【汽车与环境】汽车安全技术研究所所长朱西产:人机共驾面临的挑战及人机交互设计

盖世汽车综合 2017-12-9 15:12:06

核心提示:2017年汽车与环境创新论坛-盖世直播!

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同济大学教授、汽车安全技术研究所所长朱西产

朱西产:接着上午邓院长的报告,因为我们是同一个项目里的,人机共驾,要由两个人开车,到底怎么开,这个里面肯定有一个难题,汽车应该是智能的。现在没有智能的车,我们可以看到,由于驾驶员的违章分心、误判等等,人类驾驶员不是一个理想的驾驶员,一旦偏离行驶以后,从偏离行驶进入危险这个阶段车辆都没有干预。在这个时候驾驶员要操作,在车辆稳定性这一块已经有一定的介入,在发生碰撞以后要靠被动安全,所以这一块是空白的,会引发大量的交通事故,这部分事故的原因是因为驾驶员经验不足。所以现在把更多精力投入到避撞的技术上,不让事故发生,被动安全方面,安全带、安全气囊是必要的,但是用它们解决所有的道路交通伤亡是不可能的,所以通过C-NCAP强制推动ADAS。

这是0到5级的自动驾驶,0级1级没有什么好说了,2级、3级是非常典型的电子驾驶,系统不能独立完成所有的驾驶任务,还给驾驶员安排了点活。第二级、第三级的驾驶系统,在驾驶员不脱离驾驶情况下,把二级、三级自动驾驶作为一个虚拟驾驶员,这个虚拟驾驶员要跟我们驾驶员两个人共同努力,才可以完成一个完整的驾驶任务。二级的现有产品已经很多,当然也发生了一些事故,三级的是现在在谈的,尤其是德国奔驰、宝马、奥迪这三个公司,现在已经很快推出L3的产品,像奥迪A8、A9已经在试水L3,但是到4级、5级,到了完整的电子系统,电子系统本身可以承担完整的驾驶任务。

从ADAS的角度来说,这是实际发生的,我们在自然驾驶项目里发现的危险情况,这些危险的确需要ADAS系统在遇到危险情况下帮助驾驶员。L4、L5也提了两个场景,一个是沃尔沃提出的,人生的25个小时,你要有这个车,通勤一个小时能得到有效利用,别人是一天24小时,你是25个小时,通勤路上汽车自己开,你可以干别的事。L5是以谷歌为主的IT企业做的无人驾驶,这就是商用,提出汽车共享,大家都不要买车了,汽车的总量下降了,他们叫做汽车产业的范式转移。

L4现在也提到完全的无人驾驶,太难了,我们能不能限定一些情况,比如定线行驶的公交车,这个是可能的。车辆到站台以后,站台是封闭的,这样进行各种约束以后,这个自动驾驶不一定是人工智能。要想实现无人驾驶一种方式是用AI,本身让系统具备处理不确定事件的能力;第二,对场景进行限制,限制到可以把不确定事件完全抛除的情况,用逻辑控制的方法实现无人驾驶。所以现在美国这边,欧洲的公司也已经在尝试这个定线的公交车,国内前两天也开始做这样的尝试。

L0、L1没问题了,L4、L5好像也没问题了,今天想看看L2、L3,因为L0、L1仅仅解决了安全问题,就像汽车上的安全带和安全气囊。以后的AEB大家也不喜欢,FCW大家也很讨厌,大家在汽车上一说安全配置都要,但是系上安全带都讨厌,所以我们真正要的是自动驾驶,但是L4、L5的自动驾驶一时半会也实现不了。L0到L2,上面这几个传感器已经可以量产,价格也足够高,但是这些传感器,比如毫米波雷达、超声波雷达,它们的环境感知能力并没有达到理想状态。在这个情况下,如果驾驶员再脱离驾驶,这个车要出事。到L3我们至少要求环境感知传感器要完备,所以现在也在谈激光雷达的问题,真要做L4、L5就是雷达图这里显示的,这才能构成一个完备的、接替驾驶员完成所有驾驶任务的无人驾驶。

这里面的高精度地图、定位、V2X都没有齐备,还需要等待新的环境感知和信息系统建设。L2的车现在已经有产品,但是这些产品有交通事故,特斯拉在河北邯郸的事故,这个车并没有探测到停在路边的清扫车,撞上了。在美国也发生了这样的事情,车辆没有探测到横穿公路的半挂车,车上的雷达摄像机没有成功探测到这个车辆,特斯拉毫不犹豫地冲过去了。汽车厂做的车,沃尔沃是比较强了,S90很快发生了事故。L2的车环境感知并不完备,但是可以实现一定的自动驾驶能力,L2级别物体和事件的探测响应还得驾驶员做。什么情况达到L3,所有物体和事件的探测都由系统能够完成,这就上升到L3。但是一直到L3,驾驶员并不能完全脱离驾驶,到L3的时候驾驶员还得时刻准备着接管这个车,这是L2和L3非常典型的自动驾驶的情形,我们叫做自动驾驶。

它的坏处是并不完备,好处是机器有机器的优点,所以这种情形下需要有条件的,驾驶员要有相应的知识,知道这个车的驾驶能力,这个情况下可以启动自动驾驶系统,让虚拟驾驶员帮助他,这个帮助还是有必要的。有可能今后的车随着自动驾驶系统能力的上升,不再是一个偏离车道线的LDW,也不是一脚刹车,而是逐渐具备驾驶员一定的能力。我们把L2、L3的水平提高以后,作为一个虚拟驾驶员来看待,这个时候开发L2、L3人机共驾系统,有车厂做了一辆这样的车,装了两套驾驶系统,所以人机共驾相当于两个人开这个车,这个做出来,有两套操控系统,大家说这个车肯定不能开,如果两个人上去没有任何系统帮助,这个车肯定要完蛋了。两个人怎么开这辆车,这是丰田和雷克萨斯改装的车,人机共驾就是要探索这个事情,两个人怎么把这个车开好,两个人做事总比一个人强,这是往好的方面说,如果做的不好,两个人干还不如一个人,产生矛盾怎么办。

我们在讨论人机共驾的两种双驾单控的模式,人主驾车辅驾的情形和车主驾人辅驾。现在ESC是单驾双控模式,驾驶员的操作和ESC的介入控制,两个系统同时在控制这辆车,所以现在已经有车有单驾双控模式,以后也许有双驾双控模式。既然有两个驾驶员了,我们希望是和谐共驾,智能车和驾驶员的认识如果相同,比如这个时候智能车认为由他开,人也认为可以由他开,这个就可以,和谐交接这个很好的。但是如果车认为人会开,人认为车会开,这个就完蛋了。特斯拉就是这样的,传感器没有发现危险,驾驶员看DVD了,最后发生事故的时候谁都没管,这个情况会发生严重甚至死亡的交通事故。

第二种,双方都认为该自己开,会出现争夺驾驶权的情形,你看一下谷歌在无人驾驶车测试,有很多事故,谷歌认为驾驶员不信任它,他是无人驾驶应该没有驾驶员,但是美国很多州要求放一个安全员,这个安全员觉得车搞不定了,他就接管争夺,出现驾驶员争夺,所以谷歌说要把HMI做好,让驾驶员相信自动驾驶,你不要抢我自己搞的定,在争夺的时候也会发生事故。红的情况是需要我们解决的,人机共驾,如果我们把它做好了,能够充分发挥人类驾驶员的优点和车辆自动驾驶的优点。在现阶段可以实现自动驾驶的渠道,但是需要解决两个问题,一个是驾驶员和虚拟驾驶员之间如何沟通,避免出现驾驶权的争夺和放任不管的情况;第二个难题,短时间内完成驾驶权交接的难题,这是L3面临最大的问题,我们车载环境感知传感器保持十秒就已经不错了,我们有一个问题,发现问题,提出要求驾驶员接管的情况下,十秒钟到底能不能完成接管,现在认为提前十秒钟能够完成接管,这个是有争论的。这是靠人机交互的设计完成这个事情。

我们在这个研究里完成这个设计,在自动驾驶里,高速公路自动驾驶又有用,高速公路跑的里程长。第二,高速跑的话,驾驶员疲劳的话稍微一倏忽会导致严重伤亡事故,还有一个比较大的问题,道路维修怎么办,这些车自动驾驶的时候遇到道路维修段,特斯拉的传感器不认得道路维修的水泥墩子,那驾驶员没注意就撞上去了。

我们做HMI一个是用AI的方式,把这些信息叠加到外面的道路上,大家都在研究能不能有抬头显示的AI,增强型的抬头显示装置,设计了一种提醒装置,来告诉驾驶员,前面有道路维修要他接管。这是我们做这个研究所用的驾驶模拟器,设计一个流程,在上面自动驾驶先自己跑五分钟左右熟悉一下,消除了对驾驶的陌生感以后进入自动驾驶。自动驾驶持续十分钟左右,在这里面有一个时段,我们把突然的危险场景切进去,看看驾驶员接管能力。如果一个驾驶员专心致志开车,提前2s到2.5s接管车辆肯定没问题,所以ACW大部分是设置2s到2.5s之间报警。但是这个车有自动驾驶以后你不可能坐在那儿等着接管,你一定会分心,所以我们要测试的不是专心致志开车人的接管能力,这个不需要测试,关键是看分心的时候。我们定义了两种分心,微信,现在所有人离了微信活不了,尤其是有自动驾驶以后肯定会看微信,所以我们设计了两种,阅读和语音的方式,测试了三个时间,提前4s、6s、8s,找了6个驾驶员,三男三女进行测试,用电子阅读的方式,到8s都有驾驶员未能成功安全接管。所以看文字是蛮麻烦的,这个分心太厉害了。语音还好,语音手脚不用操作,第二说话不过脑,用语音交流状态下提前6s告诉驾驶员要接管驾驶,6个测试者都成功安全的接管了驾驶。

现在大家讨论的,大部分汽车行业认为提前10s应该够。这个事情在研讨会上也问到10s没接管怎么办?标准里说需要有足够时间让驾驶员接管,这个足够的时间到底是几秒?现在我们改进环境感知系统,10s还是有可能做到,但是这个10s接管,我们从这个测试里看,用语音交互看10s还是有可能的,但是这个里面如果起草一个标准,也许能够把这个法律问题解决掉。所以这是大体的情况,我们说自动驾驶,人机共驾不是一个理想状态,现在是可行方式,让我们所有驾驶员受惠,让开车更轻松,也会更安全,看一眼手机可能不会变的那么危险。

所以在自动驾驶里面,现在的投资热点更多是硬件,环境感知系统,人机交互也占一块比例。在好的人机交互的辅助下,一个不太完美的环境感知系统,在驾驶员的介入下也能够实现自动驾驶,并且很快可以进入到产业化,这些研究在智能化发展中,人机交互技术在产品开发中应该占有重要位置。从实验结果来看,人机交互最好用语音,所以语音交互是热点,提醒方式最好用AR的方法,这都是新的热点。我介绍到这里,谢谢。

宋廷伦:谢谢朱教授。安全接管的定义是手、脚、眼都接过来还是只是手把方向盘接过来?

朱西产:安全定义是安全通过这个路段,没有发生碰撞事故。我不管你用什么办法,但是既然接管了,至少手得用,脚一般也会用,因为第一反映就是减速,所以应该是完全接管过来。但是有一个问题,他的确要留出足够时间,在分心状态下没有关注交通状况,不能上来瞎接管,我该怎么办?我要观察了解情况,迅速确定怎么避过去,这个时间怎么能再缩短。比如用AR的方式,尽量缩短这个时间,如果让驾驶员自己看,提醒完了,驾驶员知道危险了,但是他不知道危险在什么地方,如果用AR方式他知道是危险在什么地方,或者有一条红线告诉你就得这么过去,就是干脆告诉你你往右打多少度,速度控制在什么状态,通过提醒帮助驾驶员迅速的掌控局面,了解局面。第二,干脆告诉他现在该怎么办。汽车厂做的事情越多你的责任越大,比如现在汽车上所有的提醒都是嘟嘟一叫,嘟嘟一叫没错,但是如果我告诉你你该怎么办,说错了这个产品就有问题,是缺陷,需要召回,需要对这个事故负责。所以我们知道嘟嘟一叫作用不大,大家很讨厌,但是这个对企业、汽车厂在产品责任上是最容易免责的。


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