工作原理,以及自动驾驶技术背后的巨大益处。
Waymo的早期试驾者项目
我们希望了解一辆自动驾驶汽车如何满足人们的日常交通需求,无论是作为私人用车还是共享用车,或是让大众出行更加便宜。这也是为什么在今年4月,我们在凤凰城启动了早期骑行者项目,这也是第一辆Waymo自动驾驶汽车的公众试验。
我们的试乘者来自不同的人群,从有青少年的家庭,到年轻的工作者。他们用我们的车辆来满足日常需求,从上下班,到带孩子去参加足球练习。让早期使用者学习如何使用车辆至关重要,我们的研究团队和使用者紧密联系,为他们提供项目信息,告诉他们如何使用车辆以及如何提供反馈。
在过去的100年,当车辆被设计时,总是假定有一个人类驾驶员。试乘着的体验告诉我们,人们希望如何和车辆互动,以及作为乘客而非驾驶员的乘坐体验。他们的经历帮助我们创造了一种更直观且更方便的车内体验。
行驶体验
Waymo的用户体验由4个主要原则主导:给予乘客一次无缝出行所需的信息;帮助乘客预期将要发生的事情;积极主动沟通车辆对路况的反馈;帮助乘客与车辆安全共存。
我们希望乘客了解车辆正在接受的信息,以及采取相应行动的原因。每辆车提供了乘客贯穿行程的有用的视觉和听觉信息,帮助他们了解车辆和其他道路使用者正在采取的行动。在Waymo自动驾驶车中,有一个显示屏来提供视觉驾驶信息,例如目的地、当前车速、车辆选择的路线。声音系统则为乘客提供相关通知。
我们已经为试乘者和车辆互动提供了多种的方式,如按下物理按钮,移动App和和Waymo行驶支持专家通话。
让Waymo车辆更容易使用显示
Waymo乘客显示屏幕显示了重要的交通信息,例如目的地、到达时间。它也显示了静态的道路元素,例如交通灯,停车信号牌,以及一些环境中的动态元素,例如车辆,自行车以及行人。
如此,乘客可以理解车辆正在感知并且回应这些元素,从而对车辆的能力更有信心。
启动行车按钮
无论何时,使用者都可以用App或者车内的按钮来开始行程
靠边停车
车辆有一个靠边停车按钮,当按钮被按下,车辆会找到一个附近安全的地点来停车。
移动App
Waymo早期用户项目的参与者,在Wayo车辆里用一个移动App,可以发起目的地的需求。这款App也能让用户给予使用反馈和联系Waymo寻求支持。
行驶支持小组
Waymo创建了一个用户支持小组来回答早期用户的的问题。通过在车内的按钮、电话移动App,就可以联系这些专家。
无障碍性:为现今无法驾驶的人们提供机会
我们相信,Waymo的技术具有为世界各地的人们完善安全性和机动性的潜能。从一开始,Waymo一直在聆听残障人士人群的声音并与之合作、共事。
我们持续了解到不同驾驶者特有的需求。同时,我们所了解的这些需求将构成新的特性,而这些特征将使得长期以来不得不依赖于他人的人们获得经验。
我们也知道,我们无法独立完成我们的目标。Waymo致力于与合作伙伴合作,打造能够服务于更多人群的车辆平台和解决方案。


开发中的无障碍功能一款无障碍移动App
我们正在构建一款直观、便捷的移动应用程序。专为使用Android TalkBack, iOS VoiceOver及其它无障碍服务人士所设计。
语音提示及工具
视力障碍的驾驶者需要我们将车辆定位在出发地点。我们正在探索具体的“寻路”功能,包括驾驶者能够让车辆提供语音以帮助他们引导车辆行驶的方式。可在移动App中打开附加的语音提示,同时,可在车内使用,让驾驶者了解他们的旅程情况。
盲文标签
我们的自动驾驶车辆中的行驶按钮伴有盲文标签,让视障驾驶者能够启动车辆,靠边停车,或是致电与能够为其提供更多协助和信息的操作人员进行通话。这些按键也可以在移动App中使用。
视频显示
在通过每一个行驶阶段,聋哑及听力障碍的驾驶者可以通过屏幕视频提示,了解车辆情况。
无障碍的驾驶帮助
我们采用对话形式的驾驶帮助,通过车内的视频显示或音频让所有驾驶者获得所有驾驶的能力。 
紧急情况及与执法人员和现场急救员的互动
Wammo的自动驾驶车辆可实现与执法人员及现场急救员的互动。使用我们定制的传感器套件,包括音频检测系统,我们的软件可以鉴别附近的消防车,检测其闪烁的灯光,可在数百英尺远的地方听到警报声。音频传感器能够识别警报声可能来源的方向,提高车辆安全和及时响应的能力。一旦检测到紧急情况发生,我们的车辆能够及时做出响应,靠边停车或立即停车。
Waymo还会提供我们所测试的每一座城市的政府信息,并提供一系列交通管理机制。在一些城市,Waymo还进行现场培训,帮助警察和其他紧急援救人员在紧急情况下,鉴别我们的车辆。
我们计划持续开展这类现场培训,同时,我们计划扩大培训范围,从而让我们的车辆更智能。
与亚利桑那州钱德勒警察局进行测试
我们已经同亚利桑那州钱德勒警察局和消防部门进行合作,对我们的自动驾驶小型货车进行紧急车辆测试。当地警车、摩托车、救护车、救火车及非标示特殊作业车辆追踪、通过并引导我们的车辆时,强大的传感器套件,包括远程音频检测系统,可以观测到这些车辆。我们的传感器可以采集各种速度、距离和角度的数据——构建一个视觉和声音库,这将有助于我们的车辆在道路上遇到紧急车辆时做出安全反应。
五、总结
八年来,Waymo一起专注于一件事:让全自动驾驶技术成为现实。广州监控工程方案 www.pc626.com我们严守安全设计,公司文化也将安全,以及安全之上的开放沟通置于核心位置。Waymo的所有人都希望实现这一目标,让自动驾驶对每个人来说都安全可用。
这份报告总结了我们为确保全自动驾驶车辆安全部署所做的努力。这项新技术能提升道路安全,提供新的出行选择,我们对此感到很兴奋。