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| 本文作者： Ryan Woo | 2016-09-22 10:13 |
雷鋒網(wǎng)按：本文作者Ryan Woo，曾擔(dān)任中科院計(jì)算技術(shù)研究所交互設(shè)計(jì)師，現(xiàn)在硅谷擔(dān)任計(jì)算機(jī)軟件工程師。原文載于知乎，雷鋒網(wǎng)已獲授權(quán)。本文是《Tesla自動(dòng)駕駛的前世今生》的中篇。
說(shuō)完了Tesla自動(dòng)輔助駕駛技術(shù)的來(lái)源，我們現(xiàn)在來(lái)看看Tesla的自動(dòng)輔助駕駛是怎樣一種技術(shù)，又是如何煉成的？
首先，我們不妨回顧一下目前業(yè)界對(duì)車(chē)自動(dòng)駕駛等級(jí)的定義。
參照美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，其中NHTSA是美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局，SAE是美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)
（圖片來(lái)源：www.cheyun.com）
目前Tesla的自動(dòng)輔助駕駛Autopilot達(dá)到了第二級(jí)，部分實(shí)現(xiàn)了第三級(jí)功能，在向完整實(shí)現(xiàn)第三級(jí)乃至第四級(jí)邁進(jìn)。
同時(shí)目前業(yè)界和學(xué)術(shù)界對(duì)自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)方法來(lái)說(shuō)主流是攝像頭和Lidar，雷達(dá)都是作為輔助信號(hào)。
Lidar，攝像頭，雷達(dá)之間有什么區(qū)別呢？對(duì)此非專(zhuān)業(yè)研究自動(dòng)駕駛的筆者只能簡(jiǎn)單介紹一下Lidar，俗稱(chēng)的激光雷達(dá)：
攝像頭，以Mobileye舉例就是特殊定制的單色攝像頭，位于車(chē)頂玻璃上方：
而雷達(dá)，則是分布于車(chē)四周以及前方的雷達(dá)探測(cè)點(diǎn)：
在很多自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，往往是綜合運(yùn)用這三者，然后通過(guò)相應(yīng)的軟件算法去處理這些設(shè)備收集而來(lái)的數(shù)據(jù)。
雷達(dá)穿透力很強(qiáng)，不受雨霧等環(huán)境影響，也不受限于光線，但是生成的3D環(huán)境圖在Tesla 8.0自動(dòng)輔助駕駛公布之前并沒(méi)有多少實(shí)際應(yīng)用范例
Lidar穿透力其次，可以生成3D影像圖，但是成本巨大，甚至達(dá)到整車(chē)的成本，同時(shí)體積也是個(gè)需要解決的問(wèn)題，多為學(xué)術(shù)界和研究時(shí)的標(biāo)配，在量產(chǎn)路上還需要很長(zhǎng)的時(shí)間，此外Lidar由于是可見(jiàn)光域，所以也受到雨，塵埃，霧的影響，同時(shí)反射效果并不強(qiáng)。
攝像頭沒(méi)有穿透力，需要光線，只能獲取2D圖像，3D環(huán)境建模只能靠算法理解，一旦獲取的圖形有誤差，會(huì)極大地影響最終分析結(jié)果，好處當(dāng)然是成本非常低，而且技術(shù)普遍被工業(yè)界研究，例如Mobileye，NVIDIA等圖像識(shí)別巨擎。
簡(jiǎn)單分析完三種技術(shù)的優(yōu)劣，我們來(lái)看Tesla的自動(dòng)駕駛方案，下面的截圖來(lái)自于Tesla 自動(dòng)駕駛部門(mén)負(fù)責(zé)人Sterling Anderson在2016年5月于MIT的演講。
Sterling一上臺(tái)就開(kāi)門(mén)見(jiàn)山的說(shuō)Tesla為什么要搞自動(dòng)駕駛：
為了“更快地推進(jìn)世界向可持續(xù)能源前進(jìn)”，這個(gè)愿景被轉(zhuǎn)化成兩個(gè)目標(biāo)：
讓我們的交通資源更高效
讓我們更高效的使用目前的交通資源
所以第一條便是指Tesla的電動(dòng)車(chē)，電能存儲(chǔ)等。
第二條便是對(duì)應(yīng)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，正是目前低效的駕駛系統(tǒng)和各種人為失誤導(dǎo)致每年單在美國(guó)就有3萬(wàn)3千人喪生，55億個(gè)小時(shí)被堵車(chē)?yán)速M(fèi)掉，同時(shí)還需要2740平方公里用來(lái)作停車(chē)場(chǎng)。
Tesla 目前在Model S和Model X上面采用的自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)集成了12個(gè)超聲波傳感器，用來(lái)識(shí)別周?chē)h(huán)境：
一個(gè)前置攝像頭，用來(lái)辨識(shí)前方物體：
一個(gè)前置雷達(dá)，用來(lái)辨識(shí)前方物體：
以及衛(wèi)星高精度地圖：
接下來(lái)的部分便十分有趣，Tesla雖然在所有車(chē)上面內(nèi)置了自動(dòng)輔助駕駛的硬件，但是真正把完整的自動(dòng)輔助駕駛交給用戶(hù)其實(shí)是一個(gè)不短的過(guò)程，而這其中促成這一切的關(guān)鍵是OTA的空中更新——最初的Tesla只是擁有道路輔助警告，依靠每一輛Tesla都擁有免費(fèi)的無(wú)線3G／4G LTE網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)OTA來(lái)獲取最新的軟件和功能進(jìn)一步擴(kuò)展輔助駕駛的潛力：
2014年10月在所有Tesla車(chē)型上面安裝自動(dòng)輔助駕駛硬件（6.0系統(tǒng)）
2014年11月開(kāi)啟道路偏離警告和速度提示（通過(guò)攝像頭讀取路邊車(chē)速牌）
2014年12月開(kāi)啟自適應(yīng)定速巡航系統(tǒng)以及前方碰撞預(yù)警
2015年3月開(kāi)啟自動(dòng)緊急剎車(chē)和盲點(diǎn)預(yù)警
2015年10月開(kāi)啟自動(dòng)方向盤(pán)接管，側(cè)方位碰撞躲避和一字位自動(dòng)停車(chē)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)
輔助駕駛功能（正式啟用7.0系統(tǒng)）
2016年1月開(kāi)啟十字位停車(chē)，彎道車(chē)速適應(yīng)以及召喚進(jìn)出車(chē)庫(kù)（7.1系統(tǒng)）
所以我們口中的 Tesla 自動(dòng)輔助駕駛其實(shí)是一整套套件的合集，Tesla 每次開(kāi)放一點(diǎn)，最后完整成一體才有了我們現(xiàn)在看到的自動(dòng)輔助駕駛 Autopilot。這其中每一次更新都經(jīng)過(guò)了內(nèi)部測(cè)試、封測(cè)、路測(cè)、驗(yàn)證以及更新到實(shí)際 Tesla 車(chē)隊(duì)，再通過(guò)車(chē)隊(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)一步加強(qiáng)自動(dòng)輔助駕駛。
所以不同于Google、Apple目前閉門(mén)造車(chē)搞無(wú)人駕駛，Tesla 是采用了一種迭代和漸進(jìn)式的方式來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)人駕駛，兩種方式各有優(yōu)劣，后面會(huì)進(jìn)一步分析。
接下來(lái)的內(nèi)容更加有趣，這張關(guān)于車(chē)隊(duì)學(xué)習(xí)幻燈片介紹了幾個(gè)重要數(shù)據(jù)——
從自動(dòng)輔助駕駛硬件開(kāi)始收集道路數(shù)據(jù)開(kāi)始到2016年5月，Tesla收集了12億五千萬(wàn)公里的數(shù)據(jù)；
從自動(dòng)輔助駕駛激活到2016年5月，Tesla收集了1億6千萬(wàn)公里的自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)；
車(chē)隊(duì)每天會(huì)記錄420萬(wàn)公里里程數(shù)據(jù)（現(xiàn)在這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)擴(kuò)大到500萬(wàn)公里），只需要大約6小時(shí)便可以收集100萬(wàn)公里數(shù)據(jù)；
Tesla非常聰明的一點(diǎn)是在2014年10月之后的車(chē)身上全面安裝了自動(dòng)輔助駕駛硬件，即便是你沒(méi)有花錢(qián)激活自動(dòng)輔助駕駛功能，你的車(chē)一樣會(huì)在路上搜集數(shù)據(jù)。
這是個(gè)什么概念？
Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)，從立項(xiàng)到現(xiàn)在4年一共也就積累了不到250萬(wàn)公里的數(shù)據(jù)。 Tesla只需要15個(gè)小時(shí)便達(dá)到了...... 這指數(shù)級(jí)的差別注定了對(duì)后面Tesla 8.0更新的大換血埋下了伏筆。
Sterling專(zhuān)門(mén)舉例說(shuō)Tesla的自動(dòng)輔助駕駛性能，從最初不如人工駕駛到目前遠(yuǎn)超人工駕駛?cè)恳徊揭徊降赝ㄟ^(guò)真實(shí)數(shù)據(jù)去對(duì)比和學(xué)習(xí)。下面是Tesla 自動(dòng)輔助駕駛一個(gè)月中的數(shù)據(jù)對(duì)比：自動(dòng)輔助駕駛時(shí)，Tesla可以更長(zhǎng)時(shí)間保持在道路中心，對(duì)比人工駕駛只有不到1/3的時(shí)間能做到完全居中，差別非常顯著。
說(shuō)完了理論依據(jù)，我們?cè)倏纯磳?shí)際上路的表現(xiàn)，這里附上外媒對(duì)Tesla 自動(dòng)輔助駕駛和其他車(chē)商類(lèi)似自動(dòng)輔助駕駛的對(duì)比和評(píng)測(cè)：
1. The War For Autonomous Driving: 2017 Mercedes-Benz E-Class VS. 2017 Tesla Model S
2. Semi-Autonomous Cars Compared! Tesla vs. BMW, Mercedes, and Infiniti
3. Hands off
4. Testing (Semi) Autonomous Cars With Tesla, Cadillac, Hyundai, and Mercedes
上述測(cè)試中翔實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)論足夠我再寫(xiě)一篇長(zhǎng)文分析了，由于時(shí)間原因，只作部分摘錄和翻譯。
在上面autofil的測(cè)試中，測(cè)試者發(fā)現(xiàn)奔馳E200的自動(dòng)輔助駕駛有非常嚴(yán)重的漂移現(xiàn)象。
在過(guò)一個(gè)大彎的途中：
奔馳在自動(dòng)輔助駕駛中越過(guò)了道路中央的黃線，并且跑到了逆行車(chē)道，我們不得不人工把車(chē)調(diào)回來(lái)，因?yàn)檐?chē)完全沒(méi)意識(shí)到自己已經(jīng)逆向行駛。
Tesla始終保持在黃線內(nèi)測(cè)，無(wú)需人工干預(yù)。
小彎道：
奔馳在行駛中滑出了道路白線，并且完全沒(méi)有修正企圖。
Tesla很輕松就保持在道路中心。
下一個(gè)彎道中，奔馳繼續(xù)滑出了黃線，而Tesla繼續(xù)保持領(lǐng)先。
最后我們高速通過(guò)彎道：
我們放開(kāi)讓汽車(chē)自己控制，不出意外，奔馳繼續(xù)滑出了黃線，奔向了逆行車(chē)道。
Tesla雖然有點(diǎn)擦線，但是它依然保持在道內(nèi)并且減速后順利通過(guò)了彎道，我們沒(méi)有人工干預(yù)。
對(duì)比全程的結(jié)論——
Steering Wheel warning：車(chē)輛發(fā)出的掌握方向盤(pán)預(yù)警
Driver input：手工干預(yù)次數(shù)
the drive的結(jié)論：
Benz Drive Pilot: The only good thing about Drive Pilot is that your Mercedes will protect you from it. Did I trust it? Only at a crawl. Did I understand it? I don’t understand how Mercedes-Benz could release this to the public. I hated literally everything about it. It drove like a drunk ten year old, fighting for the wheel with a drunk fourteen year old. It was, in most conditions, dangerous.
奔馳Drive Pilot：唯一值得一提的是這系統(tǒng)會(huì)想方設(shè)法保護(hù)你不要用它... 我能否信任它？一丟丟而已。我能否理解它？我完全無(wú)法理解奔馳怎么能把這樣一個(gè)系統(tǒng)發(fā)布給公眾。基本從頭到尾都讓人厭惡，它開(kāi)起來(lái)就像一個(gè)喝醉酒的10歲小屁孩，跟一個(gè)10歲的醉酒小青年搶方向盤(pán)。在大多數(shù)情況中，它開(kāi)得太危險(xiǎn)。
Autopilot: I loved it. A few hours in and one begins to learn a dance between looking out the window, looking at the display and using the stalk to manage speed. Once mastered, the pedals become largely unnecessary. It drives like a very good second year teenage license holder who really wants impress, and is getting better all the time.It's definitely safer than a human driver alone, assuming you use it as intended. Without a doubt, it is the best ADAS system on the market. It’s incredible Level 2, but also a facsimile of Level 3 without sufficient advance warnings, which is where problems have risen. Ignore the warnings like a child and you will be disappointed, or worse. Heed the warnings like an adult, and it’s the best thing on the market.
Tesla的Autopilot： 我喜歡它，嘗試幾個(gè)小時(shí)后就能享受它帶來(lái)的便捷。看著窗外的風(fēng)景，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)駕駛參數(shù)。一旦掌握了要點(diǎn)，油門(mén)變得不再那么重要。它開(kāi)起來(lái)就像是一個(gè)有著良好駕駛培訓(xùn)的少年非常想讓你感到印象深刻，也確實(shí)開(kāi)得越來(lái)越好。
如果在正確環(huán)境下使用，它確實(shí)比單純?nèi)斯ら_(kāi)車(chē)感到安全。在目前ADAS市場(chǎng)上，是無(wú)需質(zhì)疑的最佳系統(tǒng)。它達(dá)到了無(wú)人駕駛第二級(jí)水準(zhǔn)，擁有部分第三級(jí)的潛力。但是由于預(yù)警信息還不完全到位，最好別期望能完全達(dá)到第三級(jí)。作為一個(gè)成年人去合理甄別這些提示信息，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這是市場(chǎng)上最好的系統(tǒng)。
在此就用一張圖來(lái)總結(jié)，請(qǐng)自行腦補(bǔ)：
今天上午，Elon Musk發(fā)布了關(guān)于Tesla 8.0升級(jí)中的Autopilot ，接下來(lái)文章將會(huì)探討8.0時(shí)代的Autopilot ，以及，8.0的發(fā)布為什么意味著Tesla與Mobileye正式分道揚(yáng)鑣？請(qǐng)關(guān)注雷鋒網(wǎng)接下來(lái)的文章。
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