自動(dòng)駕駛為何失敗？

特斯拉的自動(dòng)駕駛車(chē)輛出現(xiàn)致命意外，它沒(méi)有檢測(cè)到一輛橫穿馬路的卡車(chē)，徑直地撞向卡車(chē)的側(cè)面。本文CHIP將告訴大家為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。

特斯拉的Model S是一輛支持自動(dòng)駕駛技術(shù)的車(chē)輛，但不是完全自動(dòng)駕駛的，預(yù)警系統(tǒng)會(huì)保持讓駕駛員的手握住方向盤(pán)。特斯拉Model S號(hào)稱(chēng)是馬路上最安全的車(chē)輛，因而，駕駛特斯拉的布朗（Joshua Brown）意外死亡的消息令所有人震驚：事故發(fā)生時(shí)車(chē)輛處于自動(dòng)駕駛模式，然而，車(chē)輛的傳感器與駕駛員都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)前方一輛18輪的大卡車(chē)正橫穿馬路，徑直地撞向卡車(chē)的側(cè)面，導(dǎo)致車(chē)頂部被掀開(kāi)，駕駛員當(dāng)場(chǎng)死亡。為什么會(huì)發(fā)生這樣的事故？要了解事情的真相，我們必須深入研究事件的過(guò)程以及特斯拉與其他汽車(chē)制造商使用的傳感器技術(shù)。

傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀

檢測(cè)車(chē)輛和障礙物最重要的手段是攝像機(jī)和雷達(dá)傳感器，安裝在特斯拉和其他高檔汽車(chē)上的超聲波傳感器有效范圍只有數(shù)米，因此，在高速公路上行駛時(shí)只能夠用于檢測(cè)相鄰車(chē)道的車(chē)輛。

在其他高檔汽車(chē)上可以通過(guò)立體攝像系統(tǒng)確定物體的距離，就像人的大腦，通過(guò)左右眼的差異形成立體的影像。然而，在特斯拉上攝像系統(tǒng)僅使用一個(gè)單一的光學(xué)系統(tǒng)，這意味著只有通過(guò)圖像處理方法同步幾個(gè)連續(xù)圖像來(lái)獲得深度相關(guān)的信息，而這樣做需要時(shí)間。

無(wú)論是攝像系統(tǒng)還是眼睛，都有著相同的弱點(diǎn)：它們可以被蒙蔽，例如，可能因?yàn)楣饩€太暗而無(wú)法識(shí)別物體。它們需要以一個(gè)鮮明的對(duì)比度，才能夠檢測(cè)物體，它們不能透過(guò)迷霧看到物體，而且它們的分辨率功率也有一定限度。而通過(guò)采用雷達(dá)信號(hào)的傳感器技術(shù)基本上可以解決分辨率以外所有這些問(wèn)題，并且雷達(dá)傳感器能夠在汽車(chē)行駛的條件下探測(cè)物體。

雷達(dá)傳感器能夠完美區(qū)分移動(dòng)對(duì)象（即潛在的危險(xiǎn)）和防撞護(hù)欄或者臺(tái)架之類(lèi)的東西，此外，它不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤消息和引起假警報(bào)。經(jīng)由多普勒效應(yīng)或反射雷達(dá)信號(hào)的特定相位移動(dòng)，系統(tǒng)可以在可視范圍內(nèi)確定對(duì)象的相對(duì)速度，多普勒測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)單一的“圖像”即可判斷車(chē)輛是否以高速接近中。

無(wú)視靜止障礙

不過(guò)，對(duì)于多普勒測(cè)量來(lái)說(shuō)一個(gè)靜止的車(chē)輛和一個(gè)防撞護(hù)欄之間并沒(méi)有什么差異。而使用雷達(dá)來(lái)檢測(cè)車(chē)輛行進(jìn)方向的潛在危險(xiǎn)，區(qū)分移動(dòng)車(chē)輛或靜止車(chē)輛的計(jì)算成本是巨大的。只有最新一代雷達(dá)傳感器才允許系統(tǒng)獲取靜止物體的詳細(xì)信息，例如區(qū)分車(chē)道和路肩綠化帶。

然而，當(dāng)前生產(chǎn)的車(chē)輛在檢測(cè)橫向方向移動(dòng)的物體或者靜止物體方面仍是一個(gè)巨大的問(wèn)題：雖然奧迪、寶馬和戴姆勒的檢測(cè)數(shù)據(jù)流可以工作在200km/h的速度，并相應(yīng)地調(diào)整自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)，但只能在70km/h（戴姆勒）或85km/h（奧迪和寶馬）的速度下可以可靠地對(duì)靜止物體進(jìn)行檢測(cè)，另外，這項(xiàng)工作是在光學(xué)攝像機(jī)的幫助下完成的，而特斯拉則使用它自己的軟件來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

在布朗的事故中還有另外一個(gè)因素導(dǎo)致駕駛者和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)很難對(duì)交通情況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估：美國(guó)27號(hào)高速公路雖然是筆直的，但事故的現(xiàn)場(chǎng)是山谷的一個(gè)交叉路口。從Google街景的圖像不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置有視覺(jué)問(wèn)題：要知道Google拍攝街景的攝像頭位于超過(guò)2m高的自動(dòng)相機(jī)上，而車(chē)輛的駕駛?cè)藛T眼睛的高度只有1m左右，而雷達(dá)傳感器甚至距離路面只有約40cm左右。在這種情況下，當(dāng)布朗的車(chē)開(kāi)往路口時(shí)，只有當(dāng)卡車(chē)出現(xiàn)在100m外的路口時(shí)特斯拉的傳感器才可以檢測(cè)到它，但是由于當(dāng)時(shí)的光線條件下白色的卡車(chē)和天空的對(duì)比度極低，而卡車(chē)在經(jīng)過(guò)岔道時(shí)速度很慢，留給傳感器做出反應(yīng)的時(shí)間極短（以120km/h的速度計(jì)算約為3s的時(shí)間），這對(duì)于本來(lái)就對(duì)橫向移動(dòng)物體和靜止物體不怎么敏感的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)時(shí)間明顯不足。

德國(guó)車(chē)可以做到更好嗎？

對(duì)于這一事故，奧迪、寶馬和戴姆勒一致聲明，他們的輔助系統(tǒng)并不是為防止高速公路上類(lèi)似的行駛情景準(zhǔn)備的。這3個(gè)廠商強(qiáng)調(diào)的是，他們的輔助系統(tǒng)只是提供輔助，而不是代替駕駛員駕駛車(chē)輛。事實(shí)上，正如我們上面所分析的，按照目前傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀，駕駛“自動(dòng)駕駛”車(chē)輛的人們還必須保持警惕。