欧洲
一、战略规划
与美国类似,欧洲智能网联汽车发展起源于ITS,并逐步通过车辆的智能化、网联化实现车与交通系统的协同发展。在Horizon 2020等计划的资金支持下,欧洲通过AdaptIVe、C-ITS、PEGASUS、SCOOP、INFRAMIX等项目的实践,在智能网联汽车、ITS、基础设施建设方面积累了丰富经验。
2015年,欧洲道路交通研究咨询委员会(ERTRAC)发布了《智能网联汽车技术路线图》,以加强顶层规划,促进各国协同推进智能网联汽车发展。随着技术产业的不断发展,ERTRAC多次更新了《智能网联汽车技术路线图》。2019年3月,欧洲道路交通研究咨询委员会更新发布了Connected Automated Driving Ro admap,强调自动驾驶的协同互联,丰富了网联式自动驾驶的内容,同时明确提出了基于数字化基础设施支撑的网联式协同自动驾驶(Infrastructure Support Levels for Automated Driving,ISAD)架构。同时,《欧盟战略交通研究与创新议程》在智能交通、出行服务等领域也发布了相关路线图。
2015年9月,德国联邦政府发布了《智能网联汽车战略》。该战略聚焦基础设施建设、技术创新、信息安全、法律法规、数据保护等方面,旨在通过顶层战略规划使德国在智能网联汽车领域取得领先地位。2016年,德国组织创建了智能网联汽车道德委员会,旨在解决智能网联汽车产业发展过程中遇到的道德伦理问题,为其制定相应的道德准则。
2016年4月,欧盟的28个成员国签署了《阿姆斯特丹宣言》,其目的是:制定一项共同的欧洲智能网联汽车战略,对欧盟的监管体系进行审查,并在必要时组织调整;对成员国的研究和创新制定协调办法;联合部署互联互通的智能运输系统;等等。2017年3月,27个欧盟成员国及挪威、瑞士共29个国家,在欧盟委员会的组织下共同签署了意向书,承诺共同开展智能网联汽车领域的大规模测试和示范运营。该意向书涉及网络连接、频谱、数据、网络安全和人工智能等方面。
欧盟委员会在2018年5月出台了《通往自动化出行之路:欧盟未来出行战略》,计划到2020年,乘用车可在高速公路上实现自动驾驶(L3级/L4级),可在市区实现低速场景下的自动驾驶,如垃圾车、代客泊车等;到2022年,所有新车都将具备通信功能,所有新车都将接入互联网,且车辆与车辆之间、车辆与周围环境(基础设施及其他道路使用者)之间要能够直接通信。在地图方面,2022年将实现由免费的、基于伽利略卫星系统的高清地图支持;到2030年,欧盟的目标是迈向全自动化出行。在该战略的基础上,欧盟于2019年4月批准了《自动驾驶汽车的豁免程序指南》,以协调国家对自动驾驶车辆的临时安全评估。该指南重点关注有限条件自动驾驶的汽车,即L3级/L4级的自动驾驶汽车。
二、政策法规
2015年,英国交通部发布了《自动驾驶汽车测试准则》,明确了自动驾驶汽车上路测试的具体要求。为了适应自动驾驶汽车产业发展,英国交通部和互联自动驾驶汽车中心在2018年联合公布了《实践准则:自动驾驶汽车的测试》,对2015年的《自动驾驶汽车测试准则》进行了更新。《实践准则:自动驾驶汽车的测试》主要从4个方面对自动驾驶汽车的测试提供进一步的指导,包括测试车辆的要求、驾驶员或操作员的准入资格、网络安全要求、公共参与度的要求。
在通过《实践准则:自动驾驶汽车的测试》引导产业安全发展的同时,英国高度重视对阻碍产业发展的法律法规的修订。2016年7月,英国商务部和运输部公开表示,将致力于修改和优化约束自动驾驶产业发展的相关法律法规,以确保驾驶辅助系统的商业化落地和高级别自动驾驶的道路测试安全进行。2018年7月,英国议会通过了《自动和电动汽车法案》。同时,英国的法律事务委员会组织开展了一项为期三年的法律审查项目,对涉及自动驾驶安全的相关规则进行全面审查,并计划于2021年提出审查建议。
另外,英国特别重视自动驾驶的保险制度和责任制度。《自动和电动汽车法案》中专门划分了保险方和车辆所有人方的责任;并且除保险方与车辆所有人方之外,在事故受害者和保险方或车辆所有人方之间规定了共同过失责任。对于未经授权的软件更改或未能更新软件而导致的事故,《自动和电动汽车法案》对于保险方和车辆所有人方的责任进行了额外的规定。
德国联邦交通和数字化基础设施部对《道路交通安全法》进行了修订。新版《道路交通安全法》明确规定了在必要时刻自动驾驶汽车驾驶人员必须及时接管车辆的控制权,还增加了车辆数据记录和传输的义务,规定当“车辆从人工控制向系统控制转换”或“车辆从系统控制向人工控制转换”时,必须记载时间、位置等相关信息。该规则有利于判断在具体时刻自动驾驶车辆所处的状态及证据,以便在后续责任判定时能够有正确的归责依据。
2017年6月,德国联邦交通部的伦理委员会发布了世界上第一个自动驾驶伦理指导原则——《德国自动驾驶系统伦理指导原则》,对自动驾驶需要遵循的伦理原则给出了一些探索性指引。这份伦理指导原则肯定了自动驾驶系统的合法地位,在运行安全、人类尊严、决策自由、数字独立等方面提出了若干要求。
《德国自动驾驶系统伦理指导原则》有如下特点:第一是强调对人的保护,明确对人的保护是第一位的,优先于其他事项,并且强调自动驾驶的首要目标是提升所有交通参与者的安全;第二是对避免损害提出明确要求,要注重考虑弱势群体,避免损害可以成为引入更高级别自动驾驶的因素;第三是明确自动驾驶适用产品责任,因为控制方式的变化,自动驾驶汽车引起的事故责任相应地转变为产品责任;第四是强调用户的数据权利,数据披露具有自愿性,相关数据的转发与使用由汽车所有者或使用者决定。
荷兰以豁免许可的形式开放智能网联汽车的公共道路测试。2015年,荷兰议会通过一项修订法令——《例外运输豁免法令》,允许在公共道路上测试智能网联汽车。汽车企业可以申请道路测试豁免,经过荷兰国家车辆管理局审批后,可以在公共道路上进行智能网联汽车测试。2017年2月,荷兰基础设施和环境部提出制定《自动驾驶汽车试验法案》,对《道路交通法》进行修订,允许在特定路段和时间条件下进行智能网联汽车远程测试。《自动驾驶汽车试验法案》经过两年多的审议和修订,于2019年7月开始施行。
三、技术进展
(一)智能整车
1.奥迪
2017年7月,奥迪全新一代旗舰级轿车A8正式发布,奥迪A8是首款具备了L3级自动驾驶功能的量产车。当通过奥迪A8车内的Audi AI按键激活自动驾驶功能之后,可以实现在60千米/小时以下的低速条件下,在拥堵路况中自动驾驶。该驾驶系统与目前其他品牌汽车使用的L2级自动驾驶系统的区别在于,此时驾驶员完全可以从方向盘上解放双手,把注意力转移到其他方面而不需要继续观察路况;此外,奥迪A8还能实现无人自动泊车。
在驾驶途中,驾驶区域内的摄像头将探测驾驶员的实时状态,判断其是否感到疲劳或困倦。若出现上述情况,系统将启用多级警示功能。当车速超过60千米/小时或前方道路无拥堵现象时,该驾驶系统将向驾驶员发出警示,要求驾驶员重新接管车辆。若驾驶员忽视该提示信息与警示,车辆会缓缓减速,直至停车。
对于自动泊车系统,需要打开智能手机中的My Audi应用,单击“奥迪人工智能”按键,就能启动相关操作。为了便于监控,驾驶员需要一直按压该按键,并通过智能手机上安装的汽车全景摄像头,查看实时情况。当停车操作完成后,该驾驶系统自动将手自一体变速箱的挡位调至P挡,在停车到位后会切断发动机并熄火。当驾驶员准备驱车离开时,可通过智能手机启动车辆,将其驶离停车位。若驾驶员在车内,还可以启动中控台上的AI按键,启用停车导航功能。
奥迪A8配置了一整套新款传感器,其中,在车辆前侧、两侧、后侧配置了12个超声波雷达;在车辆前侧、车辆后侧及外侧后视镜配备了4个360°全景摄像头;在车辆前侧配置了1个远程雷达;在风挡的上边缘配置了1个前置摄像头,在车辆的四周配置了4个中程雷达;在车辆前侧配置了1个红外摄像机,用于夜视辅助功能;在车辆前侧配置了激光雷达(见图1)。
图1 奥迪A8传感器布置
2.宝马
目前,宝马5系L2级自动驾驶系统由13个传感器组成:1个前置立体摄像头,可识别交通状况,调节前向移动、识别行人;3个LRR模组(一个前端,两个后端);1个用于定位的GPS;8个超声波雷达。该自动驾驶系统功能包括高级自适应巡航控制、交通堵塞辅助、主动辅助、自主泊车助手和其他辅助系统。
宝马已经为多系列车型搭载了L2级自动驾驶系统。宝马的目标是到2021年与其主要的自动硬件技术供应商Mobileye合作,并在大陆、麦格纳和百度等公司的帮助下达到L3级自动驾驶系统。2021年,宝马计划推出L4级/L5级自动驾驶系统汽车测试车队,目标是到2022年具备生产完全自动驾驶车辆的能力。
3.奔驰
奔驰在自动驾驶领域有比较久的历史,代表性的研发成果就是S500 Intelligent Drive,其结合了强大的软件算法、摄像头和雷达,不需要任何人驾驶汽车。相同技术的开发已应用于奔驰商用的2017款E Class。奔驰目前的L2级自动驾驶系统高端车型的传感器融合方案共包含23个传感器:12个超声波雷达(前侧、后侧各6个),4个多模雷达(分布于4个角),4个高清摄像头(前侧、后侧各1个,两个后视镜上各1个),1个LRR(前端),1个多用途立体摄像头(挡风玻璃顶部),1个转向柱位置传感器。
目前,奔驰旗下的车型基本都提供了L1级/L2级辅助驾驶功能。L1级的一个例子是称为Active Distance Assist DISTRONIC的ACC,此功能可自动保持与同一车道前方车辆所需的跟随距离。根据距离,系统可实现在正常操作条件下的自动制动或加速,但仍无法处理所有交通情况,因此需要驾驶员保持注意力,以在需要时及时接管操作。
同时,奔驰还在开发名为DRIVE PILOT的L3级自动驾驶系统。DRIVE PILOT在启动时不需要驾驶员的监督,当系统运行时驾驶员可以做其他事情;当系统检测到驾驶条件已经发生变化且预计不能再可靠地运行时,系统会提示驾驶员接管;如果驾驶员没有响应,系统将使车辆运行到某一点,并使车辆处于受控制的停止状态。
(二)智能感知系统
1.博世毫米波雷达
博世目前是全球市场中毫米波雷达技术最先进的供应商之一,博世在2013年就推出了中距离雷达。从博世毫米波雷达的性能参数指标来看,其产品目前处于行业领先地位。博世第四代远距离雷达传感器(LLR4)的最大探测距离可以达到250米,最大探测目标数可以达到24个。LLR4能够分辨固定障碍物,可以在高速行驶状态下使用,在选配透镜或雷达罩加热功能后可以不受天气条件影响,同时具有极高的抗振稳固性、安装便捷性等。LLR4可以应用于预先紧急制动、自适应巡航、交通堵塞辅助、左转辅助、集成巡航辅助等自动驾驶功能。
博世MMR产品分为中前位置MMR和中后位置MMR两个类别,最大探测距离分别为60米和80米,最大探测目标数都可达到32个。中前位置MMR可以应用于预先紧急制动、自适应巡航、车距指示等自动驾驶功能;中后位置MMR可以应用于车道变换辅助、后方交叉路口预警等自动驾驶功能。
博世推出的第五代毫米波雷达,可以实现远距离探测,水平视角的增大及探测精度的进一步提升,可配备L3级及以上自动驾驶。相较于第四代毫米波雷达,第五代毫米波雷达的带宽提升了50%,点云密度提高了10倍;同时,通过拓展可占用带宽获得更多的反射量,实现了更精确的环境建模。博世第五代毫米波雷达集成度更高、体积更小,其高度为63毫米,宽度为72毫米,厚度为19毫米;改善了整车集成度,体积显著减小,性能显著提升。
2.大陆毫米波雷达
大陆是全球最大的汽车零部件供应商之一,大陆毫米波雷达产品全面覆盖24GHz和77GHz两个频率,产品包括ARS441、ARS510、SRR520、SRR320等多个系列。大陆的ARS441远程毫米波雷达的最大探测距离可以达到250米,在同类产品中处于领先地位。大陆的毫米波雷达产品可以实现自适应巡航、盲点警告、车道变换辅助、前后交叉交通警报(带制动装置)、后碰撞感应、横向碰撞躲避、堵塞检测等多种功能,其中,自适应巡航功能的最高时速可以达到200千米/小时。目前,大陆的毫米波雷达产品已经发展到第五代,第五代长距离毫米波雷达的最大探测距离可以达到300米,第五代近距离毫米波雷达可以实现精确停车功能,在行业中领先。新一代的传感器还具有模块化扩展功能,可以迎合整车企业不同的产品要求及电子电气架构。
(三)车联网与信息交互
大陆与沃达丰联手,双方将共同开展5G、车辆对一切通信(Cellular V2X)、移动边缘计算等项目的研发。Cellular V2X技术实现了车辆与云端的网络连接,有助于实现车辆之间、车辆与其他道路使用者之间的信息共享。大陆与沃达丰还在测试移动边缘计算技术,该技术可利用云计算功能及蜂窝式网络边缘的IT服务环境,大幅度降低数据传输量、缩短传输路径,将信息处理速度融入全新的维度中。大陆与沃达丰还基于V2X技术研发了一款交通拥堵预警系统,处于拥堵状态的车辆可利用C-V2X技术向临近的所有道路使用者直接发送信息,可同时使用传统的无线网络和直接通信技术。此外,当其他车辆距拥堵区域还有数千米距离时,该系统还会向驾驶员推荐备用路线,从而缓解交通情况。对于已经接近拥堵区域的车辆,该系统则会直接发出警示,要求其减速,以规避追尾风险。
四、测试示范
(一)瑞典AstaZero测试场
AstaZero测试场是欧洲现有最大的智能汽车测试场,始建于2014年,由瑞典SP技术研究所和查尔姆斯理工大学运营。该测试场总面积达200万平方米,其中,铺装路面达25万平方米。AstaZero测试场的测试内容涵盖面较广,包括车辆动力学测试、驾驶员行为测试、V2V和V2I功能测试、功能可靠性测试、通信技术测试等。
AstaZero测试场包含乡村道路、城市道路、高速路段、多车道路段4种测试环境,可针对不同场景需求进行相应的自动驾驶测试工作。其中,乡村道路环绕整个测试区域,总长5.6千米;车道两侧生长的落叶树木会对视野造成遮挡,用于模拟意外因素等路况;路段限速分别为70千米/小时和90千米/小时;道路中设置了一个十字交叉口、两个丁字路口和两个公共汽车站,并可自行选择指示牌文字,以满足不同测试需求。城市道路与乡村道路有两个交汇点,目前包含4座方形建筑物,并将再增加5座建筑物;城市道路主要用于测试自动驾驶汽车与周围环境的交互能力,测试汽车是否能够避免与公交车、骑行者、行人或其他道路使用者发生碰撞;城市道路覆盖多个不同区域,如市中心、公交车站、人行道和自行车道等,还布置了逼真的建筑外观;城市道路系统具备转盘、丁字路口、环形车道和试验区等多种测试环境,并可制造路灯出现故障等多种复杂情况。高速路段位于测试区域中心,包含一个圆形区域和两个水滴形的加速路段区域,其中,圆形区域直径达240米,2条加速路段均长约1000米。高速路段主要用于测试汽车在高速行驶情况下的安全性能问题,如高速车辆避免碰撞技术等。多车道路段总长700米,共有4条车道;多车道路段与高速路段相连,包含1条加速路段(长约300米,宽7米),并为大型车辆设置了环形车道。多车道路段可用于测试多种不同的交通场景,包括交叉路口、变道行为和多种碰撞情形等;多车道路段可以改变不同车道的行驶方向,也可以设置不同类型的护栏(见图2)。
图2 AstaZero测试场的平面图
(二)英国MIRA City Circuit测试场
英国MIRA City Circuit测试场由英国著名汽车测试服务商MIRA公司修建,该测试场是世界上面积最大、综合性最高的独立测试场之一,坐落在英国腹地米德兰,占地约304万平方米,共有24个环路,全长超过95千米。该测试场分为9个区域,可分别用于传统车辆测试,以及智能交通和智能网联汽车测试,提供了一个完全可重复、安全的环境。City Circuit测试场的最大特色是在网联汽车测试方面提供的基础设施与服务(见图3)。在无线通信和访问权限方面的设施包括:私人的GSM/GPRS网络,具有12BTS单元,带有独立的供电和通道分配;扩展的3G网络,建有3座本地基站;WiFi接入点网络,有6个受控的IEEE 802.11a/b/g/n发射点;ITSG5/IEEE 802.11p(5.9GHz用于V2X通信),建有6个受控的基础设施点,提供ETSI CAM支持。另外,该测试场在跟踪定位及监控方面也处于领先地位,有如下设施:由RTK-GPS提供误差矫正服务,设置了2座本地基站;稳定且持续开启的4G NOW无线网;在主交叉口周边按车流方向放置毫米级精度和高帧率的摄像头,提供实时3D动作捕捉。
图3 英国MIRA City Circuit测试场
除实车测试外,City Circuit测试场还针对自动驾驶汽车增加了仿真道路测试,可以通过控制场地内的工程车,进行自动驾驶车辆的分析。目前,City Circuit测试场提供两种模式下的自动驾驶模拟演示:一种是模拟道路+模拟自动驾驶车+自动驾驶模型车,通过计算平台将道路与车辆整合,可以在不同道路情景下观察自动驾驶汽车的行驶轨迹;另一种是模拟自动驾驶车+真实道路+真实引导车,将模拟自动驾驶车嵌入真实道路中,通过控制真实引导车来模拟自动驾驶车在场地中的行驶状态,通过前期模拟可以发现真实车辆中存在的问题,减少不必要的损失,节约测试成本。模拟仿真道路可以最多提供1000辆自动驾驶车同时进行测试,为同品牌自动驾驶车联网提供数据支持,能够更好地帮助车企发现自动驾驶车辆存在的风险问题。