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“安全第一” 寶馬自動(dòng)駕駛安全部署的十二原則

2020年1月9日，由網(wǎng)上車(chē)市主辦、聯(lián)合上海交通大學(xué)汽車(chē)工程研究院等國(guó)內(nèi)知名院校、機(jī)構(gòu)，并邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)一線車(chē)企開(kāi)啟的“第二屆汽車(chē)技術(shù)品牌（中國(guó)）高峰論壇暨?？谛履茉醇爸悄芫W(wǎng)聯(lián)研討會(huì)”順利召開(kāi)。現(xiàn)場(chǎng)，寶馬中國(guó)研發(fā)中心高級(jí)經(jīng)理張濤進(jìn)行了主題演講。

以下為演講全文：

感謝網(wǎng)上車(chē)市的邀請(qǐng)，我今天介紹的重點(diǎn)是寶馬集團(tuán)自動(dòng)駕駛的安全部署。從2006年開(kāi)始寶馬就著手進(jìn)行自動(dòng)駕駛技術(shù)的開(kāi)發(fā)，是這個(gè)領(lǐng)域的先行者之一。目前，寶馬幾乎所有產(chǎn)品線都具備L2級(jí)駕駛輔助能力。其中寶馬率先引入的駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)了“解放雙手”的功能。比如說(shuō)我們開(kāi)車(chē)時(shí)，在特定場(chǎng)景下可將手松開(kāi)方向盤(pán)，使車(chē)輛在駕駛員監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行。另外寶馬也創(chuàng)新引入了自動(dòng)循跡倒車(chē)的功能。比如我們開(kāi)進(jìn)一個(gè)50米深的胡同，空間狹小不允許掉頭，此時(shí)這個(gè)功能可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛沿著駛?cè)胲壽E反向行駛出來(lái)。這些創(chuàng)新都極大地提升了用戶(hù)的體驗(yàn)感，它們也裝備在全新3系、新7系、8系、新X5、創(chuàng)新X7等車(chē)型上。

自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)與頂尖合作伙伴的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，寶馬搭建開(kāi)放式的平臺(tái)，共同提升研發(fā)能力。比如在國(guó)內(nèi)，我們與中國(guó)聯(lián)通就5G通信領(lǐng)域、與四維圖新在高精地圖方面、與騰訊在建立高性能數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)方面進(jìn)行了深入合作。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)是寶馬秉承的重要戰(zhàn)略，全面整合數(shù)據(jù)流，保證開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證的安全性和可靠性。安全始終處于寶馬自動(dòng)駕駛戰(zhàn)略的首要位置，通過(guò)超過(guò)2.4億公里的包含模擬仿真與道路測(cè)試的里程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

安全第一的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)整個(gè)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證全流程進(jìn)行一定程度的規(guī)范化，《自動(dòng)駕駛安全第一白皮書(shū)》的提出朝這個(gè)方向跨出了非常重要的一步。它集合了主機(jī)廠、供應(yīng)商以及互聯(lián)網(wǎng)IT企業(yè)現(xiàn)階段針對(duì)自動(dòng)駕駛的前沿技術(shù)儲(chǔ)備?！蹲詣?dòng)駕駛安全第一白皮書(shū)》的基礎(chǔ)是寶馬提出的自動(dòng)駕駛安全部署的十二原則。我這里著重就這十二原則進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

首先是功能安全（冗余）的話(huà)題。在現(xiàn)在的車(chē)輛工程領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛了，主要是針對(duì)與安全相關(guān)的組件可能發(fā)生的失效進(jìn)行相應(yīng)的冗余設(shè)計(jì)，使總體的安全風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的水平。對(duì)于自動(dòng)駕駛車(chē)輛，相應(yīng)組件的數(shù)量和復(fù)雜程度都會(huì)有本質(zhì)的提升，當(dāng)其發(fā)生失效時(shí)，系統(tǒng)顯然應(yīng)該有相應(yīng)的補(bǔ)償機(jī)制，或者將駕駛權(quán)在保證充足時(shí)間的情況下進(jìn)行移交。

運(yùn)行設(shè)計(jì)域和安全層這兩點(diǎn)強(qiáng)調(diào)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在達(dá)到系統(tǒng)限制時(shí)的處理機(jī)制。我們都知道L3和L4的自動(dòng)駕駛功能是基于場(chǎng)景的，比如某一個(gè)L3的功能要求車(chē)輛必須在城市快速路的主路或是高速公路上，駕駛員必須在駕駛座上作為系統(tǒng)的后備，要求路面上不能有行人和自行車(chē)，天氣要晴朗等等。如果天空開(kāi)始下雨，顯然在天氣這個(gè)維度上就達(dá)到了系統(tǒng)限制，這時(shí)系統(tǒng)需要在保留足夠時(shí)間的情況下進(jìn)行駕駛權(quán)的移交。如果駕駛員不以規(guī)定的方式接收移交，系統(tǒng)應(yīng)該有相應(yīng)的最小化風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。安全層主要針對(duì)突發(fā)的情況，系統(tǒng)無(wú)法在保留充足時(shí)間的情況下移交，比如自動(dòng)駕駛系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中突然從中央隔離帶跳出一個(gè)行人，系統(tǒng)顯然需要有相應(yīng)的應(yīng)急機(jī)制，比如主動(dòng)制動(dòng)等。

交通中的行為這點(diǎn)非常好理解。首先自動(dòng)駕駛車(chē)輛的交通行為應(yīng)該非常容易被交通參與者理解和可預(yù)判。另外要遵守交通規(guī)則，尤其針對(duì)隱性的交通規(guī)則。這就需要開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證的本土化，將當(dāng)?shù)氐那闆r納入到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中去。

針對(duì)駕駛員責(zé)任這一點(diǎn)做一個(gè)略深入的介紹。我們都知道L3/L4的自動(dòng)駕駛是基于場(chǎng)景的，駕駛員責(zé)任在安全部署中是非常重要的一環(huán)。首先，系統(tǒng)應(yīng)該識(shí)別駕駛員不可接受的駕駛狀態(tài)。比如剛才提到L3的場(chǎng)景，要求駕駛員坐在駕駛座位上充當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)后備的角色，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到限制時(shí)，駕駛員應(yīng)該在一定時(shí)間范圍內(nèi)，通過(guò)系統(tǒng)發(fā)出的移交指令接收車(chē)輛的駕駛權(quán)。如果L3自動(dòng)駕駛功能啟動(dòng)后，駕駛員突然更換自己的座位到后排去，顯然這就是一個(gè)不可接受的駕駛狀態(tài)，系統(tǒng)應(yīng)該有相應(yīng)的機(jī)制予以識(shí)別與避免。另外系統(tǒng)應(yīng)該使駕駛員明晰自己所處的駕駛模式，是輔助還是自動(dòng)。最終目的是使駕駛員時(shí)刻了解自己與車(chē)輛之間的責(zé)任分配。

用L2和L3之間的區(qū)別比較容易闡述這一點(diǎn)。眾所周知L2是駕駛輔助系統(tǒng)，無(wú)論表面上看多么近似自動(dòng)駕駛，駕駛員始終是對(duì)駕駛負(fù)責(zé)的。而L3在特定場(chǎng)景下，車(chē)輛對(duì)駕駛負(fù)責(zé)。顯然在這兩種模式下，人與車(chē)輛之間的責(zé)任分配是有很大的區(qū)別。

風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)產(chǎn)生于人類(lèi)所認(rèn)知的人與車(chē)輛的責(zé)任分配，與實(shí)際場(chǎng)景或?qū)嶋H駕駛模式中所需要的人與車(chē)輛的責(zé)任分配產(chǎn)生偏差。比如還用剛才那個(gè)L3的例子，駕駛員駛?cè)氤鞘锌焖俾返闹髀肥擒?chē)輛可以實(shí)現(xiàn)L3，在輔路是L2，在不斷駛?cè)牒婉偝鲞^(guò)程中，很容易使駕駛員產(chǎn)生模式混亂。最差的情況是當(dāng)前狀況是L2，而駕駛員誤認(rèn)為是L3自動(dòng)駕駛，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。這時(shí)需要采取各種措施使認(rèn)知達(dá)到一致。這里有若干的措施例子，重點(diǎn)介紹一下合作轉(zhuǎn)向。

在當(dāng)前的技術(shù)水平下，使車(chē)輛在輔助模式下沿兩條車(chē)道線的中線循跡行駛技術(shù)上已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)了，但是寶馬認(rèn)為這種控制邏輯在輔助模式下會(huì)使駕駛員產(chǎn)生誤判，誤認(rèn)為車(chē)輛是自動(dòng)駕駛。寶馬的控制邏輯會(huì)允許車(chē)輛在輔助模式下在車(chē)道線的內(nèi)部有輕微的橫向的位移，以提醒駕駛員當(dāng)前依舊是輔助模式，既實(shí)現(xiàn)了“解放雙手”的功能，又在最大程度上保證了安全水平。

接下來(lái)是接管與移交。一方面是車(chē)輛發(fā)起的，一方面是駕駛員發(fā)起的。首先車(chē)輛發(fā)起的指令應(yīng)該是很容易被駕駛員理解的，另外如果駕駛員不以規(guī)定的方式接收這種移交，系統(tǒng)應(yīng)該有最小化風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。駕駛員發(fā)起的這方面，無(wú)論是輔助向自動(dòng)還是自動(dòng)向輔助，都需要所謂高置信度的明確意圖交互。

自動(dòng)化的影響也非常關(guān)鍵，但是很容易被忽略。主要是強(qiáng)調(diào)駕駛員在輔助模式或手動(dòng)模式下，受到之前自動(dòng)駕駛經(jīng)歷的影響。比如L3普及之后，有一兩個(gè)小時(shí)的長(zhǎng)途旅程，第一個(gè)小時(shí)在高速公路上，第二個(gè)小時(shí)在國(guó)道。在高速上是L3的自動(dòng)駕駛，駕駛員在駕駛座上玩手機(jī)或看視頻等等；第二個(gè)小時(shí)在國(guó)道上是輔助模式，需要駕駛員執(zhí)行其駕駛責(zé)任。這時(shí)駕駛員很容易受到之前一個(gè)小時(shí)有點(diǎn)“放飛自我”狀態(tài)的影響，讓他在第二個(gè)小時(shí)注意力沒(méi)有那么集中或者潛意識(shí)里認(rèn)為車(chē)輛可以做得更多等等。針對(duì)這方面也需要予以相應(yīng)設(shè)計(jì)。

下面對(duì)安全評(píng)價(jià)這一點(diǎn)做略微深度的介紹。寶馬采用多支柱的方法，綜合隨機(jī)交通的模擬仿真測(cè)試、試驗(yàn)場(chǎng)測(cè)試和開(kāi)放道路測(cè)試，一方面關(guān)注因?yàn)橐胱詣?dòng)駕駛和駕駛輔助系統(tǒng)所減少的安全風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是關(guān)注因?yàn)橐胨鼈冾~外增加的風(fēng)險(xiǎn)。比如剛才提到駕駛員在輔助模式下受到之前自動(dòng)駕駛經(jīng)歷的影響，或者駕駛員不以規(guī)定的方式接收移交，或者駕駛員對(duì)自己和機(jī)器的責(zé)任分工認(rèn)知不清晰等等。

開(kāi)放道路測(cè)試其中一小部分是道路運(yùn)行測(cè)試，這里舉一個(gè)例子。它針對(duì)的是已經(jīng)量產(chǎn)的車(chē)型，比如我們正在全球部署若干寶馬X5車(chē)型，上一批是7系這個(gè)車(chē)型。這些車(chē)會(huì)進(jìn)行一定量的改裝，把它們交給普通的客戶(hù)進(jìn)行日常的駕駛。在駕駛的過(guò)程中會(huì)收集超過(guò)一萬(wàn)條的車(chē)輛信號(hào)，同時(shí)疊加車(chē)內(nèi)和車(chē)外包括道路環(huán)境和駕駛員表情動(dòng)作等的視頻信息，另外疊加駕駛員的體征信息和訪談信息。這些數(shù)據(jù)會(huì)結(jié)合之前提到的高性能數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，對(duì)自動(dòng)駕駛和駕駛輔助系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化輸入，不斷擴(kuò)充場(chǎng)景庫(kù)，另外也執(zhí)行自然駕駛學(xué)習(xí)的功能。

接下來(lái)是數(shù)據(jù)記錄與信息安全。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)該記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)然在保證隱私條款的情況下，尤其是記錄新的場(chǎng)景或者是一些特殊事件，比如碰撞。信息安全顯然非常重要。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)無(wú)論是車(chē)輛端還是后臺(tái)端口的數(shù)量都會(huì)使惡意攻擊者產(chǎn)生濃厚的興趣，需要借鑒互聯(lián)網(wǎng)安全的機(jī)制，跨行業(yè)地共同保證安保性。

最后就是不可忽略的被動(dòng)安全話(huà)題。在可預(yù)見(jiàn)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，交通狀況會(huì)是一個(gè)混合交通的狀況，道路上會(huì)有自動(dòng)駕駛車(chē)輛和非自動(dòng)駕駛車(chē)輛共同參與，也就是說(shuō)事故依然是不可完全避免的?，F(xiàn)階段針對(duì)車(chē)輛被動(dòng)安全的設(shè)計(jì)是基于我們已知的碰撞場(chǎng)景，以及乘員對(duì)車(chē)內(nèi)空間的使用情況，比如一般家用車(chē)乘員都是朝向車(chē)輛行駛的方向乘坐的。在L3和L4不斷部署的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些我們現(xiàn)在未知的碰撞場(chǎng)景，比如自動(dòng)駕駛車(chē)輛與非自動(dòng)駕駛車(chē)輛的碰撞。另外尤其在L4以上的車(chē)輛中，乘員對(duì)車(chē)內(nèi)空間的使用情況會(huì)發(fā)生很大的變化，比如自動(dòng)駕駛系統(tǒng)啟動(dòng)后駕駛員可能調(diào)轉(zhuǎn)座位，面對(duì)后排成員進(jìn)行交流。顯然這些都對(duì)被動(dòng)安全提出了新的要求，在車(chē)輛開(kāi)發(fā)過(guò)程中肯定要予以關(guān)注。

以上就是我?guī)?lái)的自動(dòng)駕駛安全部署的十二條原則。如何在開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證中具體實(shí)施這些原則，《自動(dòng)駕駛安全第一白皮書(shū)》有進(jìn)一步描述，歡迎我們共同來(lái)探討。謝謝！