車東西(公眾號:chedongxi)
作者 | James
編輯 | 曉寒
要問今年量產車自動駕駛技術的關鍵詞是什麼?答案非記憶泊車莫屬。
就在最近兩個月,威馬W6實現了停車場內無人自主學習泊車功能(HAVP),小鵬透過OTA更新讓P7實現了停車場內記憶泊車(VPA),此外還有一汽紅旗等更多車企釋出或即將推出類似功能。
這類系統簡單來說,就是讓駕駛員在停車場內教一遍車輛如何泊車入庫。學會以後,進入停車場,汽車就會自己開到車位裡,全程不需要駕駛員進行任何操作。
自2018年以來,以“單車道居中行使”為核心功能的L2自動駕駛開始普及,隨後又陸續增加了自動變道、自動導航輔助駕駛(NOA)等高階功能。
到了2020年,隨著奧迪放棄L3級自動駕駛技術研發,量產車的自動駕駛能力似乎已經侷限到了L2+變道+自動導航輔助的框架之內,業內鮮有新功能推出。
但今年隨著威馬、小鵬先後推出無人自主學習泊車、記憶泊車系統,量產車的自動駕駛系統終於有了新的突破。
一方面,泊車是使用者每天都需要面對的場景,使用率遠高於目前以高速公路為主的L2系統,能夠明顯提升使用者體驗。
另一方面,各大車企都在研發面向城市的L2自動駕駛系統,或者城市內點到點的L2自動駕駛系統。
想要實現點對點,兩頭就是泊車場景。隨著泊車場景的解決,再加上自動等紅燈功能,城市內的連續自動駕駛系統就基本完成。可以說,記憶泊車系統的推出,真正拉開了城市L2的大幕。
一場真正能夠改變日常駕駛體驗的自動駕駛變革,即將上演。
那麼目前到底都有哪些記憶泊車類的功能上市了呢?這背後用到了哪些技術?未來又將向著哪些方向發展呢?
車東西透過對威馬和小鵬車輛的實際體驗,以及與工程師的深入交流後,試圖回答這些問題。
一、泊車技術多年未突破 停車場改造進展緩慢
近幾年,L2級自動駕駛技術快速普及,極大程度上加快了汽車智慧化發展。
同時,各大車企正加速拓展量產自動駕駛的邊界,例如實現特定場景的L4級自動駕駛,或者讓L2級自動駕駛的功能不斷豐富,停車場這個有規律可循,還是低速執行的場景自然就成為了優先選擇物件。
2017年,博世和戴姆勒打造出了全球首個量產的L4級無人自主泊車系統,是自動泊車領域的一次重大創新。
當駕駛員開車進入“下車區域”(例如停車場內電梯口),下車即可,車輛會自動駕駛到停車位,並泊車入庫。整個過程不需要安全員,只需要駕駛員在手機上確認即可完成。
不過,博世和戴姆勒合作的這套系統是基於停車場“深度定製”的。
從賓士釋出的影片中可以看到,停車場內每隔3個車位的距離,就安裝了一個鐳射雷達,分佈在車輛行駛道路的左右兩側。這些鐳射雷達用於輔助車輛感知,內建的Wi-Fi模組以及停車場專用的Wi-Fi裝置能夠與車輛實時通訊。
▲停車場承重柱附近安裝有鐳射雷達感測器
顯然,這樣的無人自主泊車方案將有超高的成本,最終這套系統僅在賓士博物館的停車場內上線,基本告別了大規模普及。
不過,即便如此,賓士還是沒有放棄AVP的量產。2020年,賓士還將AVP硬體前裝進入了賓士S級中。
▲賓士S級AVP功能
賓士的合作方仍然是博世,不過博世已經意識到鐳射雷達的成本實在高昂,全部改成了攝像頭,安裝在停車場頂部。同時,賓士透過和Apcoa的合作,還在手機端簡化了支付方式。駕駛員在取車時,就能同時支付停車費用。
▲停車場頂部的博世攝像頭
雖然這一AVP解決方案將鐳射雷達換成攝像頭大幅降低成本,同時還有實用性的提升。
但是,其本質上沒有改變“依賴停車場改造”和“增加用車成本”的兩大痛點。
或許百萬級賓士S級車主不在乎用車成本,但是更廣大的家用車車主就是最關心用車成本的那一批人。同時,即便是百萬級賓士S級的車主,也不想等待漫長的停車場改造功能。
針對這兩個使用痛點,自動駕駛行業開始有了新的探索,其中就包括特斯拉的智慧召喚功能。
購買了特斯拉完全自動駕駛能力(FSD)的使用者可以在停車場內開啟智慧召喚功能,車輛可以在無人的狀態下被召喚到車主所在位置。“位置”基於車主手機和車輛的GPS定位,執行過程中會用上特斯拉的自動駕駛能力,車輛需要保持在使用者視線內,且車主需要保持按住召喚按鈕,也就是說這套系統本質是L2級自動駕駛。
▲特斯拉智慧召喚功能
特斯拉的智慧召喚不依賴停車場改造,在購買FSD的基礎上不增加使用者的用車成本。不過,地下停車場沒有GPS訊號怎麼辦?答案是沒辦法。
難道停車場的L2級自動駕駛就這麼難嗎?有沒有更優秀的解決方案呢?今年,國內的兩家車企給出了更優秀的方案。
二、量產自動駕駛的重大升級 學習泊車實現量產
今年4月,威馬W6上市,成為業內首個搭載無人自主學習泊車功能的車企。今年6月,小鵬為P7車型推送更新,記憶泊車功能正式上線。
這是量產自動駕駛的一次重大升級,意味著量產自動駕駛的邊界正在不斷被拓展。威馬已經具備L4級AVP的硬體能力,即將在今年年內完全開放,而小鵬P7則是距離城市內“點對點”L2級自動駕駛又近了一步。
顯然,整車企業已經看到,如果依賴停車場改造,覆蓋率可能永遠達不到100%,並且現階段車輛的自動駕駛能力達不到全場景的L4級。
既然車輛自己直接上手不會開,不如讓駕駛員教車輛應該怎麼開。
因此,無論是威馬W6的無人自主學習泊車還是小鵬P7的記憶泊車,本質上都有三個流程:教學——學習——復現,最終能夠實現停車場場景的L2級自動駕駛,期間允許駕駛員脫手或者下車。
1、小鵬P7學一次就會,最遠能記一公里
當車輛進入地下停車場,行駛到與車位平層時,在小鵬P7車機上的泊車功能模組中,就能讓車輛開啟泊車學習。
此時,駕駛員需要手動駕駛到停車場內的車位,並掛入P檔。之後,車機會提醒即將完成學習,只需要駕駛員輕輕一點,整個學習過程就已經完成。
▲小鵬P7
當車輛再次來到與目標車位平層的停車場入口,小鵬P7會很貼心地主動提醒,是否需要開始記憶泊車。駕駛員只需要點選確認,記憶泊車就會開始工作。鬆開制動踏板,車輛會按照學習的路線,行駛到上次學習時停入到的車位,全程不需要駕駛員操作。
小鵬P7可以學會最多100個停車場的泊車路線資訊,每個停車場的最長學習距離達到1公里。
2、威馬W6允許下車,還會召喚
威馬W6的無人自主學習泊車功能實現方式和小鵬P7類似,駕駛員首先要在車機上點選泊車按鈕,並在車機螢幕上選擇新增路線。
▲威馬W6
此後,駕駛員需要以不超過15km/h的速度完成泊車或出庫動作,車輛會記錄下泊車的路線。學習完成後,車輛會將感知的資料上傳至百度Apollo雲端伺服器,學習完成後,再將資料下載至車輛,上傳、學習、下載的整個過程需要1~2分鐘,車裡稍加等待就能完成。
如果沒有網路怎麼辦?威馬W6也可以選擇在車端計算,計算時間小於10分鐘。
相對於小鵬P7,威馬W6在學習完成後,允許駕駛員提前下車,用手機操控車輛入庫。用手機操控時,需要車主保持按住泊車按鍵,並且車輛始終在駕駛員視線範圍內。如遇緊急情況,鬆開泊車按鍵,車輛就會迅速剎停。
▲手機APP控制車輛自動駛入停車位
目前,威馬W6最多可以學習5個車位路線,每條路線100米。實際體驗中,100米的學習範圍確實小了一些,車東西更加期待未來即將開放的200米長的學習路線。
三、各路感測器全部用上 應對停車場複雜環境
相比於結構化道路,停車場雖然全程低速執行,但是也有更復雜的環境。交通參與者有車輛、行人,甚至寵物,地下停車場沒有GPS訊號,整個建築也並非規則……在這樣的環境下,如何完成自動駕駛呢?
實際上,現有的兩款量產車在技術路線上存在著比較大的差異。在感知層面,小鵬更注重視覺感知,威馬還是依賴感測器融合。
1、小鵬用上全部14枚攝像頭,毫米波雷達作用被弱化
相比公共道路,地下停車場場景面臨最大的困難就是沒有地圖。因此,必須車輛自己實時建圖,從而理解停車場的構造究竟是怎樣的。
利用視覺感知和實時構建,同時毫米波雷達輔助,小鵬P7就能完成對停車場各類場景的判斷。只要是在學習過程中車輛透過的位置,感測器就能記錄下周圍的場景,包括路面、牆壁、車位等關鍵資訊。
據瞭解,小鵬P7在記憶泊車過程中,會開啟車身全部攝像頭,包括10個高感知攝像頭和4個環視攝像頭。這種操作並不常見,因為環視攝像頭在高速場景中作用並不明顯,同時由於供應商的限制,融合二者的感知資料其實並不容易。
▲小鵬P7感測器配置
此前車東西在採訪小鵬汽車自動駕駛中心高階產品經理孫紅霄時,他表示,環視攝像頭和超聲波雷達的感知距離大約在6米左右的範圍。環視攝像頭與高感知攝像頭的配合,二者配合能夠對整個環境進行更精準的建模。
為什麼說毫米波雷達的作用被弱化了呢?孫紅霄說道:“地下停車場是一個封閉環境,毫米波雷達電磁波的反射會非常雜亂,頂棚、承重柱、金屬物體等都會有不同程度的反射。總體來說,毫米波雷達能夠幫助追蹤動態目標,在停車場內對視覺的依賴相當強。”
2、威馬更偏向感測器融合 適用於各種停車場
在感知過程中,威馬W6也呼叫了全部感測器,包括2個前視攝像頭、4個環視攝像頭、1個駕駛行為檢測攝像頭、5個毫米波雷達和12個超聲波雷達。
其中,覆蓋在全車四周的6枚攝像頭負責以視覺成像形式,幫助車輛感知路況和周身環境。毫米波雷達和超聲波雷達在雨、霧、雪天氣下表現優秀,露天停車場環境能夠發揮出良好效果。
▲威馬W6感測器配置
因此,在感知層面,威馬偏向於感測器融合,而非視覺感測器優先。
威馬W6在支援停車場種類上也更多,包括地下、露天、停車樓……只要你能想到的停車場,威馬應該都支援學習泊車後完成自主泊車的功能。
四、3D建模停車場 還會主動避障
車輛看過一遍駕駛員怎麼開到車位上之後,接下來就需要自行學習泊車的過程,並最終能夠自己復現。小鵬和威馬的技術路線仍有所不同,小鵬是邊看邊學,威馬是看完了再學。
總結來看,在學習過程中,車輛面臨最困難的問題是“我在哪”?在復現的過程中,車輛面臨最困難的問題是如何避開隨時可能出現的障礙物。
1、不依賴GPS,兩種技術路線都能精準定位
在地下停車場,GPS訊號中斷,車輛不知道自己所在的位置,無法根據位置變化畫出車輛的行駛軌跡。即便在GPS訊號良好的地面停車場,GPS定位10米的精度也容易產生偏差,狹窄的停車場行車道內,極容易發生事故。
同時,GPS的定位可以看作是車輛與地球的相對位置,不過記憶泊車並不需要這個位置資訊,只需要知道當前的位置與起點的相對位置就完全足夠了。
因此,小鵬P7透過IMU慣性測量單元,精準判斷車身姿態和運動方向,實時確認車輛的位置。最終,車輛能夠畫出一張精準的行車路線圖。
▲小鵬P7空間定位和記憶泊車
此外,小鵬採用語義地圖和匹配演算法,實現實時釐米級高精度定位。據介紹,語義地圖相當於車輛在感知過程中打下無數個座標形成地圖,並且車輛理解每一個座標代表什麼。每走過一次相同的場景,車輛也會驗證此前的演算法是否正確。也就是說,小鵬P7在停車場內走得次數越多,記憶泊車的精度也會越高。
透過這種方式的定位,並不是確定車輛在地球上的某個位置,只需要確定車輛與各個關鍵點的相對位置。因此,完全不需要依賴GPS訊號。
威馬W6的技術路線略有不同。根據威馬汽車的介紹,威馬W6採用了視覺定位的方式完成定位。
威馬究竟如何完成定位的,我們並沒有獲取完整的技術路線。不過,根據視覺定位的原理,我們也能略知一二。
在停車場內,有許多規律可循的場景,例如規則的車位線、停放整齊的車輛,除露天停車場外,還擁有承重柱、牆面等特徵物體。並且,這些物體的意義、位置都是恆定不變的。
▲威馬W6視覺定位實現自主學習泊車
最終,計算裝置能夠一幀一幀拼接出整個感知過程的語義特徵圖。同時,依靠輪速計推斷車輛位置,最終能夠畫出一張車輛執行的地圖。
值得注意的是,小鵬在“看”的過程中就順便把圖建成了,完全依靠小鵬搭載的英偉達Xavier自動駕駛晶片,算力能夠達到30TOPS。
威馬則是看的時候先記下所有的感知資料,上傳到百度Apollo雲端伺服器,它的雲端算力最高能達到100萬TOPS級別,為所有威馬W6提供雲端算力。如果遇到沒有網路的情況,威馬W6能依靠威馬和百度Apollo共同合作開發的ACU-Advanced車載計算平臺完成本地計算。
2、自己跑一遍,還能避開隨時出現的障礙物
學習完成後,就需要自己出來跑跑了。
回到起點,點選開始泊車,兩輛車都能開始泊車動作。順利的話,整個駕駛過程和人類駕駛幾乎完全相同。實際體驗中,威馬W6同一路線多開兩次,操作會越來越順滑;小鵬P7表現始終穩定,嚴格遵循學習路線駕駛。
不過,如果停車場內突然出現了其他車輛、行人,甚至不知道哪來的障礙物,那應該怎麼辦呢?
此時,就要用上車輛自身的避障能力了,這又是一大難點。
如果遇到行人,兩款車都會主動停車禮讓行人,這個習慣好評。
▲小鵬P7記憶泊車過程主動禮讓行人
如果遇到正在行駛的車輛,此時小鵬P7的毫末波雷達終於有用武之地了。毫米波雷達能夠感知前方車輛的速度、加速度,以及與本車的距離,從而判斷等待或者避讓。
在最終泊車階段,也會利用超聲波雷達感知近距離的障礙物。
威馬W6則主要依託攝像頭+超聲波雷達共同識別的方案進行避障。
▲威馬HAVP車內視角
據介紹,針對行人、車輛、錐桶等常見障礙物,威馬W6會透過視覺方面的特徵識別,車輛即可感知障礙物的存在,並進行避讓;針對箱子、沙石等不常見的障礙物,威馬W6依託超聲波雷達,感知障礙物。發現障礙物後,車輛會根據障礙物的當前距離進行決策,並在合適的距離自動剎停、避讓。
結語:學習泊車有更廣闊應用前景
雖然學習泊車是量產自動駕駛技術的一項重大進步,不過目前二者的體驗仍有一定侷限。例如沒有固定車位的情況下這套系統可用性會有所降低,但小鵬會在未來推出非固定車位的記憶泊車,威馬預計在今年年底推出無人高精地圖泊車(PAVP),解決這一痛點。
而面向未來出行場景,學習泊車功能還有更廣闊的應用場景。其中一個是將學習泊車升級為L4級AVP無人自主泊車,讓車輛學習一遍之後,允許駕駛員下車鎖門立場,而不是一直看著車倒進車庫,這已經被納入威馬學習泊車功能未來發展方向之一。
另一個應用場景則是連線城市道路,在城市內實現真正的點對點L2級自動駕駛。目前,特斯拉、蔚來、小鵬、理想、華為等多家車企都宣佈了城市道路自動駕駛的規劃,量產近在咫尺。
已經實現的結構化道路(高速路+城市快速路)自動導航輔助駕駛,即將量產的城市道路自動導航輔助駕駛,加上已經實現的停車場內學習泊車,三者相加就是城市道路點對點L2級自動駕駛,相信這也是眾多車主所期待的一項L2級自動駕駛能力。