冗余安全系統(tǒng)，實現(xiàn)安全的“最低風(fēng)險條件”

對于L4級、L5級自動駕駛來說，車輛自動化程度已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，方向盤、制動踏板和加速踏板等設(shè)備都可能已取消，一旦車輛內(nèi)部發(fā)生故障，完全沒有人介入的可能性。那么在這種情況下該如何保證行駛安全和車內(nèi)人員的安全？

首先，Waymo自動駕駛系統(tǒng)每秒鐘可以進(jìn)行數(shù)千次檢查，以最大程度的降低故障發(fā)生率。其次，Waymo的每輛自動駕駛車輛都配備了一系列關(guān)鍵系統(tǒng)的冗余，如傳感器、計算和制動。一旦自動駕駛車輛在行駛過程中遇到過于復(fù)雜的道路情況，技術(shù)無法處理，或者技術(shù)本身出現(xiàn)故障檢查出故障，由于冗余安全關(guān)鍵系統(tǒng)的存在，Waymo自動駕駛車輛仍然能夠安全停車。

Waymo的亢余安全關(guān)鍵系統(tǒng)

備用電源系統(tǒng)：每個關(guān)鍵驅(qū)動系統(tǒng)都有獨立的電源。這些獨立的電源確保車輛的關(guān)鍵驅(qū)動元件在單次電力故障或電路中斷時保持在線。

備份制動：如果主制動系統(tǒng)失靈，將立即啟動一個完整的輔助制動系統(tǒng)。任何一種制動系統(tǒng)都可以使車輛在另一種系統(tǒng)發(fā)生故障時安全停車。

備份碰撞檢測和避免系統(tǒng)：多個備份系統(tǒng)（包括獨立的避碰系統(tǒng)）不斷地掃描車輛正前方和后方的道路，尋找行人、自行車和其他車輛等目標(biāo)。這些冗余系統(tǒng)在主系統(tǒng)不檢測或不響應(yīng)車輛路徑中的對象的情況下，會使車輛減速或停止。

備份轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有獨立控制器和獨立電源的冗余驅(qū)動電機系統(tǒng)。其中一個可以在另一個發(fā)生故障的情況下管理轉(zhuǎn)向。

車輛定位冗余慣性測量系統(tǒng)：冗余慣性測量系統(tǒng)幫助車輛精確地跟蹤其沿道路的運動。如果在任何一個系統(tǒng)中檢測到故障，這兩個系統(tǒng)就會互相交叉檢查，并相互控制。

通過這套亢余安全關(guān)鍵系統(tǒng)，無論自動駕駛車輛內(nèi)部發(fā)生何種故障，都能夠?qū)崿F(xiàn)最低風(fēng)險條件，即在沒有人干預(yù)的情況修下安全停車。

Waymo無人駕駛車輛的網(wǎng)絡(luò)安全

Waymo在谷歌安全流程的基礎(chǔ)上建立開發(fā)了一個強大的流程來識別、優(yōu)化和減輕網(wǎng)絡(luò)安全威脅。并通過NHTSA網(wǎng)絡(luò)安全指南和汽車信息共享與分析中心（Auto－ISAC）汽車網(wǎng)絡(luò)安全最佳實踐等出版物獲得信息。

為了協(xié)助開發(fā)未來的最佳安全實踐計劃，Waymo加入了Auto－ISAC，這是一個行業(yè)運作的倡議，旨在提高全球汽車行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全意識和合作。

此外，Waymo在汽車安全設(shè)計方面，例如：方向盤、剎車、控制器等都與外界隔絕。例如，決定車輛運動的安全關(guān)鍵計算和車上的3D地圖都是屏蔽的，不受車輛的無線連接和系統(tǒng)的影響。

考慮到無線通信的安全性，Waymo的自動駕駛車輛并不依賴于固定的網(wǎng)絡(luò)連接來安全運行。在已拓展的區(qū)域中，其他車輛和Waymo之間的所有通信（例如冗余蜂窩連接）都是加密的，包括Waymo的運營支持人員和乘客之間的通信。但可以通過車輛與Waymo運營中心進(jìn)行溝通，以收集更多的路況信息。

從內(nèi)到外的安全措施，充分保證了Waymo自動駕駛車輛的網(wǎng)絡(luò)安全。

虛擬路測，塑造世界上最具有經(jīng)驗的司機

Waymo的自動駕駛是車輛除了在現(xiàn)實中進(jìn)行路測之外，還在虛擬世界進(jìn)行仿真測試，通過深度學(xué)習(xí)進(jìn)一步掌握現(xiàn)實世界中的駕駛技能，正在成為最具有經(jīng)驗的司機。

在現(xiàn)實測試中，Waymo識別出在公共道路上遇到的最具挑戰(zhàn)性的情況，并將它們轉(zhuǎn)化為虛擬場景，供自動駕駛軟件在模擬中進(jìn)行實踐。

Waymo的模擬器可以回放每個新軟件版本中實際行駛的英里數(shù)，也可以構(gòu)建全新的、真實的虛擬場景以供測試。

每天，多達(dá)2．5萬輛虛擬的Waymo自動駕駛汽車在模擬環(huán)境中行駛多達(dá)800萬英里（約合300萬公里），改進(jìn)舊的技術(shù)，測試新的操作方法，幫助它們在現(xiàn)實世界中安全駕駛。通過模擬仿真測試將一個現(xiàn)實世界的遭遇變成成千上萬個練習(xí)和掌握技能的機會。

Waymo模擬仿真測試

Closed－Course（城堡）測試，進(jìn)一步提高靈活應(yīng)急能力

Waymo在加州建立了一個91英畝的私人封閉課程測試設(shè)施，專門為獨特的測試需求而設(shè)計和建造。這座昵稱為“城堡”的私人設(shè)施就像一座模擬城市，從高速公路到郊區(qū)車道，再到鐵路道口，應(yīng)有盡有。

Waymo通過這個和其他封閉課程的設(shè)施來驗證新軟件，然后將其發(fā)布到車隊中，同時還可以設(shè)置具有挑戰(zhàn)性或罕見的場景，以便在不尋常的情況下獲得經(jīng)驗。在封閉課程中，能夠進(jìn)行成千上萬的“結(jié)構(gòu)化測試”，為學(xué)習(xí)和測試重建特定的場景。

“城堡”中突然竄出的好斗司機

為了給模擬器提供動力，Waymo在Castle開發(fā)了超過2萬個模擬場景。每一個都模擬了一個想要模擬的駕駛場景，比如說一個好斗的司機沖出車道，或者一個行人突然從一輛停著的車?yán)锩俺鰜恚�而這往往可能需要花上幾十萬英里的車程才能在公共道路上遇到。

這種“結(jié)構(gòu)化測試”是加速全自動駕駛技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，并確保車輛在日常和具有挑戰(zhàn)性的駕駛環(huán)境中的安全性。

結(jié)語

自動駕駛發(fā)展至今，已經(jīng)歷了洗牌期重歸于冷靜，反而是件好事。而2020年初始就已發(fā)生的一件接一件的“黑天鵝”，在這期間，正是潛心突破自動駕駛相關(guān)瓶頸技術(shù)的好時機，經(jīng)歷了寒冬之后，必然會迎來真正的春天。

但是對于自動駕駛而言，最重要的依然是安全。在這一點上，不妨將已經(jīng)走過了十個年頭的Waymo作為看清自身的一面鏡子。

作者：牛得汀EO