理想汽車：用激光雷達(dá)重做自動(dòng)緊急剎車系統(tǒng)（AEB）

2022年12月，理想汽車推送了OTA 4.2版本，激光雷達(dá)正式作為其自研AEB的一部分感知輸入，參與制動(dòng)決策。在此之前，AEB主流感知方案為視覺+毫米波雷達(dá)，以攝像頭像素、單雙目細(xì)分。

以AEB為代表的主動(dòng)安全系統(tǒng)的水準(zhǔn)是高階智能駕駛功能的安全邊界。

激光雷達(dá)的加入能夠在多大程度上為AEB“拓界”？高階智能駕駛與主動(dòng)安全之間還要分“你我”嗎？中國(guó)車企又為何要“入侵”AEB這一國(guó)際T1（一級(jí)汽車零部件供應(yīng)商）的固有疆土？

01 30米-50米-80米

傳感器的豐富一直是AEB性能提升的核心動(dòng)力。

2008年沃爾沃推出的首個(gè)AEB系統(tǒng)，采用毫米波雷達(dá)作為主傳感器。

早期毫米波雷達(dá)探測(cè)點(diǎn)較少，對(duì)行人等“小障礙物”往往會(huì)漏檢；雷達(dá)信號(hào)處理靜態(tài)雜波濾除的特性，則使其對(duì)靜態(tài)、微動(dòng)目標(biāo)無(wú)法很好的識(shí)別。

因此，由毫米波雷達(dá)作為核心傳感器的AEB系統(tǒng)只能在30公里時(shí)速下被觸發(fā)，而且為避免誤觸發(fā)，往往無(wú)法對(duì)小和靜止的目標(biāo)做出反應(yīng)。

2015年前后，以攝像頭為代表的感知傳感器被越來(lái)越多的引入ADAS系統(tǒng)內(nèi)。

單目攝像頭+毫米波雷達(dá)的方案將AEB的觸發(fā)速度上限提升到了60公里，并成為目前行業(yè)內(nèi)的主流方案。

2022年，激光雷達(dá)量產(chǎn)上車為AEB擴(kuò)展適用場(chǎng)景提供了硬件基礎(chǔ)。

相比于視覺+毫米波雷達(dá)的方案，激光雷達(dá)能夠直接提供準(zhǔn)確的速度和距離信息，還可對(duì)大、小目標(biāo)進(jìn)行基礎(chǔ)分類提升感知精度。由此，使AEB能夠在更精準(zhǔn)的距離點(diǎn)觸發(fā)功能，減少誤觸發(fā)的同時(shí)，極大程度利用了車輛的制動(dòng)極限。

目前，理想AD Max的視覺+激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)方案，將AEB的剎停車速上限提升到了80km/h，可以覆蓋絕大多數(shù)城市行車場(chǎng)景。

此外，以斯巴魯為代表的立體雙目攝像頭+毫米波雷達(dá)的方案也是AEB“家族”的重要一員。

立體雙目攝像頭可以通過(guò)幾何算法計(jì)算出3D信息，同時(shí)也可應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)，因此上限極高，被認(rèn)為是有望取代激光雷達(dá)的一種技術(shù)路線。

目前，立體雙目攝像頭的成本在1000元之內(nèi)，相比5000元/顆以上的激光雷達(dá)，具備很強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)，由于從成像、元件、布置都需要高度對(duì)稱，立體雙目攝像頭的工程難度較高。夜間的制動(dòng)時(shí)速和針對(duì)大小目標(biāo)的剎停時(shí)速，還略遜于激光雷達(dá)方案。

在覆蓋城市工況之后，AEB的下一個(gè)重要方向是將觸發(fā)上限進(jìn)一步提升至120km/h，緊急情況下能夠在2-3秒內(nèi)，將車輛速度從120km/h降低到60甚至40km/h，為駕駛員爭(zhēng)取更多的避讓時(shí)間和空間，從而避免事故或減輕烈度。

02 加上激光雷達(dá)的AEB如何工作

都采用視覺+激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)，一輛車上的AEB和輔助駕駛功能還需要分“你我”嗎？楊杰表示，以理想的AEB系統(tǒng)為例，功能在感知軟件需求上與輔助駕駛功能還有一定的區(qū)別。

從任務(wù)目標(biāo)來(lái)看，智能行車功能由駕駛員激活，在人類監(jiān)控下工作。需要“看”得遠(yuǎn)，120公里時(shí)速下至少要看到150-200米外開外，并對(duì)“視野”內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行主次、屬性上的分類，且形成時(shí)空的連續(xù)性。

但AEB是在車輛上電即啟動(dòng)，屬于硬實(shí)時(shí)的系統(tǒng)（系統(tǒng)必須滿足任務(wù)對(duì)截止時(shí)間的要求，否則可能出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的結(jié)果），要看得準(zhǔn)、反應(yīng)快。需要考慮80米之內(nèi)任意可能產(chǎn)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)的障礙物，也一定程度上參考車道線等路況語(yǔ)義信息，判斷大曲率彎道等“特殊障礙物”。

在置信方面，白天光線較好時(shí)， AEB系統(tǒng)以視覺為主，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)參與感知融合；夜間等光線不好時(shí)，則以激光雷達(dá)為主，其他感知器進(jìn)行融合校驗(yàn)；

在感知算法層面， 目前理想的AEB與輔助駕駛功能采用同一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)感知模型，但在后處理階段，會(huì)根據(jù)不同的功能需求進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化。

但決策算法部分，理想的輔助駕駛功能和AEB則是分屬兩個(gè)不同的團(tuán)隊(duì)在做。

AEB所面對(duì)的場(chǎng)景是在事故發(fā)生前2-3秒內(nèi)做出決策，決策是否制動(dòng)，請(qǐng)求全力制動(dòng)，而非行車所面臨的博弈場(chǎng)景。

楊杰表示，在這樣極限的時(shí)間和明確任務(wù)的背景下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和邏輯判斷算法的效果并不會(huì)有本質(zhì)上的差別，因此AEB在決策層使用邏輯判斷的算法。

在硬件層面，理想的AEB和輔助駕駛功能都屬于智能駕駛域，但AEB主要部署在具有高可靠性、實(shí)時(shí)性和安全性的MCU（微控制單元）上，以保證功能運(yùn)行的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，為用戶行車提供有效的安全保障。

03 迭代之戰(zhàn)

在MCU之外，理想AD Max版車型的Orin上也運(yùn)行著一套AEB系統(tǒng)，包括了感知、融合、決策三個(gè)模塊在內(nèi)的影子軟件，只是“截?cái)唷绷讼到y(tǒng)和執(zhí)行器之間的聯(lián)系，作為MCU上那套系統(tǒng)的“影子”存在。

“影子模式”是理想自研AEB的核心基礎(chǔ)之一，也成為理想等新勢(shì)力與國(guó)際T1在AEB領(lǐng)域“一戰(zhàn)”的基礎(chǔ)。

AEB發(fā)端于歐洲，是博世、大陸、安波福等T1的優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)場(chǎng)。憑借百萬(wàn)量級(jí)的銷售規(guī)模和全球市場(chǎng)分布，國(guó)際頭部T1，掌握了上億級(jí)緊急制動(dòng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)，成為其技術(shù)的核心壁壘。

但也正是因?yàn)閿?shù)據(jù)壁壘高，并采用一款產(chǎn)品適配全球的產(chǎn)品策略，國(guó)際T1對(duì)需求變化更多、更快的中國(guó)市場(chǎng)往往響應(yīng)不足。

“我們一開始上線輔助駕駛系統(tǒng)的時(shí)候，出現(xiàn)一些AEB誤觸、事故中AEB制動(dòng)表現(xiàn)不及預(yù)期的情況。從用戶安全角度，我們希望能夠盡快迭代優(yōu)化，但發(fā)現(xiàn)和供應(yīng)商溝通困難重重，周期很漫長(zhǎng)，到最后只能是不了了之?！?/p>

“不斷優(yōu)化駕駛服務(wù)功能是希望更多用戶使用。但如果安全能力跟不上，伴隨使用率和使用里程的攀升的還有事故風(fēng)險(xiǎn)概率。所以做好輔助駕駛功能的同時(shí)，必須要把主動(dòng)安全做上來(lái)?！睏罱苓@樣解釋理想自研AEB的核心邏輯。

智能駕駛系統(tǒng)的賽點(diǎn)是數(shù)據(jù)、算法、算力，但主動(dòng)安全拼的則是迭代速度。

“每一個(gè)AEB新增功能場(chǎng)景，從軟件開發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證到最后推送終端，對(duì)于AEB而言，都是一次全新的迭代。”

在試驗(yàn)場(chǎng)地里面開發(fā)AEB適用的新增功能場(chǎng)景，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)相對(duì)容易。

但要將‘新能力’在真實(shí)環(huán)境和路況中量產(chǎn)，保持系統(tǒng)性能的前提下又能盡可能地減少誤觸發(fā)，則是很難的一件事，需要數(shù)以百萬(wàn)甚至千萬(wàn)級(jí)的行車?yán)锍踢M(jìn)行充分驗(yàn)證。

“目前供應(yīng)商打包方案的迭代速度一般是以季度為單位，目前我們的自研AEB可以做到周級(jí)迭代?！睏罱鼙硎?。

國(guó)際頭部T1基于全球百萬(wàn)級(jí)量產(chǎn)車獲取數(shù)據(jù)，理想則通過(guò)影子模式來(lái)追趕。

相比于輔助駕駛功能需要駕駛員主動(dòng)激活，AEB是上電即啟動(dòng)的全時(shí)工作狀態(tài)，先天適合影子模式。跑在Orin里的AEB系統(tǒng)與駕駛員的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，將判斷相左的場(chǎng)景數(shù)據(jù)脫敏并打上標(biāo)簽，記錄回收，成為寶貴的迭代數(shù)據(jù)庫(kù)。

驗(yàn)證的部分則交給仿真閉環(huán)去做。

楊杰表示，理想AD的感知、融合、規(guī)控各模塊實(shí)現(xiàn)了迭代解耦，既能夠單獨(dú)模塊回灌驗(yàn)證，也可以全版本全鏈路地在仿真系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證。

此外，理想AD的每個(gè)車型都會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的路試小團(tuán)隊(duì)，在推送用戶前搭載最新的系統(tǒng)版本進(jìn)行長(zhǎng)里程真實(shí)路試。

有人在這條路上成功過(guò)。

沃爾沃在2016年就開始宣傳AES（自動(dòng)緊急轉(zhuǎn)向）功能，也就是在遇到緊急情況時(shí)，車輛可自行進(jìn)行轉(zhuǎn)向躲避。但直到現(xiàn)在還是需要駕駛員通過(guò)方向盤給到明確轉(zhuǎn)向輸入才響應(yīng)。

后來(lái)者特斯拉則通過(guò)高速迭代，在2018年就推送了無(wú)需駕駛員轉(zhuǎn)向輸入，系統(tǒng)識(shí)別到危險(xiǎn)后自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向的功能。

在“影子模式+數(shù)據(jù)閉環(huán)”的基礎(chǔ)之上，理想主動(dòng)安全團(tuán)隊(duì)只用了2個(gè)季度的時(shí)間，就“用上”了激光雷達(dá)：讓此前只能在EID交互上看到感知結(jié)果的激光雷達(dá)，作為感知輸入源，參與到了AEB功能的制動(dòng)決策當(dāng)中。

目前不僅是理想汽車，小鵬、蔚來(lái)也已將自研AEB列入工作進(jìn)程。去年李想宣布開源AEB系統(tǒng)之后，理想內(nèi)部也已組建了工作組，調(diào)整AEB系統(tǒng)架構(gòu)，使其成為更加平臺(tái)化的軟件系統(tǒng)。

隨著AEB能力的提升，真正成為智駕的安全閥，智能駕駛成為收費(fèi)的功能，就有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。