逐步扫清自动驾驶的障碍

卫东

作为全球汽车技术与服务供应商博世一直致力于在自动驾驶领域实现突破

早在2016年的春天，一辆配备了博世自动驾驶技术的长安睿骋从重庆经历了2000km的无人驾驶后到达北京的国际展览中心参加北京国际车展。在2016年的秋天，我们来到了苏州，在苏州的高架路上亲身体验了配备了博世自动驾驶技术的长安睿骋。在时速达到80km/h后，驾驶员按下自动驾驶键，就不用双手把持方向盘了，同时双脚也得到了解放。交通“零事故”愿景是大家所期盼的，而自动驾驶技术将成就智能交通“零事故”愿景，还给驾驶员带来了更愉悦的旅途。

这辆睿骋正是搭载了博世的高速公路辅助系统，实现了高速公路自动驾驶。这辆睿骋搭载的博世高速公路辅助系统共包括前后5个中距离雷达传感器和1个智能摄像头。该车的自动驾驶功能可在0～130km/h的速度范围内实现高速公路部分自动驾驶，包括纵向和横向的自动引导。当角雷达和后雷达探测到变道的可能时，在得到驾驶员确认后可实现自动变道、超车。博世高速公路辅助系统在极大程度上缓解了高速公路单调乏味的驾驶，从而实现安全、轻松的行驶。这是属于第二代自动驾驶系统，根据路况实现一路前行，对于下一代而言，将利用精确地图的辅助功能实现更多自动驾驶功能。

在博世高速公路辅助系统实现上路自动驾驶两年之后，这一技术发展得怎样了呢？我带着这个疑问来到了今年“探秘博世”第一站的活动现场。刚好这“探秘博世”第一站正是以精准定位方案为主题，博世底盘控制系统中国区自动驾驶高级产品经理陈薇、被动安全定位模块产品经理陈述与自动驾驶地图专家刘玉磊三位专家带来了对博世卫星定位智能传感器（Vehicle Motion and Position Sensor） 和博世道路特征 （Bosch Road Signature）在实现自动驾驶行驶中的重大意义所在的解读。

作为全球汽车技术与服务供应商，博世一直致力于在自动驾驶领域实现突破，为此，公司专注开发集硬件、软件和服務为一体的解决方案。正如博世集团董事会成员Dirk Hoheisel博士所表示：“对于自动驾驶来说，服务与硬件、软件同等重要，我们必须三条腿同时走路，才能让自动驾驶车辆更加安全、可靠。”所以自动驾驶技术不仅需要传感器、控制单元和强大的运算能力，更离不开一系列的智能服务。其中，定位解决方案对于自动驾驶车辆的安全性而言至关重要，只有时刻知晓接近厘米级的自身准确位置，自动驾驶车辆才能安全行驶。为了实现这一目标，博世在全球范围内提供先进的定位整体打包方案。该方案集成硬件、软件与服务，为自动驾驶车辆精确定位提供冗余系统。

博世已开发出用于自动驾驶车辆精确定位的卫星定位智能传感器。这款传感器内部集合了一个高性能的全球导航卫星系统（GNSS）信号接收器，来自GNSS的信号能够帮助车辆确定自己的绝对位置。尽管这种信号对于目前的导航系统而言已经足够准确，但其精确度还无法满足自动驾驶的要求。因此，博世已与不同供应商就纠偏数据达成合作，并于2017年成立合资公司Sapcorda，其提供包含精确位置信息的地面基站网络，能够纠偏误差的GNSS定位信号，并通过云端或地球同步卫星将纠偏数据发送至自动驾驶车辆。同时，卫星定位智能传感器还接收来自轮速传感器与转向角传感器对驾驶情况的反馈，以判断车辆的前进方向和行驶速度。卫星定位智能传感器内还集成了惯性传感器，该传感器有如人的内耳，带来如人类通过自己的触觉与平衡感实现四处移动，卫星定位智能传感器能够利用来自集成式惯性传感器的数据确定车辆的行驶路径。

卫星定位智能传感器虽然结合了GNSS定位信号、纠偏数据以及来自惯性传感器、轮速传感器和转向角传感器的反馈信息，但仅凭这些信息仍不足以满足自动驾驶车辆对于精确定位的要求，必须借助智能软件进行数据处理才能可靠地知晓自动驾驶车辆在几米范围内的确切行进路径，以此推算车辆的行驶动作，从而实现车辆的精确定位。当车辆进入隧道时就会失去卫星信号，如果GNSS信号长时间中断，卫星定位智能传感器就无法确定车辆位置，再智能的算法也无济于事。这时，自动驾驶车辆就需要通过博世道路特征获取定位信息，实现精确定位。

服务来自基于车载环境感知传感器的“博世道路特征（B o s c h R o a d Signature）”。博世道路特征是基于高精地图和车载环境感知传感器的定位服务，该服务与博世卫星定位智能传感器共同构成博世自动驾驶定位解决方案，有助于提高自动驾驶车辆的安全性。

2017年4月，博世底盘控制系统与国内三大地图供应商正式达成合作，将博世道路特征引入中国自动驾驶市场。“博世道路特征在中国的落地对国内自动驾驶发展来说具有里程碑式的意义，为全天候环境下的精准定位和路线规划提供了最佳的技術解决方案。此次合作的研究成果充分结合了博世在雷达技术应用上的创新及自动驾驶整体解决方案上的丰富技术储备，以及国内图商在地图数据采集和校准上的经验。”博世底盘控制系统中国区总裁陈黎明博士表示：“博世也会将博世道路特征开放给更多的主机厂以及地图供应商，让更多的车辆能够参与到众包当中，以丰富整个高精地图生态系统。”

博世道路特征基于摄像头和毫米波雷达传感器，适用于全天候环境的可靠定位服务。配备在车上的摄像头与雷达通过识别道路周围的环境特征，如车道线、交通信号灯和护栏等，生成博世道路特征。不同于单一依靠摄像头的定位方案，雷达传感器的极大优势在于，即使是在昏暗或能见度低的路况下也可识别道路特征，且探测范围更广。通过车载通讯模块，这些道路特征信息将被传输至云端服务器。上传到云端服务器的道路特征信息将被使用并生成独立的传感器定位层，并最终由图商集成为高精度地图的一部分。自动驾驶车辆通过车载环境感知传感器获得的道路特征信息，如道路标识、护栏等，实时与高精地图定位层进行比对，使得车辆能够准确知晓自己在当前车道中的位置，从而实现厘米级定位。

未来，通过数以百万计的配备博世摄像头及毫米波雷达的量产车辆，可以实现众包数据采集，定位特征提取，并上传至地图供应商的符合国家安全要求的云端服务器，从而满足高精地图对及时性和低成本性的需求。