全球首款L3量产车:本田低调研发 7 年

时间:2021-03-09 11:07:01       来源:车东西

就在上周四,本田正式开售全球首台法律许可的 L3 级自动驾驶量产车 Legend(中文译名里程)。消费者买到这辆车以后,可在日本本土的部分路段使用 L3 级自动驾驶系统。

车辆行驶在高速路、城市快速路时,刚好遇上交通拥堵,系统会自动激活 L3 级自动驾驶系统,驾驶员在松开双手双脚的同时,双眼也不用注视道路,可以观看视频或者使用手机,整个驾驶过程全部由车辆完成。

在 L3 级自动驾驶过程中,如果发生事故,责任由本田和保险公司共同承担。

2017 年和 2020 年,奥迪与奔驰先后发布了搭载 L3 级自动驾驶系统的 A8 与 S 级轿车,前者更是成为 “全球首款搭载 L3 级自动驾驶系统的量产车”。

但由于技术成熟度不够,A8 在发布后并未在任何国家销售,其高管也表示这一代产品将不会量产 L3 级自动驾驶系统。而奔驰 S 级则需要等待法律许可才能开放这一功能,相当于是 “期货”。

这种背景下,就让本田 Legend 成为了全球首款上市销售的 L3 级量产车。

这种现状显然与外界对日系车企 “保守”、“智能化技术较为落后”的传统印象有了极大的反差。

那么本田到底是如何在全球率先实现 L3 级系统量产的?车辆搭载了哪些传感器?如何进行的技术测试,背后又拥有怎样一支研发团队呢?

透过本田技术高管在日本媒体接受的采访,以及本田公布的专利,车东西找到了一份相对完整的答案。

一、拥堵路况可开启 L3 硬件堆料极为丰富

根据 SAE International 的定义,当 L3 级自动驾驶功能开启时,驾驶员不用驾驶,当系统要求驾驶员介入,驾驶员才需要手动驾驶。

本田的自动驾驶系统 SENSING Elite 在交通拥堵情况下就具备这样的功能。

当车辆驶上高速路或城市快速路,驾驶员可以开启 L2 级自动驾驶,车道保持、自适应巡航、主动切换车道功能开启,此时驾驶员只需要注视道路即可,车辆能够自行控制车速和方向。

当车辆处于 “松手”驾驶模式,行驶在高速公路 / 城市快速路时,刚好又遇到交通拥堵,且车辆准确识别到前车与后车后,系统会自动激活 L3 级自动驾驶功能 TJP(Traffic Jam Pilot,交通拥堵辅助),并通过声音与仪表盘上的文字,提醒驾驶员。

此时,TJP 功能能够完全控制车辆,驾驶员可以不用注视道路。出于安全考虑,驾驶员可以操作车内中控屏幕看视频、规划路线,可以发呆,但是不能翘二郎腿、看报、看手机、看书、睡觉、吃东西、用笔记本电脑。

当拥堵缓解,前车提速后,系统会通过声音与文字提醒驾驶员 “接管”车辆。

这里注意,此时的接管并不是人工驾驶,而是让驾驶员注意力回归,同时双手放在方向盘上,但车辆其实是 L2 级系统在工作,即保持在当前车辆智能巡航。

经过一小段时间后,如果车辆探测到周围环境允许,车辆又会自动切换到 “L2 松手”模式,驾驶员可拿开双手,但注意力需要保持在道路上。

可以看出,本田的这套 L3 级自动驾驶系统相对保守,仅在 30km/h 以下的堵车场景可用,但相比 L2 级自动驾驶也有重大进步,因为此时驾驶责任完全不在驾驶员了。在 L3 级自动驾驶启用过程中,即便发生了剐蹭、追尾等事故,事故责任在制造商,这对制造商来说压力很大。

因此在硬件配置方面,本田 Legend Hybrid EX 的配置非常高。他拥有 5 个激光雷达、5 个毫米波雷达、双目前视摄像头和 12 个超声波雷达,用于实时监测车外环境。

本田在其官网上说,激光雷达对道路上的汽车、摩托车与非金属物体之间测距表现非常出色。毫米波雷达可以测量车辆与金属物体之间的距离。同时,两个视觉传感器可以识别物体形状,分辨行人、车道、路标等。超声波雷达则可以在短距离内检测障碍物。

这 24 个车外传感器可以掌握车辆周围的情况。

在车内,车机屏幕的左侧有一枚内置红外装置的摄像头,用于驾驶员监测。可以精准识别驾驶员面部朝向,睁眼、闭眼状态,头是否移动等。

同时,本田 Legend EX 也配备了高精定位功能,通过 GNSS 全球卫星导航系统(例如 GPS 等)与日本准天顶卫星系统,实现高精定位。

车内搭载了 3D 高精地图。高精地图以厘米级的精度,记录下道路的形状、宽度、坡度、车道标记和道路标志,同时,道路信息将会不断更新。

那么,本田是如何成为全球第一,实现 L3 级自动驾驶量产上市的呢?其中最重要的原因就是技术发展,同时更加明确的法规让 L3 级自动驾驶车辆能够合法上路。

二、获得法律许可 L3 级出事故本田负责

实际上早在去年 4 月,日本国土交通省对《道路车辆法》做了部分修订,L3 级自动驾驶系统被添加到符合安全标准的机动车辆设备清单中,让 L3 级自动驾驶系统有法可依。

《道路车辆法》对 L3 级自动驾驶车辆作出在性能、数据搜集、外观方面的明确规定。

在车辆自动驾驶性能上,车辆不能对车上乘员、道路上其他参与者造成伤害;必须要在满足条件的路段开启 L3 级自动驾驶;系统无法驾驶时,需要提前提醒驾驶员,驾驶员接管之前系统要保持安全驾驶,或者安全停车;车内需要有驾驶员监测系统;采取网络安全措施,防止出现网络安全问题。

在数据搜集方面,自动驾驶系统需要记录设备在 6 个月以内或 2500 次的运行状况,包括开启、关闭时间,提醒驾驶员接管的情况,以及驾驶员没有接管的情况。

外观方面,L3 级自动驾驶车型需要在车辆尾部贴上自动驾驶标签,提醒周围车辆注意。

去年 11 月,本田的 L3 级自动驾驶系统就获得了日本国土交通省的认证,这为意味着本田 L3 级自动驾驶可以面向市场量产发售。本田当时就宣布,将在今年 3 月底之前开始销售 L3 级自动驾驶车辆。

L3 级自动驾驶还有一个关键问题,如果使用中发生交通事故,责任不在驾驶员,而是制造商负责。

这一点,本田也有解决方案。在上周的发布会上,本田宣布自家的 L3 级自动驾驶系统本身就很安全,并且已经为车辆购买了保险。一旦在 L3 级自动驾驶过程中出现交通事故,本田和保险公司会负责。

三、开发 7 年跑 130 万公里 还有自动驾驶专利

本田旗下的大多数量产车都搭载了本田 SENSING 自动驾驶系统,这套系统都只有 L1、L2 级自动驾驶能力,此次发布的本田 SENSING Elite 就是此前 SENSING 的升级版,首次支持 L3 级自动驾驶,而这一系统本田已经研发了至少 7 年时间。

本田 SENSING Elite 系统开发经理加纳忠彦自 2007 年就在研发本田 SENSING 自动驾驶系统,并且从 2015 年开始负责本田 SENSING Elite 的系统设计,此后又负责开发,是最早参与研发的工程师之一。

同时,在本田申请 L3 级自动驾驶系统认证时,加纳忠彦还代表本田与日本政府进行谈判。

加纳忠彦认为:“根据 SAE 的定义,TJP 是 L3 级自动驾驶的第一项功能,也是最基础的功能之一。这是因为在拥堵的高速公路上,汽车的碰撞、剐蹭事故频发。同时,拥堵状态下速度较慢,自动驾驶也会更安全。”

另外,本田 TJP 功能开发负责人八代藤野在 2017 年之前对自动驾驶进行基础研究,2017 年之后参与 Legend 车型的自动驾驶控制域研发,并主要负责 TJP 功能开发。

八代藤野说道:“在开发过程中,我不仅在办公室开发,也在公共道路进行了大量路测。验证了 TJP 功能,还有支持驾驶员松手的主动换道功能。在研发过程中遇到了不少困难,我们已经尽了最大努力。”

他还说道,在研发过程中多个传感器的配合就非常困难。本田 SENSING Elite 自动驾驶系统具备激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达等多种类型的传感器,传感器融合技术非常复杂。

他认为:“如果仅简单混合来自每个传感器的信息,其实并不准确,有可能包含大量的错误信息,进而影响到自动驾驶性能。本田采取时间轴对齐的方式监测数据,保证系统不被异常数据影响。本田要了解每个传感器的优缺点,这样才能正确利用它们。”

本田 SENSING Elite 项目负责人荒木光浩认为,在测试过程中,需要针对同一场景进行反复测试,包括用摄像头、毫米波雷达、激光雷达分别进行测试以及组合测试,以得到更准确的数据。

加纳忠彦说道:“即便做了大量的测试,也不能完全验证系统的安全性,本田采用 FTA 故障树分析方法,分析各种不安全的因素,然后优化系统。经过反复的测试,本田 L3 级自动驾驶的路测里程已经达到 130 万公里。”

另据本田首席工程师杉本洋一介绍,本田在 L3 级自动驾驶的研发过程中已经进行了大约 1000 万次模拟。

除大量路测之外,从本田去年 10 月获得的一项专利中也能看到这套自动驾驶系统的细节信息。

在传感器分布中,本田一共采用了 7 个激光雷达(20-1 至 20-7)、6 个毫米波雷达(30-1 至 30-6)、一套双目摄像头(40)的传感器组合。

此外,本田还在专利中描述了自动驾驶车辆的控制逻辑以及 AEB/AES 系统的启用情况讨论。

四、L3、L4 一起开发 美日都有布局

本田在发布会上说道,L1、L2 级辅助驾驶功能的操作主体都是驾驶员,从 L3 级自动驾驶开始,驾驶动作的主体转化为车辆,因此这是自动驾驶技术的分水岭。

面对 L3 以及更高等级的 L4 级自动驾驶,本田采取的策略是一起开发。

这是因为,L3 级自动驾驶的传感器硬件与 L4 级自动驾驶可以通用,同时,必备的高精地图、高精定位也能够通用。

加纳忠彦认为,L3 级和 L4 级自动驾驶在技术上有很大不同,L4 主要在研发共享汽车技术,目前消费者能否接受还存疑。而 L3 级自动驾驶技术面向驾驶员开发,面向个人使用。

因此,从自动驾驶的发展历程上来看,L3 级自动驾驶有着重要的承上启下的地位;从实用角度来看,L3 级自动驾驶目前更加实用,因此本田采取了一起开发的策略。

除了在日本部署之外,本田在全球主要自动驾驶测试大国美国和中国也有自动驾驶布局。

2018 年,本田宣布向通用汽车旗下自动驾驶公司 Cruise 投资,投资分 12 年时间,总金额将达到 20 亿美元(约合 130.6 亿元人民币),此外有 7.5 亿美元(约合 49 亿元人民币)的股权投资,本田的投资总额将达到 27.5 亿美元(约合 179.5 亿元人民币)。

同时,从 2016 年底开始,Waymo 和本田一直就自动驾驶合作进行谈判。2018 年两家公司的谈判接近尾声,不过在 2018 年 10 月两家公司的谈判陷入僵局,合作失败。

五、L3 自动驾驶成 “世界难题”?奔驰奥迪都搞不定

如今,L2 级自动驾驶已经逐渐成为 20 万以内家用车的标配,显然 L2 级自动驾驶的解决方案正在日渐成熟,不少厂商正在大力发展更高等级的自动驾驶技术,其中就包括奥迪和奔驰两家豪华品牌厂商。

2017 年夏天,第四代奥迪 A8 正式发布,官方表示这台车的硬件支持 L3 级自动驾驶,后续会陆续向车主开放 L3 级自动驾驶系统。这代奥迪 A8 也是全球首款支持 L3 级自动驾驶的量产车。

不过,因为投入研发成本高,并且迟迟无法得到监管部门批准,直到现在,不管是中国、美国还是欧洲地区,该功能都未开放。同时,此前车东西独家报道,奥迪在 2019 年底悄悄取消了 L3 级自动驾驶项目。

多位了解该项目的业内人士则向车东西表示,取消的核心原因则是 L3 级自动驾驶的 “接管”悖论问题无法解决。即 L3 级系统不能工作时,人类如何接管车辆这一问题不好确定,但 L2 和 L4 级自动驾驶技术则不存在这一问题。

在奥迪取消 L3 级自动驾驶项目之后,奔驰在去年发布的新款 S 级车型中也搭载了 L3 级自动驾驶系统。

奔驰当时在发布会上说道,因为目前只有德国等少数国家出台了允许使用 L3 级自动驾驶技术的法律框架,因此如果今年下半年具体的法律细则确定之后,德国用户将率先用上 Drive Pilot L3 级自动驾驶系统(部分高速路段)。

中国、美国和其他欧盟国家,则需要等待当地法规明确后才能逐步开放。

可以说,奥迪 A8 和奔驰 S 级上的 L3 级自动驾驶基本一致,都是可以买到硬件,但暂时不能使用这项功能。

在国内,也有不少整车企业发布了 L3 级自动驾驶系统,其中部分车辆仅配备了博世的 L2 级自动驾驶硬件,还有部分配备了更强大的 L3 级自动驾驶硬件,但目前还没有正式上市。

L3 级自动驾驶似乎成了一个 “世界性难题”。

车东西认为,主要有两个原因让 L3 级自动驾驶的地位非常尴尬。

其一是驾驶责任划分的问题。在 L3 级自动驾驶场景下,驾驶员不对车辆的驾驶行为负责,责任在制造商,因此车企面对 L3 级自动驾驶非常保守。即便是首批支持 L3 级自动驾驶的车型,适用场景也仅局限于高速公路、城市快速路的堵车路段。这些路段的路况普遍比较简单,并且车速不快,发生事故的危害相对较小。

其二是接管时间的问题。系统发出接管指令后,驾驶员不能立即切换成驾驶状态,因此需要系统作出预判,给驾驶员反应的时间。这个时间如果太短,驾驶员可能反应不过来。如果太长,系统又可能会失效——接管时间成了困扰 L3 级系统落地的一个关键难题。

这也是每一家发展 L3 级自动驾驶的厂商必须面对的。

结语:传统车企实力不容小觑

在特斯拉快速崛起的今天,造车新势力无论在消费市场还是资本市场,都取得了巨大的进步。而这些车型,在自动驾驶能力、智能座舱交互等方面做得更加优秀。

不过,无论是去年发布的奔驰 S 级还是上周刚刚发布的本田 Legend Hybrid EX,传统车企的能力不容小觑。

本田 Legend Hybrid EX 的 SENSING Elite 自动驾驶系统是量产车中的最高等级,这就说明传统车企的研发能力不容小觑,在汽车工业再次快速进步的今天,这些传统车企正在快速进步,赶上智能汽车浪潮。

关键词: 本田