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40頁報告看懂福特自動駕駛!竟給無人車配了「老師」

2021-06-25知識

車東西(公眾號:chedongxi)

作者 | 克克

編輯 | 曉寒

百年福特在自動駕駛領域做了啥?福特自己幫你解答了!

近日,福特釋出了名為【A Matter of Trust 2.0】的自動駕駛發展報告(以下簡稱【報告】2.0)。這次報告詳細總結了福特從涉足自動駕駛領域開始至今於科技和營運層面取得的成果。

該報告長達40多頁,內部涉及福特研發自動駕駛技術的理念、做法、落地營運規劃,以及最新一代自動駕駛車輛的相信技術配置,看懂了這份報告,幾乎就弄懂了福特在自動駕駛領域的核心打法。

報告指出,無人化和共享化的交通工具在一定程度上能緩解道路擁堵問題。而在新冠疫情期間,無人配送車或Robotaxi又恰好能滿足人們對於少與人接觸的需求。

本來,福特在技術和產品領域已經取得了階段性的進展,預計在2021年他們的自動駕駛車輛就會投入營運。受疫情影響,福特不得不投入營運的時間推遲到2022年,但是福特對車輛的升級可沒有被推遲。

即將推出的新一代自動駕駛車輛是和福特和Argo AI合作的結晶,這種車以混動版Escape為基礎,屬於緊湊級SUV,搭載多個雷達、雷射雷達和網路攝影機,傳感器探測範圍覆蓋車身周圍360度,雷射雷達最遠探測距離為400公尺。

為了讓傳感器更好地工作,福特還為車輛安裝了傳感器自動清洗裝置、高容量電池和電池的液冷冷卻系統。

除了車本身,福特還為道路安全和城市交通生態操碎了心。報告指出,福特為每輛自動駕駛測試車都配備了兩位安全員,其中一位安全員會作為「老師」教AI學得更好更快;福特還為車輛安裝了訊號燈帶系統,燈帶能夠透過一定的亮燈方式向外界傳遞資訊。

不僅如此,福特還開發了可供叫車軟體使用的雲平台、路端協同感知元件、交通資訊數據管理平台,甚至還開了一家電動自由車共享公司。

下面是【報告】2.0的詳細內容。

一、福特欲構建城市交通新生態 已在六市測試無人車

福特表示,大面積交通擁堵頻繁出現在各大城市,一定程度上是因為私家車過多、每輛車上座率低。為了緩解交通擁堵帶來的時間浪費和環境汙染,福特認為應該大力推行汽車共享化。

另一方面,新冠疫情爆發之後,雖然人們居家隔離的時間更多了、用車機會更少了,對快遞、外賣這樣物流服務依賴更強了,卻難免要擔心送貨小哥是感染者。不得不出門時,人們都希望自己能乘坐沒有被其他人「汙染」過的、幹凈衛生的車輛。

自動駕駛車輛非常適合作為末端配送車,幫人們完成快遞、外賣的配送。而結合了共享化和無人化的車輛恰好就是Robotaxi。

其實,福特早在2009年就意識到了自動駕駛技術有著廣闊的發展前景,並基於混動版蒙迪歐駕駛車輛的公共道路測試。

2012年推出的混動版蒙迪歐自動駕駛測試車

隨後,福特在2015年拿到了加州帕洛阿托進行自動駕駛車輛測試的授權,並在那裏設立了研發與創新中心。

2017年,福特在Robotaxi和無人配送領域都邁出了堅實地一步。一方面,他們與自動駕駛科技公司Argo AI達成了合作協定,共同研發自動駕駛出租車。另一方面,他們也與多美樂披薩店和Lyft展開了合作,共同推進自動駕駛技術在物流配送領域的落地。

如果說2017年是福特廣交朋友的一年,那2018年就是他們快速擴張的一年。這一年,福特在佛羅裏達邁阿密和華盛頓特區都開展了自動駕駛車輛的測試,又與Postmates和沃爾瑪展開了合作,進一步完善自動駕駛技術在物流配送領域的套用。

也是在這一年,福特雄心勃勃地釋出了名為【A Matter of Trust】的自動駕駛自動駕駛發展報告,展示了福特在自動駕駛領域取得的成果,並提出了希望將自動駕駛技術發揚光大的願景。

從2019年開始,福特與Argo AI合作打造了效能更好的新一代自動駕駛車輛,又在得州奧斯丁開展了自動駕駛車輛測試。

原定2021年投入營運的新一代混動版Escape自動駕駛測試車

算上之前的城市,福特已經在佛羅裏達邁阿密、得州奧斯丁、華盛頓特區、底特律邁阿密、加州帕洛阿托和賓州匹茲堡這六大城市都展開了自動駕駛車輛測試,是行業中測試網路覆蓋面最廣的廠商之一。

覆蓋廣泛的測試網路能帶來海量的行駛數據,有利於研發團隊快速提升自動駕駛車輛的演算法完善度。雄心勃勃的福特相信,只要上述城市的測試都進展順利,2021年他們的Robotaxi就能開始商業化營運。

可惜受到新冠疫情的影響,福特宣布Robotaxi的商業化營運不得不推遲到2022年。

二、200公尺內無死角 傳感器臟了可自洗

那麽,被福特寄予厚望的新一代自動駕駛測試車是什麽樣子的呢?

這輛車基於混動型福特(銳際)打造,自動駕駛系統由Argo AI主導研發,其感知系統用到了Argo AI提供的新式傳感器。福特官方在報告中只提到了傳感器的種類,並沒有給出每種傳感器的數量。車東西經過統計發現,這款車可能的感知系統可能包括以下裝置:

公釐波雷達:進氣格柵下方2個,前輪翼子板處左右各2個共4個,車頂1個,後擾流板內部左右各1個共2個,合計約9個。

短程雷射雷達:與近距離廣角網路攝影機協同工作,前輪進風口處左右各1組,後擾流板內部中央1組,共計約3組。

長程雷射雷達:車頂處1個。

遠距離長焦網路攝影機:車頂處共6個。

麥克風:約5個。

新一代測試車的傳感器配置

以上是車東西是基於圖片標註分析得到的傳感器配置情況。很遺憾福特官方並沒有在報告中寫明每種傳感器的數量,所以分寫結果可能與實際情況有出入。

不管具體某種傳感器的數量到底是多少,根據Argo AI提供的資訊,這款車的近距離廣角雷達探測距離約10公尺,遠距離長焦網路攝影機探測距離約200公尺;短程雷射雷達探測距離約25公尺,長程雷射雷達探測範圍超過250公尺;程公釐波雷達探測距離約為100公尺,長程公釐波雷達探測距離也超過250公尺。

新一代測試車的感知系統覆蓋範圍

這款車的傳感器不僅種類多,而且數量也不少,還都被布置在了比較合理的位置。也就是說,整套感知系統能做到車身周圍360度覆蓋。而且,在車身方圓200公尺內的任何方向上,都有至少兩種不同的傳感器負責感知環境。

值得指出的是,布置在車頂上的唯一一顆遠端雷射雷達是Argo AI研發的最新產品,它是一種128線雷射雷達,擁有更高分辨率,可實作360度全景掃描,最遠探測距離為400公尺。

頂端呈亮藍色的部件就是遠端雷射雷達,最遠探測距離400公尺

在提高感知系統整體技術含量的同時,福特也沒有忘記做好車輛整體的硬體基礎。

打好基礎的第一步是為傳感器配備清洗裝置。當一個或幾個傳感器臟了,它傳回的數據便會顯得不那麽「正常」。不正常數據會被帶入一套特殊的演算法,系統執行過這個演算法後就會知道那些傳感器臟了。隨後,清洗裝置會透過細小的噴嘴往臟掉的傳感器上噴灑清洗液。清潔完畢後,微小的噴射嘴會噴出空氣,快速把傳感器外表面吹幹。

傳感器清洗裝置

為了讓清洗裝置更好地發揮作用,福特還在網路攝影機鏡片、雷達收發視窗等關鍵位置上采用了卻水性塗層。有清洗裝置和塗層,不管車輛遇到塵土、植物枝葉、昆蟲屍體還是什麽,傳感器都很難因為外部被覆蓋而無法感知外界資訊。

打好基礎的第二步是改善整車的供電系統和冷卻系統。福特為這款車安裝了一塊容量非常大的電池,大到足以滿足自動駕駛系統長時間工作的需要,也能為車輛動力系統提供一部份電能,進一步降低這輛油電混合動力車型的油耗。為了讓這塊電池更好地工作,福特還為它設計了一套液冷冷卻系統,盡可能地讓它工作在合適的溫度下。

可能有人會問,福特為何不采用純電車輛座位自動駕駛測試車呢?福特給出的答復是,目前汽車行業動力電池的效能還不夠好,純電車型的續航、補能速度還是硬傷,成本也降不下來。福特最終還是要推行純電車輛的,但目前來看使用混動車型效費比更高。

何況,福特現有的產品線中就有Escape的混動車型。它是2020年才推出的新款緊湊型SUV,有著較高的設計、材質、工藝水平,動力、操控、舒適、安全性等效能都不落伍。而且,作為緊湊型SUV的它有著不大不小的尺寸,一般情況下載人拉貨都能勝任。綜上所述,福特認為目前自己旗下最適合被改造為自動駕駛車輛的就是它。

三、雙安全員讓AI學得快 訊號燈條能向外傳遞資訊

當特斯拉忙著砍掉任何行駛的雷達時,福特卻在忙著堆砌傳感器的種類和數量。且不論特斯拉的純視覺方案是否安全,至少在業內不少人習慣了環境感知系統包括雷達的今天,福特這套傳感器布局確實算是誠意滿滿。

福特甚至為這套系統安裝了數個麥克風,這樣的做法在自動駕駛領域可不多見。難道福特指望自動駕駛系統透過聽取人們交談判斷其行為意圖?

這種做法或許顯得有些無厘頭,但也確實體現了福特對於安全性的重視。

福特對安全性的重視還體現在對AI的訓練方式上。以特斯拉為例,他們為了把海量數據餵給AI,除了讓自家團隊進行測試外,一方面是從車主那裏調取行駛數據,一方面是建立了專門的訓練場Dojo讓AI不停地學。其他廠商則往往是拉著測試車天南海北地跑,透過堆積測試裏程提高數據獲取量。

而福特的做法與以上兩種方式都稍有不同,他們為每輛測試車都配備了兩個安全員。其中一位安全員作為「司機」隨時準備接管駕駛,另一位安全員則作為「老師」,抱著台電腦與AI「面對面」交流,指導AI學習人類如何駕駛。

福特要求每輛測試車必須有兩個安全員

福特認為,他們一向把駕乘者和所有道路使用者的生命財產安全視為無價之寶,所以不會把民眾當「小白鼠」。如果行車數據的量已經很難再提升了,那就透過更直接的人工引導來讓AI學得更快。

福特表示,兩位安全員都是經過嚴格的訓練並透過考核才能上崗的,他們都對駕駛、交規和自動駕駛科技有著較深的了解。當「司機」意識到不得不接管而操縱了方向盤、踏板、按鈕等部位時,「老師」會立刻告訴AI應該怎麽學,如果AI學錯了便會得到「老師」的糾正。

而且,「司機」和「老師」之間也可以隨時交流、統一意見,降低了AI因為只聽信一家之言而「學歪了」的可能性。

福特甚至還為車外行人的安全操碎了心。以前,車外行人預判往往只能透過速度、方位、轉向燈幸好等資訊判斷一輛車的走勢,遇到素質差的司機不打轉向燈,人就更很難預判車輛的行駛方式。

而福特為他們的自動駕駛車輛安裝了一套訊號燈條系統,燈條就布置在車內前擋風玻璃頂部,行人在看向擋風玻璃的時候很容易就能看到燈條。

燈帶被布置在很容易被外界看到的位置

燈條會透過不同的閃光方式向車外行人傳遞資訊。比如,當燈條的每一格都長亮時代表這輛車正處於自動駕駛狀態;當車輛即將或已經開始制軔甚至剎停時中間燈格都會熄滅,只留最外側的兩個燈格亮著。隨後,最外側到最中間的燈格會依次亮起再熄滅,在外界行人看來,亮著的燈格會從兩側向中間靠攏。

如果這輛車準備去接送什麽人,那麽當車輛處於停止狀態時,最外側到最中間的兩個燈格會依次熄滅,在外界行人看來就像是在倒計時一樣。當所有燈都熄滅時意味著人已經成功上車或下車,自動駕駛車輛即將再次開始行駛。

如果停車過程中,有行人恰好在車輛前方一定範圍內橫穿馬路,那麽所有燈格都會熄滅,只有行人正對著的那個燈格會保持長亮。當行人走到正對著另一個燈格的位置時這個燈格就會長亮,前一個長亮燈格便會熄滅。從外部看來,燈條上會有一個亮點跟著這個行人「走」。

燈帶的幾種訊號及其含義

福特還表示未來將提供更多種亮燈方式,讓燈帶能向外界傳遞更多、更復雜資訊。遺憾的是,如果福特不去專門向民眾宣傳燈條每種亮法到底什麽意思,或許人們並不能很快、很準確地理解燈條傳達的資訊。但是,至少福特想到了這一點並去做了,終究會一部份人能看懂燈條,也能看懂福特的良苦用心。

在盡可能提升車輛安全性後,福特還希望自動駕駛車輛的體驗更方便。為此,福特設計了一款名為TaaS的軟體平台。TaaS全稱為
Transportation-as-a-Service,這種平台以雲端為基礎,能夠提供諸如車輛位置、行程安排、改道、預計到達剩余時間等資訊。目前,福特官方的出行軟體Ford Mobility是一定可以利用這個平台的,未來可能會有更多的套用軟體能夠用到這個平台。

福特的野心還不止於提高自動駕駛技術在城市交通的滲透率,他們還要帶頭改善城市交通生態。

福特推出了一種名為Smart Node的路端感知系統。這套系統的感知元件包括公釐波雷達、雷射雷達和網路攝影機,能夠收集視覺、車流量等多種資訊,這些資訊能夠幫助指引自動駕駛車輛行駛。

Smart Node能夠幫助搭建車路協同網路

福特甚至還打起了汽車以外的主意。比如,福特旗下擁有一家名為Spin的公司,專門為人們提供共享電動自由車。

此外,福特還開發了一種名叫StreetLight Data Platform的數據平台,人們可以登陸這個平台並啟用Safety Insights platform tool工具來獲取某個區域的交通事故數據、交通流量變化等資訊,而交通管理者可以透過這些資訊來了解甚至預測某個區域的交通狀況。

結語:福特要做負責任的自動駕駛

當下,新老車企都前赴後繼地投入到了自動駕駛領域的競爭中,其中一些廠商的某些做法甚至還引發了不小的爭議。福特作為老牌車企,在自動駕駛這個新興賽道上往往並不能獲得最多的關註。

然而不管外界如何看待福特,福特有自己的堅持。作為一家有社會責任感的車企,福特不拿車主當「小白鼠」,並且為道路安全和城市出行生態操碎了心。

自2009年邁出自動駕駛第一步以來,福特在這個領域取得的成績不可謂不亮眼。不管是技術水平、產品品質,還是合作夥伴的數量、允許福特進行測試的城市的數量,都是在顯著提高的。由此可見,業內有不少人體會到了福特的良苦用心。

福特表示,他們如此重視安全二字,是因為做不到安全就會失去人民的信任,而來自人民的信任是福特自成立以來的立足之本。或許在不久的將來,福特還會在自動駕駛領域、甚至是整個汽車領域帶來提升交通安全性的好點子。