编译李忠东

优化自动驾驶系统安全性

编译李忠东

2016年5月7日，美国特斯拉汽车公司（Tesla）生产的一辆Model S电动轿车在自动驾驶模式下发生撞车事故，导致司机身亡。在随后的几个月里，特斯拉自动驾驶汽车多次出现事故，但是尚未出现第二次死亡事故。在特斯拉自动驾驶汽车发生车祸后，美国高速公路交通安全委员会(NHTSA)对它的半自动驾驶系统（Autopilot）展开了调查，初步评估肇事车型特斯拉Model S所装配的自动驾驶系统。随着调查进一步深入，关于自动驾驶技术安全性的争论势必愈发激烈。

当时特斯拉Model S电动汽车车主乔舒亚·D·布朗正使用自动驾驶系统行驶在一条州际公路上。在一个没有安装红绿灯的十字路口，一辆大型牵挂型卡车突然左转，横在布朗的特斯拉车前。警方报告显示，布朗的特斯拉没来得及刹车，低矮的车身直接钻到卡车挂车底部，挡风玻璃与卡车相撞，车顶完全被掀起。与卡车相撞后，这辆特斯拉Model S电动汽车持续行驶，离开路面撞上一道栅栏，穿过一片田地，最后撞上一根电线杆，停在距离公路30米外的地方。车主布朗当场毙命，62岁的卡车司机弗兰克·巴尔塞没有受伤。

特斯拉公司发表的声明称，在明亮的天色映衬下，这辆Model S汽车的自动驾驶系统显然没有识别出突然横在面前的白色牵挂卡车，结果没有制动，导致事故发生。“不应该因为一起车祸否定自动驾驶技术。这是自动驾驶系统行驶2.09亿公里里程以来发生的第一起致命事故。在美国，每1.51亿公里就会有一起致人于死地的严重车祸。在全世界，每9656万公里就会发生一起车毁人亡事故。”特斯拉公司强调说，“自动驾驶系统只是‘辅助功能’，特斯拉汽车的默认设置是解除自动驾驶。驾驶员手动启用该功能时，会有语音和信息提示要随时手握方向盘，必须‘控制你的车辆并对其负责’。这个系统是一项新技术，仍然处于市场测试的第二阶段。”

2016年9月12日，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克宣布，为了避免发生类似之前的致命事故，将对特斯拉Autopilot进行升级，以更高效的方式去使用雷达，在系统安全性等方面带来重要的优化，并加入新的限制。升级后的Autopilot version 8.0将主要通过雷达来识别图像，更好地感知周边的情况，确定何时应该刹车。新软件是一个巨大的改进，如果能使用到位，或将能够防止类似5月发生的悲剧。NHTSA发言人表示，特斯拉向该部门通报了Autopilot的升级，而NHTSA已对此进行了评估。

“我认为，升级将让Model S和Model X成为当前公路上最安全的汽车，将不会有什么汽车能够比升级后的Model S和Model X更安全。”马斯克强调道，“升级后的Autopilot 8.0很可能能够预防类似布朗遭遇的车祸，当然并不意味着达到完美的安全性。完美的安全是不可能达到的目标，关键在于提高安全的概率。不可能保证永远的零事故。”

在未来向特斯拉车主推送的8.0版本软件中，最显著的就是Autopilot自动辅助驾驶升级。通过使用车辆搭载的雷达，新版本的系统采用更先进的信号处理，生成一幅世界的影像。该雷达是Autopilot自动辅助驾驶配套硬件的组成部分，2014年10月之后出厂的全部特斯拉车型都搭载了它。一直以来，主摄像头和图像处理系统是主要的传感器，雷达只是作为辅助。

在升级的系统中，雷达被用作主要的控制传感器，而且不需要摄像头确认视觉形象识别。在雷达探测成像时，光子在波长运行中可以轻易地穿越雾、粉尘、雨、雪，更清楚地探测到周边环境中的障碍物，有助于避免同类事故。但特斯拉官方表示，雷达系统也有不足之处。例如，在探测行人方面的表现就不如摄像头，在探测木质和塑料物品时几乎都像玻璃一样透明。对金属物体极为敏感，带有皿状的金属表面不仅仅会反光，更会将反射信号放大数倍。尤其在遇到金属凹面时，容易造成系统的困惑。比如说，车辆行驶路上出现一个易拉罐的底部，车辆雷达就会以为这是一个巨大而且危险的物体。

1、特斯拉Model S电动轿车

2、“解脱双手”的自动驾驶

3、采用更先进的信号处理

为了避免此类“假警报”，解决误识别障碍物从而导致频繁刹车制动问题，更新的特斯拉系统就需要集合更多关于此类物体的信息。一是构建一个行动的3D点云，空中升级8.0系统对现有雷达功能的解锁，使得每一个雷达可以探测到比之前多六倍的周边物体，并且有能力在每一个物体上获得更多细节信息。二是以动态模式对物体进行分析，而不只是根据一张简单的2D快照图像。用1/10的速度整合雷达的影像帧，汇编成现实场景的3D“影像”。通过单一影像帧，一般很难知道物体究竟是移动的、静止的或者只是反光造成的虚像。需要通过比较包含车辆速度和预期轨迹信息在内的连续影像帧才能够精确辨别，分辨前方物体是否是真实的，同时评定碰撞的概率。三是当雷达确定99.99%发生碰撞的可能性时，刹车强度将会逐步提升至全力制动。或许这不能彻底地避免碰撞的发生，但明显的减速，会使车上乘客受到严重伤害的机率大大降低。

另一个重要的改进体现在司机违规时，及时采取措施。如果车速超过每小时72公里，司机有1分钟的时间没有手扶方向盘，那么系统将发出警报，仪表盘将会闪光。倘若司机1小时内忽略了3次声音警报，那么自动转向软件将自动停止使用，直到停车。相对于新用户，Autopilot的老用户更有可能忽略这些警报。

在其他一些方面，新版本的自动辅助驾驶也进行了优化。例如，TACC最大制动率提升，并且延迟时间缩短1/5。车辆通过识别两辆车的雷达回波，提升车辆紧急刹车或其它引起大力刹车事件的反应速度。搭载空中升级8.0版本，或使用8.1版本导航系统，帮助车辆识别高速公路出口。当超越一辆接近分道线边缘的速度较慢车辆时，特斯拉车辆可自动调整在车道内的位置，尽量保持安全的侧向车距。车辆提示警报更加明显，包括在仪表板上通过闪烁白色边框提示驾驶员。通过识别前车转向灯，提高对插队车辆的侦测。减小右侧超车的可能性，提高自动并线功能的可用性。在紧急情况下，自动刹车功能将更有效地介入。即使车辆未开启辅助转向功能，当车辆检测到即将偏离行驶道路，司机仍然没有转动方向盘时，车辆会发出警报。随着数据的完善，在即将发生交通事故时，车辆会主动开启辅助转向功能，尝试避免一定会发生的碰撞。得益于车队学习功能，车辆的弯道车速调节可随之适应。□

（编译自【英】《卫报》，w w w.t h e g u a r d i a n.c o m）

责任编辑 / 周 洋

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