自动驾驶 | 全面解读小马智驾的解决方案「AI工程落地」

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以下为 告的主要内容节选:

第一部分

小马智行的自动驾驶系统

1. 传感器

为帮助无人车更加精准地感知和了解周边环境,小马智行采用多传感器融合方案,可以在两方面保证自动驾驶车辆的安全。

首先是多样化(diversity)

通过在传感器组件中融合高清摄像头、毫米波雷达和激光雷达等,我们充分利用每种传感器的优势并弥补各自缺陷,以实现车辆感知达到保证安全的范围。高清摄像头完成准确的物体和颜色识别,从而认出前方的障碍物。激光雷达和毫米波雷达则为无人车提供位置信息和障碍物的运动分析,解决例如障碍物距离、移动方向等问题。

第二是稳健(robustness)

传感器组件必须可靠才能保证工作效果。我们的传感器和零部件为真实路况而设计。而且我们为自动驾驶系统设计、装载了监控系统以保持实时关注每个零部件的状态。一旦一个传感器失灵,系统将在危险发生之前发现问题,防患于未然。

而在感知传感器之外,我们还在系统中应用高精度全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量单元(IMU),辅以我们在高精地图与定位方面的能力,以确保无人车精准定位。

预测:基于感知模块感知结果、传感器原始数据和道路行为主体(road agents,包括机动车、行人和其他可动的物体)过往决策数据,来预测路上的行为主体将采取什么行为和行动轨迹。

与感知相似,小马智行的预测模块也使用了深度学习与启发式方法相融合的方案来促进机器的学习速度与应用,这对于自动驾驶系统来讲是格外重要的,特别是考虑到我们的车队每天在全球生成海量数据。我们能够充分运用在全球累积的大量丰富的交通场景,提升预测能力,而且是以比人类司机更快的速度。

规划与控制:这个模块包括机器学习以在行进中实现对车辆的安全操作,以及对外部状况、行为做出准确反应。我们的控制模块实现了对车辆操作的精准度达到厘米级。

3. 硬件与车辆整合

计算单元:车载计算单元负责处理传感器收集的数据,以及在真实场景中运用我们专属的算法来实现车辆的自动驾驶。小马智行的计算单元运用了行业内先进的异构计算架构,包括中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU),现场可编程门阵列(FPGA)和微控制器单元(MCU)。这使得它能以高带宽收集传感器数据的同时,为软件算法提供充足的计算能力。

计算单元的每个部分都代表了业内高可靠性的组件,并通过了严格的验证和测试。小马智行的硬件组件还通过冗余来确保安全、可靠。我们的运算系统由双输入冗余供电支持,如果主电源系统出现故障,备用电源系统可以无缝接替工作,确保为运算系统供电。

车载监控系统:车载系统为各个模块提供了统一的应用程序交互接口(API),以保证数据传输从前端的传感器到后面的规划与控制保持稳定。车载系统在兼顾安全与表现的方面发挥关键作用。它同时密切监控自动驾驶系统以及各个零部件可能出现的故障。

安全员交互界面(UI):我们的UI提供3D图像,帮助安全员实现与车载系统之间的交互。它显示车辆周围的障碍物、车辆状态(包括自动或人工模式、车速、方向等信息),道路以及规划路径。安全员通过触屏发 施令。

UI同时也是可视化的预警装置。如果车载系统或任何组件出现问题,它将会弹出红色预警界面以提醒安全员及时接管。

UI同时以音频的方式同安全员交互,让每个组件及时通知其安全相关的决定,并在出现潜在危险时(例如后车突然加速接近并有造成碰撞的可能)及时提醒安全员接管。小马智行的安全员均接受过严格的培训,在此基础上UI为其提供了额外的帮助以保证他们准确地提前预判和化解道路上可能出现的各种危险。

2. 严谨的工程文化

小马智行的安全概念首先建立在安全负责的开发实践基础上。我们的团队拥有世界一流的工程能力和专业知识。

我们采用系统工程方法以确保所有组件均被单独验证。我们参照行业现存的安全标准,例如ISO 26262,套用其框架来最好地测试、验证我们的自动驾驶系统。除此之外,我们还运用了多种已被证实和采用过的安全分析工具,例如失效模式与影响分析(FMEA)和故障树分析(FTA),来验证系统和确定需进一步进化的领域。

数据记录与储存:数据就像自动驾驶技术进步与算法发展的燃料。所有的进步都源于我们从真实路测收集而来的数据。小马智行通过自己的数据处理管理线(data pipeline)收集并处理所有的传感器和内部系统数据,并对数据进行甄别、分类,再决定如何储存与运用。

这种系统化的数据梳理过程十分重要,因它能帮我们辨别真正有价值的数据,以形成强大的数据集来训练我们的系统。如前文所述,储存后的数据也将会在仿真系统中经历各类回归测试,以更好地验证我们的系统。除此之外,储存的数据将会帮助我们重建、复盘各类事件,以找到我们在真实道路上遇到的各类问题的根本原因。

硬件研发:与软件开发一样,我们的硬件研发通用采用行业内最高标准与做法,并同时平衡快速迭代和解决自动驾驶技术发展独特需求的问题。我们的硬件研发基于SAE J1938行业标准并遵照V模型以保证输出的产品质量最佳。我们设置了灵活而严格的硬件设计与开发流程,包括:需求征集、设计、检查、验证、发布等主要步骤。

4. 后备方案和额外安全措施

独立监控系统与最低风险状态(MRC):小马智行自动驾驶系统的一大特征是我们专属的独立、完整的监控系统。系统在车辆行驶过程中保持工作,时刻监控各个软硬件模块的状态,一旦发现非正常情况立刻向整个系统和安全员发送预警。而当发现可能导致系统无法正常工作的问题出现,车辆将自动切换至最低风险状态,暂停当前的行程规划并就近在路边停靠直至刹停,在需要的时候自动打开应急灯。

车辆 络安全:自动驾驶技术的演进很大程度上是在重塑未来,并书写从未有过的新篇章。车辆的 络安全作为新事物,对车辆安全非常重要。它包含了数据在数据中心以及车辆在真实世界中行进过程中的保护。

我们不断演进和迭代我们车辆的 络安全,使其对于每一个用户来讲都更安全。我们将ISO21432和SAE J3061作为我们实现 络安全的基础。我们还研发了强大的流程和自有系统来防御 络安全威胁。

我们意识到在车队规模扩大、技术提升的过程中,保证 络安全非常必要。我们不断优化设置,令我们的“铠甲”更强大可靠。

第三部分

融入 区

在我们示范运行的所有地方,我们都与当地政府、 区深度合作,让他们感受到我们的存在、了解我们的服务。

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