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自動泊車技術(shù)簡史 從人工智障變?nèi)斯ぶ悄?/h1>

2021-03-17 10:12:26 作者：黃恒樂

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】當(dāng)?shù)罔F入站后停歪了，屏蔽門擋住半個列車出口，被擠成沙丁魚的上下車乘客都會吐槽司機不會開車。

　　實際上，這次泊車是由電子系統(tǒng)進行監(jiān)控、運算、操作的，系統(tǒng)通過傳感器了解車輛的速度、位置、載荷并數(shù)字化控制其制動過程，只不過有時候精度并不如意罷了。但若換地鐵司機來開，誤差就大到?jīng)]邊了，門縫可能小到魯豫姐都擠不進去。

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　　因為古代農(nóng)業(yè)社會生產(chǎn)力落后，只有大富人家才坐擁馬匹與馬車。與農(nóng)家不同，自帶大型動物濃烈氣味的馬匹不會停泊到主人家隔壁（畢竟大宅子占地面積大），一般會在用木制或石制的拴馬樁固定在府邸大門附近。

　　有些石制拴馬樁比較豪華，上頭的方形石柱還雕刻有吉祥如意的祥瑞，一般是對應(yīng)其階級的神獸（雕龍會掉腦袋的）。

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　　1906年，英國傳奇女賽車手多蘿西·萊維（Dorothy Levitt）創(chuàng)造了女性駕駛者最高車速，并在1909年發(fā)布的《The Woman and The Car》一書中描述了使用化妝鏡觀察后方的方法。

　　看圖吧，Dorothy女神怎么可能離得開化妝鏡呢？

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　　以上是泊車小史，我們今天要聊更先進的自動泊車，因此必須從自動化定位技術(shù)的鼻祖?zhèn)冮_始說。

　　巡航導(dǎo)彈是最早的自動泊車技術(shù)的集大成者。筆者在此前文章中提到過，德軍的V1巡航導(dǎo)彈用陀螺儀、空速計、機械計時器、高度儀組成慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，工程師根據(jù)A/B兩地的地圖坐標(biāo)設(shè)定飛行方向和時間， 飛行夠預(yù)定時間后自動切斷油路，導(dǎo)彈失去動力掉下去，自動停入擬定的“泊位”——可能是某座倫敦建筑的屋頂。

　　當(dāng)然，這種離線式定位技術(shù)比較菜，有時候飛離目標(biāo)二三十公里最終轟掉一個小山包，山包上正吃草的英格蘭薩福克羊也沒理解到為什么吃個草都能被五雷轟頂。

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　　支線任務(wù)做完，我們現(xiàn)在回到主線上面來。

　　自動泊車技術(shù)分為兩大類，定義并不相同：

　　自動泊車系統(tǒng)（APS，Automated Parking System）

　　APS是一種自動泊車的空間結(jié)構(gòu)，利用自動升降機將車輛塞進狹窄的泊車位，大眾就比較喜歡用這種結(jié)構(gòu)來置放新生產(chǎn)出來的商品車。

　　在廣州遠洋大廈就有一套很老的APS，小時候看著老爸把車子開進一個泊位之后，下車離場，工作人員按動開始按鈕，下部轉(zhuǎn)盤就會旋轉(zhuǎn)90°之后，再用傳輸帶和升降機塞到地庫泊位中。取車時，反而行之即可。

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　　泊車輔助系統(tǒng)（PAS，Parking Assist System）

　　自動泊車輔助（APA，Auto Parking Assist）

　　遠程遙控泊車（RPA，Remote Parking Asist）

　　自動代客泊車（AVP，Automated Valet Parking）

　　以上幾種都是汽車自帶的自動泊車系統(tǒng)，車輛通過視覺與位置傳感器識別車位、計算路線，再通過PAS/APA/RPA/AVP完成泊車入位工作。

　　目前業(yè)界總把APS和以上四個混淆，算不上錯誤，只是概念分割不清。因此筆者寫一個前提：下文我們聊的自動泊車技術(shù)均指的是PAS/APA/RPA/AVP（車載的泊車輔助系統(tǒng)），而非APS（供車輛使用的空間）。

　　其中，我們最常用到的APA也分F-APA全自動泊車輔助和Semi-APA半自動泊車輔助。

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　　下面我們針對自動泊車技術(shù)的幾樣核心技術(shù)進行探討：

　　位置傳感器的作用是“讓系統(tǒng)知道車子在環(huán)境中的什么位置”，目前最常用的位置傳感器是“超聲波雷達”，聽起來很牛，其實就是倒車?yán)走_而已，去途虎300多塊能裝前后8個的……

　　因為這種小雷達的工作頻率高于20kHz（人耳聽覺上限），準(zhǔn)確來說是40kHz、48kHz、58kHz三選一，所以人耳是聽不到它們工作的，滴滴滴那個是倒車?yán)走_系統(tǒng)的蜂鳴器而已。

　　開過大型豪華車的朋友應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)，車子不止前后有雷達，兩側(cè)也有。你沒感受錯，前后的UPA倒車?yán)走_的工作范圍在0.15-2.5m之間（下圖白色），兩側(cè)的APA雷達則在0.3-5.0m（下圖藍色）之間，這兩種雷達在自動泊車系統(tǒng)中都是主要功臣。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=傳感器性能對比 雷達激光雷達攝像頭雷達
+
激光雷達
+
攝像頭物體識別良優(yōu)良優(yōu)物體分類差良優(yōu)優(yōu)識別范圍優(yōu)良良優(yōu)車道追蹤差差優(yōu)優(yōu)惡劣天氣
可靠性優(yōu)良差優(yōu)低亮環(huán)境
可靠性 優(yōu)優(yōu)良優(yōu)

　　可見，三種傳感器都有各自的優(yōu)勢和缺陷，三者結(jié)合之后才能揚長避短達到全優(yōu)，不過激光雷達當(dāng)前的成本嘛……目前已有萬元級的車規(guī)級激光雷達面市，不過相對于超聲波/毫米波雷達而言依然是個天價。

　　比如下圖筆者翻譯的四代A8，超聲波雷達、長距和中距毫米波雷達、激光雷達、攝像頭環(huán)環(huán)相扣，才打造出全球第一款L3自動駕駛量產(chǎn)車。造A8的團隊，從來不是成本核算優(yōu)先的團隊。

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　　視覺傳感器就是攝像頭，以前我們有車載的后視攝像頭，現(xiàn)在有很多車都裝載了全景攝像頭，與自動駕駛相關(guān)度最高的前置高清視攝像頭則分為單目、雙目、三目，目數(shù)越大就能覆蓋越多的焦段。

　　在自動泊車領(lǐng)域，單靠視覺方案是可以實現(xiàn)的，問題是攝像頭在惡劣天氣和低亮度環(huán)境中工作就很容易拉胯，必須配合超聲波雷達/毫米波雷達才能精準(zhǔn)定位。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=寶馬X5（G05）上就試過“即時定位與地圖構(gòu)建”技術(shù)（SLAM，Simultaneous Localization And Mapping）的基礎(chǔ)版本，用起來很方便。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=哈弗H6都裝備了SLAM原路返回功能（循跡倒車輔助），當(dāng)駕駛者錯誤駛?cè)胍粭l狹窄道路無法動彈時，一鍵即可原路返回，其中寶馬的原路返回可以執(zhí)行50m。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=奔馳S級也有類似的配置。AVP還分“提前學(xué)習(xí)”和“當(dāng)場學(xué)習(xí)”兩種，前者需要經(jīng)過SLAM系統(tǒng)訓(xùn)練之后（之前到過這進行地圖建模了）才能用，后者只需駕駛員開到停車場就可以離席，車子自己找車位泊入，從SAE分級來看屬于L4（法規(guī)是否允許那是另一回事）。

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　　百度Apollo項目近幾年在做自動駕駛技術(shù)研發(fā)，選的都是操縱機構(gòu)全有電動備份的車型，電控油門、電控轉(zhuǎn)向、電控制動、電控擋位都不能缺。

自動泊車技術(shù)簡史 從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=長安UNI-K也用上了同類技術(shù)。新一代奔馳S級W223和威馬W6這種更高階一些，人在車外就可以啟動自動駕駛系統(tǒng)，依靠超聲波/毫米波雷達和全景攝像頭泊入/泊出。

　　類似的還有蔚來全系，二代換電站終于配上了自動泊車技術(shù)（之前有硬件沒軟件），再也不用換電站工作人員倒車入庫之后再離車換電。之前筆者去體驗的時候一臉尷尬，說好的自動泊車呢？

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=動力類型其實并非直接相關(guān)。

　　廣州街頭上那么多文遠知行的自動駕駛汽車，用的不就是燒油的林肯。只要油門、轉(zhuǎn)向、制動、擋位這些機構(gòu)有電動備份就成，只有機械操縱機構(gòu)的話就“雞同鴨講”無法實現(xiàn)自動駕駛/自動泊車了。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=制動力分配EBD、防抱死制動ABS等等都要參與打工，ESP還會主動對某一個車輪進行制動來校正車輛實時重心。

　　除此之外，警告單元也要被集成到系統(tǒng)里面。如果自動泊車期間遇到突然侵入路徑的障礙物，自動泊車系統(tǒng)不僅要制動，還得通過蜂鳴器和燈光信號告訴駕駛者有程咬金。

D
 
地圖

　　上一篇《無人驅(qū)》我們聊到“荊軻刺秦王”典故中的燕國督亢地圖，在兩千多年前算得上高精度地圖了。哥倫布當(dāng)年用的航海地圖是瞎整的，結(jié)果這哥們憑著瞎畫圖、瞎計算、瞎猜測、瞎騙下屬的導(dǎo)航術(shù)找到了新大陸，完全就是運氣太好。

　　問題是現(xiàn)在我們行車可不能靠運氣好，自動泊車技術(shù)需要高精度地圖才能更好地完成任務(wù)。

　　高精度地圖不僅有更高精準(zhǔn)度的道路坐標(biāo)信息，還有每個車道的坡度、曲率、高程、航向、交通標(biāo)識，包括劃好的停車位等等多維信息。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=………………………………………………

　　上一篇《無人驅(qū)》我們聊了很多衛(wèi)星定位系統(tǒng)的事情，這一篇我們就不展開說了。之前立了一個Flag說是之后詳細聊北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，我先欠著。

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
系統(tǒng)北斗伽利略GlonassGPSIRNSSQZSS
擁有者中國歐盟俄羅斯美國印度日本
覆蓋面全球全球全球全球南亞東亞
編碼CDMACDMAFDMA
CDMA		CDMACDMACDMA
高度21150km23222km19130km20180km36000km32600km
39000km
繞地周期12.63h14.08h11.26h11.97h23.93h23.93h
Rev./S.day17/917/1017/8211
衛(wèi)星北斗3：
28顆運作
5顆在軌驗證		26顆工作
2顆備用
6顆將發(fā)射		24顆工作
1顆調(diào)試
1顆飛行試驗		30顆工作3 GEO
5 GSO MEO		4顆工作
7顆待發(fā)射
狀態(tài)運作中運作中運作中運作中運作中運作中
精準(zhǔn)度民用：3.6m
軍用：0.1m		民用：1.0m
​軍用：0.01m		2-4m0.3-5.0m民用：1.0m
​軍用：0.1m		民用：1.0m
​軍用：0.1m
系統(tǒng)北斗伽利略GlonassGPSNavICQZSS

　　自動泊車技術(shù)分為離線和在線，離線的冗余肯定比不過在線，因此依靠衛(wèi)星定位技術(shù)的自動泊車才是未來的主流方向。

　　但若真的沒有衛(wèi)星定位信號，比如在摩納哥那些底下九層的停車場呢，是不是當(dāng)?shù)赜绣X人們都得自己泊入車位呢？

　　并非如此。脫離了衛(wèi)星定位信號之后，我們還可以使用室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)有不少創(chuàng)業(yè)公司在做室內(nèi)高精度地圖，用的地位技術(shù)是GPS與藍牙結(jié)合的，比較常見的微定位技術(shù)是蘋果“必肯”（iBeacon）低功耗藍牙（BLE）通信功能。

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　　3G→4G→5G，中國短短十多年實現(xiàn)了通信的三步跳。

　　5G對于L4和L5等級的自動駕駛/自動泊車技術(shù)而言是必需品，因為只有5G信號的低時延、大帶寬、高可靠、低功率才能滿足智能汽車的通訊需求，因為L4/L5的實時信息量實在太大了。

　　歐美國家對中國5G技術(shù)進行封鎖，并非只是針對3C電子領(lǐng)域，而是5G信號牽扯到汽車工業(yè)這個第二產(chǎn)業(yè)巨頭。未來智能汽車將是發(fā)達工業(yè)國壟斷的行業(yè)，只有這些工業(yè)巨頭才有能力承包重工業(yè)、芯片、5G/6G、自動駕駛/無人駕駛、衛(wèi)星定位技術(shù)的全套研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)。

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算法

　　算法是整套自動泊車系統(tǒng)中的重要部分，它是APA的決策機構(gòu)，決定了系統(tǒng)最終能成還是不能成。自動泊車技術(shù)作為車企的核心科技，算法都是高度保密的，傳感器則可在外進行采購。

　　一般而言，泊車入位有三種主要場景：

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=林肯MKZ、廣汽傳祺GE3開發(fā)者版、雷克薩斯RX450h和WEY VV6等等。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=

算力

　　“芯片荒”最近弄得很多智能汽車停產(chǎn)，此前的芯片制裁也讓中國企業(yè)終于重視芯片自產(chǎn)能力來了。

　　目前智能汽車有幾個算力強悍的角色：

　　第一個必須說特斯拉，自動駕駛領(lǐng)域的王者，最新的FSD芯片是特斯拉自己研發(fā)的。這款Hardware 3.0可以達到144TOPS，每秒144萬億次計算極為彪悍。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=蔚來eT7，蔚來宣稱可以達到1016TOPS，網(wǎng)上馬上有人說買eT7來挖礦，薅換電站羊毛的話，很快就能回本。（當(dāng)然，期貨車還沒量產(chǎn)就遇到礦難了，哈哈哈哈哈）

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=小鵬P7之前也展示過研發(fā)的L3泊車技術(shù)（算力倒不怎么強），環(huán)境適應(yīng)性還不錯，不過因為法規(guī)限制因此駕駛者必須在車內(nèi)進行監(jiān)控。

　　當(dāng)然，螳螂捕蟬黃雀在后，英偉達Ampere架構(gòu)的新品，據(jù)稱未來可以一直兼容到L5級別自動駕駛，提供2000萬億次的算力，也就是2000TOPS。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=Polestar 2的ADAS能耗5W算力10TOPS，XC90的L2+自動駕駛能耗45W算力（9倍）200TOPS（20倍），未來的L2要去到能耗800W（160倍）算力2000TOPS（200倍）。

　　如此看來，L5算力的功率消耗是驚人的，如果電池能量密度上不去，一切都白搭。

 
自動泊車技術(shù)的未來

　　說了這么多，這期《無人驅(qū)》已經(jīng)到尾聲了。我們照常進行一些觀點延展，說說自動泊車技術(shù)的未來會是怎樣的：

A
 
車輛與場地的聯(lián)動（通訊）

　　目前不少中高端車型都有離線型的自動泊車技術(shù)（實際上衛(wèi)星定位技術(shù)的精度并未達到需求），我們只能坐在車上等待系統(tǒng)響應(yīng)，并隨時準(zhǔn)備接管。

　　更完善的自動泊車技術(shù)應(yīng)該是在線型的，可以自助到達泊車位，又能通過車主的召喚自助行駛到面前。

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全場景的高兼容性

　　想要完全無人化，必須實現(xiàn)全場景的高兼容性。或許你也發(fā)現(xiàn)了SAE規(guī)則下的L4與L5比較類似（我再放一次辛苦做的圖），其實兩者的最大區(qū)別就在于“特殊情況除外”和“無特殊情況”。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=

實現(xiàn)無線充電

　　無線充電功能聊了很久，目前因為成本、功率、可靠性問題，一直未能在量產(chǎn)車上得到呈現(xiàn)。

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法規(guī)與倫理

　　最后說兩項最尷尬的，那就是法律法規(guī)和倫理道德的問題。

　　在法律法規(guī)層面，L3自動駕駛不是閉環(huán)，目前智能汽車企業(yè)們都避而不談，L4是一個全新的賽道，但實現(xiàn)難度很高，我們也在等待ZF明確L3、L4、L5在現(xiàn)實交通生活中究竟是怎樣的法律地位。

　　舉個例子，在由前方貨車遮擋的盲區(qū)中，有一個小孩從貨車車頭向左躥出（俗稱“鬼探頭”），被貨車左后方的轎車碰撞死亡。無論這臺轎車是人類駕駛還是自動駕駛，都不可能避免這次事故。當(dāng)人類駕駛時，這位無辜的肇事者遭殃了；當(dāng)處在自動駕駛過程中，哪個廠商愿意為此埋單呢？

　　在倫理道德層面，問題很復(fù)雜。比如說前方碰撞無法避免，左邊是一個小孩，右邊是五名匪徒（視覺傳感器聯(lián)網(wǎng)判定），那么自動駕駛汽車會怎么選擇？撞小孩當(dāng)然不好，但不經(jīng)審判令五名匪徒致死也是不合法不合理的。

自動泊車技術(shù)：從人工智障變?nèi)斯ぶ悄? class=（文：太平洋汽車網(wǎng) 黃恒樂）

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