下面我们有请下一位演讲嘉宾,来自于长安大学中国移动联合实验室的副主任,徐志刚徐教授,演讲的题目是自动驾驶与车联网测试评价技术,有请!
徐志刚:非常感谢天津中汽中心邀请我们来分享一下我们长安大学做的一些工作。
我的报告分为4个部分,首先我介绍一下我们长安大学的CUCVIS的测试厂,然后想再讲一下如何进行网联汽车的测试和自动汽车的测试,我们再探讨一下我们会有哪些机会和挑战?
首先简单介绍一下长安大学CU CVIS测试厂,它是基于大学的研究机构,有点像MCT或者美国的实验室,主要从事前沿的智能交通的研究。这个试验场的面积是MCT的2倍,73亿亩,在上面覆盖了5种通讯网络,大家想到的通讯方式在我们测试上都有布置,像4G、wifi等,美国的标准,还有我们国家自己的标准,可以说我们这个试验场是全世界上通讯系统最完整的一个平台。除此之外,我们试验厂上还布置了一个超宽带高精度定位系统,可以记录GPS和北斗的定位评价,我们还在上面装了很多交通设施。
这个是我们实验场布置的通信系统的天线,还有机柜,我们把整个系统都集成在一起了,把无线、有线、光纤系统都集成到机房里面,可以实现网联汽车在不同的通讯模式上进行互联互通的模式。我们在试验场布置了非常密的定位,沿路都是定位基站,它就可以实现车辆在这种区域内非常高精度的定位,就可以对其他的定位系统进行一个评价。我们知道定位是车联网里面非常基础的功能,同时这个道路上还有各式各样的道路,像爬坡、比利时路、涉水路、各式各样的的路面,我们可以模拟极限工况挑战下的网联汽车和无人汽车的性能。
我们上面有各种各样的交通设施,我们这个并没有像上海汽车城这样做很多具体的场景,我们做了一些基本的,我们对不同的(英文)可以进行不同的组合。我们想仿真什么样的场景就可以立即进行一个组合。同时我们自己还开发了5辆(英文),我们可以进行我们自己车辆的测试,这样可以总结出来很多测试的方法。与此同时,我们为了加速我们的测试,我们还在我们的室内做了这样的一个测试台架,在这上面用一些小车模拟网联汽车和自动车,我们把这上面做出来的一些算法移植到真车上面去,这样可以缩短在实际道路上做测试的时间,就是说在控制系统还有通讯系统的调试都可以极大的缩短时间。我们知道在野外进行调试是很费时费力的,所以我们试验场可以开展网联车性能测试、无人车、甚至自行车以及各种网联汽车创新产品的测试。像厂家开发的车联网的终端,雷达、好米波都可以在我们试验场进行测试。甚至我们还可以做一些高端的交通流理论的研究,比如说我们研究混合条件下,有人驾驶的和不同渗透率条件下交通流的变化,我们和国外的合作者在发表一些高的论文。
这个试验场得到了很多来自于中央和地方政府的资助,我们也获得了很多专利,开展了广泛的合作研究,一些教授都来过我们现场做过研究。在这个试验场的基础上,中国移动看见我们试验场之后,就联合清华大学和长安大学,还有中国移动,成立了一个我们国家第一个关于车联网方面的教育部重点实验室,我是实验室的副主任,可以跟大家分享很多我们的经验。我们在教育部重点实验室的基础上,成立了创新联盟,这个创新联盟跟其他的创新联盟也不一样,跟汽车工业学会的联盟也不一样,我们主要侧重于测试的技术,有很多企业、大学,还有研究所,我们整合了交通部,还有下面的4个研究所,以及中国移动,还有我们的一些IT巨头,像大堂、中心,还有东软都进入我们的测试场,我们可以给他提供免费的,或者是低成本的测试资源和平台,希望共同的促进中国网联汽车和无人车的测试技术的发展。
我们长期的愿景是,我们想把我们的CU CVIS建成未来智能化的公路,在公路上有各种各样的(英文),然后就可以做一个close的测试环境,这是我的一个目标。第二个就是我们想开展一些前沿的工作,就是说我们可能大学主要要注重于未来的研究,我们产生一些新的想法。第三个我们将来要把这个资源对社会开放,开展一些联合的研究,最后一个就是我们的长期愿景是,我们要产生越来越多的这种智能化的,绿色的,可持续的交通系统,为我们的下一代,我们的孩子们,这样的话我们有很多很多原来都是一些,像CACCR,自动巡航控制,红绿灯的控制,原来都是教授们的想法,慢慢的都变成了现实。我们也是想,在我们的试验场上能产生很多的(英文),将来可以为我们的孩子提供更好的交通环境。
再介绍一下我们是怎么样对网联汽车进行测试的,我们网联汽车的测试主要是从技术的角度上有4个性能,它的安全性和稳定性、运行效率还有灵活性。从管理的角度上,它必须要接受用户的认可,还要与现有的系统能够良好的衔接,它要有一个比较高的市场准入,第四个我们还要推动行业的技术进步。我们要允许一些新的技术进入测试的环节,不能因为它会带来安全的问题而长期的禁止新技术。基于这几个原则,我们就设计了4种类型的测试,一种是实验室基本的元器件的测试,分析模型、现场实验的测试,最后叫大自然实验,我们设计各种恶劣的天气,对网联汽车和无人汽车进行极限条件的测试。这4种类型,我们也提出了4个步骤,叫做员工的测试,压力测试、场景应用测试、上路测试等等。刚才几位专家多讲得非常细致了,我就不再深入展开讲了。
这是我们进行网络性能的测试,这是4GLTE的,它在不同的网络优化布局,它的丢包率延时,传输速率都有所不同。未来车联网的布局需要一个很严格的测试,必须要保证我们的车辆时刻能够连上网。我们还对中国的4GLTE和美国的DSRC的标准进行了对比测试,它们各有优胜劣汰的,下一步我们还将进行LTE-V的测试。同时我们还在我们园区里面对WIFI的布置和它信号强度的测试,以及车辆定位性能的测试,比如说不同厂家的GPS、北斗系统,它的精度在有干扰和无干扰的情况下,定位精度的性能如何。它连上卫星的时间、长短是怎么样的,都有一个定量的评价标准。
最后在我们的试验场上组合出各种各样的测试场景,有34个与安全相关的,11个与非安全相关的,8个是潜在的,可以获得安全的,可以进行安全收益的测试场景。我们把它又分为了近期可以实现的20个和中期的19个场景,以及6个远期的场景,这个在很多报告里面都有提到。这里我们有个视频,我们是有一个网联汽车的红绿灯穿行这样的一个视频,请工作人员快速的播放一下。(播放视频)这个实验室是干什么的呢?我们在我们的Tasstruk上面有4个红绿灯,红绿灯时间是固定的,我们的无人车可以在整个truk上对速度进行优化,让车辆始终是通过红绿灯的时候都是绿灯。比如前方现在是红灯,车就会自动的控制它的速度,让它在绿灯的时候通行。我们做了很长时间的测试,所有的红绿灯它过的时候都是绿的,这两个测试没有人驾驶的,完全是全自动的。前面一辆车是简易式的制动,是4G传感器进行车道保持。后面是比较复杂的无人驾驶,用了激光雷达,通过我们的绿灯它已经是绿色的了。这有个很陡的斜坡,对车辆也是有很高的要求。这个车现在是红的,自动收到这个信息之后,优化它的速度,当绿色的时候,它就可以快速的通行了。
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第三部分讲如何进行无人车的测试,我们知道为什么要对无人车测试,现在大家已经形成了一个一致的共识了,因为最近在做测试的过程中,无论是谷歌还是特斯拉,还是uber都发生了比较严重的事故,特斯拉无人车都发生了死亡的事件,大家一下子对无人车的热度降温了,变得比较理性了。而且在恶劣天气下,像雨天和雪天,对我们的传感器也是有重大的挑战,这种条件下,我们的无人车能不能工作,现在公众是持怀疑态度的。还有信息,就是说网络攻击大家也听到这方面的报道,就是说无人车被人操控了,或者被破解了。传统的,我们是不是可以从一些传统的测试方法里面找一些经验来做,我们看一下,在我们中国每一个城市都有很多个汽车检测站,通过室内的台架对汽车的自动性能、排放性能、安全性能进行了测试。虽然大家都对这种测试方法有点疑虑,但是就是这样的系统保证了中国2亿辆车辆还基本能安全的在道路上行使。
台架车通常用一些滚筒让汽车在台架上模拟行使,通过加装一些传感器获取车辆各种各样的输出,车速、转向、排放,对它进行标准化的评价,这样可以缩短测试的流程。我们长安大学在这方面有将近30年的研究积累,长期的从事这种车辆测试的台架,这个是我们在2007年开发了一墙之隔用来在室内测试ABS效果的台架,可以模拟,在台架上4个轮子模拟不同的道路附着系数,模拟冰雪、沥青、混凝土路面,可以在急刹车的情况下,测试它车辆的稳定性。我们也参与了很多国家标准的制订,关于汽车室内检测,也获得了两项国家科技进步奖,在中国这个是比较难一点的,获国家的奖。还有一种测试方法是无人车比赛,来自于美国军方的模式,它就是设置很多任务让无人车去完成,然后对完成的情况进行综合的打分,最后排出12345678名,这样就可以知道无人车的性能。我们中国也有类似的比赛,这是原来国家基金委资助的,现在中国天津企业中心也正在筹划4G的汽车比赛。我们去年参加这个比赛有两个场景,一个是高速公路场景,一个是城市道路场景,上面设置了各种各样的障碍,比如交叉口的通行,还有一个四部车辆的绕行,还有行人避撞等功能,还有交通标志的识别,以及与前方车辆的避撞,有将近25个项目。完成这25个项目之后,通过你完成的项目减去你失败的项目,再除以总时间就可以得到一个排名。
这里有个视频,请大家看一下,是长安大学无人车的视频。(播放视频》,在一开始就有一个快速的(英文),刚才那个行人不是测试的,这是很危险的。还有红绿灯的识别,因为时间关系,我把它加速。再前面我们有一个吊着的假人,他会过来,无人车要识别出假人,然后通过。最后有一个测试,我们叫做特斯拉测试,如果这个无人车前面有一个大货,它的车压又是白色的,又是逆光的情况下会不会撞上大货车,而且在隧道里面的情况,工况非常复杂,幸运的是我们这辆车通过了这样的测试。这里又有一个假人,最后我们要看一下我们所谓的叫做特斯拉测试的一个场景,大家看一下,我们做了一个模拟的隧道,模拟了一个大卡车的车箱,而且是移动的,逆光非常强,对我们的传感器和控制算法是一个极大的考验,但是我们的无人车通过了测试,我们当时都感到惊讶,所以我们不要小看机器的智能。
第四种方法是道路测试,谷歌还有特斯拉他们都是通过在各种各样恶劣的场景下进行测试,但是这种测试方法得到了很多研究机构的质疑。最著名的是蓝德(音)质疑,蓝德公司认为这种道路测试是无法进行的,当时我们Tass的CEO跟我们也说了这个问题。长安大学提出了金字塔的模型,从员工的测试,再就是封闭实验场的测试,再就是虚拟现实的智能测试,以及随机的道路抽样测试,最后一个是我们的用户培训测试,这个是非常关键的。因为我们的无人车如果发生了事故,我们的驾驶员如果不能冷静的处理相关的事情之后,他会带来更大的灾难,所以我们要对乘客有一个系统的培训,以及法律上的培训,这是我们提出来所谓的金字塔模型。
现在我们还做了一个非常重要的工作,我们在室内又开发了一种针对无人车的试验台,我们这个试验台跟传统的不一样,前面的轮胎脚是可以旋转的。我可以模拟很多虚拟现实的场景,刚才Tass也讲过,就是说弯道、碰撞,把这个场景再通过电信号输给无人车,再通过台架测试无人车各种动作是否敏捷的执行了,这样的测试系统我们已经完成了,现在正在紧张的调试阶段,我们的机械部分我昨天来的时候已经安装完毕,现在正在紧张调试。这里面有很多难点,我们采集的视频信号,还有雷达信号,你必须要对它进行坐标的转换才能够输到无人车里面,当我们的无人车如果没有按照采集的轨迹,它之间是有一个视角变换的,我们要把这个进行算法,能够让无人车在动的时候可以和虚拟系统有比较好的交互作用。这里面也有一些软件在环的仿真,我们要建立我们车辆动力学模型。当我们车辆在加速、减速的时候也要让我们的VR系统,也要适应它,它们两个之间是相互交互的东西,是非常复杂的一个系统,也是正在开发之中。
最后我们完成了所有的测试之后,再随机的抽样,找一些比较典型的道路进行测试。这样就像一个运动员,你又对他进行体检,又对他进行铁人三项,最后真正踢一场球,这样的球员有没有价值,有没有能力就可以出来了。
最后我们还要进行标准方面的探讨,我们的实验室要出来三个标准,一个是关于网联汽车的测试标准,一个是无人车道路测试的标准,还有是无人车室内台架测试的标准,这里面也有具体的方法,刚才万处长讲得非常详细,这个标准是他们处理的。
关于标准有四点思考,标准应该是多方参与的,不应该是单独的工业企业和政府,它应该是政府、企业、研究机构共同参与的东西。第二它应该是循序渐进的,我们不能说今天就把标准弄出来,大家不承认你这个标准是没有意义的。第三我们的标准必须要有很强的可操作性,如果标准写得很好,没办法操作也是不行的。第四我们要促进新技术的发展,我们不能因为新技术会带来风险,我们就阻碍新技术,这个是不行的,因为现在有好多公司起草标准不是为了这个行业的发展,而是为了他自己企业的产品占领市场,有时候是阻碍新技术发展的。
最后总结一下,在我们国家,网联汽车有很多机遇,我觉得现在甚至跟欧美国家相比,都已经非常接近了。但是我们也遇到了很多挑战,第一个挑战我们要尽快将网联车、无人车的定义标准架构统一,这样大家才有交流的语言。第二网联汽车、无人车部分车的数据希望能够尽快共享,在无人车测试上,有一个平台,把很多数据共享了,供大家研究,将来我们也会对外共享。第三我们要从理论上证明各种测试方法的可靠性和正确性。第四要避免研究工作的同质化,不要做重复的工作。最后信息安全测试也是将会成为研究的重点,谢谢大家!
秦孔建:感谢徐教授跟我们做了针对长安大学,我们智能网联车方面开展的工作,做了精彩的介绍。应该说长安大学做了很多很有价值的,基础性的研究工作,对我们标准体系的建设,从他们多年测试技术方面的研究提供了很大的支持。