作為一名曾在主機廠研究自動駕駛的工程師，經常在朋友圈或新聞報道中看到各種關于自動駕駛的危言聳聽——“主機廠早晚會被互聯網造車的企業顛覆”、“特斯拉才是自動駕駛領域的領導者，主機廠都是戰五渣”。

直到全球首款達到Level 3級別的自動駕駛量產車——奧迪A8的發布，給了這些報道一記響亮的耳光。奧迪毫不吝嗇地公布了自己的傳感器配置方案及合作方，以此來推動高級別自動駕駛的快速落地，可算是誠意十足。

為什么奧迪A8能率先量產Level 3級別的自動駕駛？下面我從技術和量產的角度做一下分析。

先來一段Audi A8的自動駕駛官方視頻

看視頻，不僅要看熱鬧，還要看門道。由我來逐幀地解讀Audi A8的自動駕駛功能。

Audi A8的傳感器配置

視頻首先映入眼簾的是Audi A8的傳感器配置。

以下是市面上幾款擁有自動駕駛功能汽車的傳感器配置對比圖。

僅從配置上可以看出，Audi A8的自動駕駛傳感器配置是所有量產車型中最為豐富的，不僅有完備的長短距離的毫米波雷達（圖中的Corner radar 和 Rear radar）和前置攝像頭（Front camera），以及復雜路況自動駕駛不可或缺的激光雷達（位于車頭的Laser scanner），當然還有自動泊車神器——超聲波雷達和4路高清環視攝像頭。

傳感器感知范圍（Sensor area）

視頻中的紅色區域為12個超聲波雷達（泊車雷達）的感知區域；一大圈橙色區域為4路高清環視的感知區域；黃色錐形區域為前向攝像頭的感知區域；綠色錐形區域為激光雷達的感知區域；紫色錐形區域為長測距雷達的感知區域。感知范圍越廣，自動駕駛功能的可擴展性和可靠性就會越高。

準確來說，這張圖還缺少4個中測距雷達的感知區域。可能是傳感器太多，但顏色不夠用了吧。

多車道車道線檢測（Multi-lane highway）

Audi A8使用的是Mobileye提供的前向攝像頭以及處理芯片EyeQ3，在多車道線道路上識別車道線是它最基本的功能。

車道保持是目前相對成熟的技術，前有Tesla Model 系列，后有凱迪拉克CT6均能實現該功能。不過Tesla Model 和 CT6 的場景僅限定在高速公路，普通的城區開放道路要么禁止該功能開啟（CT6），要么在免責條款中聲明了不支持非高速路段的自動駕駛（Tesla）。

對于從事自動駕駛研究的人來說，高速公路自動駕駛到開放道路自動駕駛是一個巨大的跨越。因為場景由單一的結構化道路轉變為復雜的非結構化道路。沒有統一的邊界條件，則意味著自動駕駛需要面對更多的場景，需要工程師建立大量的場景庫，由此帶來的系統標定和測試工作量將成指數級別增長。就開放道路自動駕駛這一點這來說，Audi的自動駕駛技術確實走在其他車企前面太多。

當然，在自動駕駛領域的專利數量位列主機廠第一位，也從側面說明Audi在該領域的技術積累深厚。

護欄檢測（Guardrails）

護欄檢測是自動駕駛領域一個極易被忽略的點，而這正是長測距雷達和中測距雷達（以下統稱為毫米波雷達）的強項。

很多工程師認為毫米波雷達僅用于對車輛的檢測，是攝像頭和激光的一個冗余設計。

錯！他們沒有仔細研究毫米波雷達的數據，就做了想當然的判斷。

毫米波雷達不僅對車輛上的金屬檢測效果好，對護欄這種連續金屬物體的檢測效果也很好。

在圖示路段中，毫米波雷達的數據會使十分均勻，且穩定的點狀信息，這些點狀信息擬合出的曲線就是實際場景中的護欄。有了護欄信息，不僅可以作為車道線檢測的冗余，還可以用于做自動駕駛的橫向定位。博世也一直在嘗試使用該方法，用以輔助汽車在高速公路上的橫向定位.

Audi AI擁堵巡航自動駕駛（Traffic Jam Pilot）

TJP（Traffic Jam Pilot）是針對行車過程常見的堵車工況開發的自動駕駛功能，駕駛員只需要按下中控臺中的”Audi AI“按鍵。

這種簡單但不粗暴的切換方式簡直就是新、老司機們的福音。相比于開啟一個ACC自適應巡航都要對一大推按鍵進行設置的體驗，這種設置才能稱得上人性化。

擁堵路況中起主要作用的傳感器是前置攝像頭和激光雷達。各傳感器感知信息的融合使車輛保持在車道線內，直到擁堵結束，在此期間駕駛員不用實時監視道路狀況，交由系統完成。（是時候來一把王者榮耀了）

之前已提到前置攝像頭使用的是Mobileye提供的鏡頭和芯片EyeQ3。EyeQ3的處理對車道線和車輛尾部的識別的準確度還是較高的，但“較高”不代表所有情況都能正確檢測。某些不在Mobileye訓練庫中的車型（比如形狀奇特的改裝車，三輪車等），視覺傳感器也表示鴨梨巨大。

為了解決這個問題，Audi A8裝備了Valeo的四線激光雷達，這也是Audi A8達到Level 3的關鍵所在。就是下面這位：

激光雷達相比于毫米波雷達傳入自動駕駛系統的信息是由多條線段組成的一個面。有了面狀信息，系統就可精確地判斷自車及周圍障礙物的位置關系，進而進行精確的控制。

當系統檢測到車速超過60km/h后，此時已脫離擁堵路段。Audi AI會有8~10秒的緩沖時間，提示駕駛員接管汽車。若10秒后駕駛員依舊未接管汽車，系統處于安全的考慮，會緩慢減速，直到停止，并打開雙閃燈。

控制器單元（Control units）

Audi A8直接在宣傳視頻中公開了自己的傳感器方案及控制器方案，這是很有魄力的。畢竟這些都是真金白銀換來的經驗。“一將功成萬骨枯”用于自動駕駛的研發領域一點不為過。為了在性能和成本上妥協，天知道zFAS之前有多少方案被否決掉了。

zFAS共有四塊高性能的處理器，圖中也寫清楚了各模塊的功能。

Mobileye的EyeQ3由于是封閉的芯片，其他模塊只需要接收它輸出的消息即可。

Nvidia的Tegra K1包含192顆GPU，用于做4路環視圖像處理，自動泊車庫位線的檢測就靠它了。Altera的Cyclone 5 FPGA負責自動駕駛的核心功能，包括障礙物、地圖的融合及各種傳感器的預處理工作。

Infineon的Aurix多核微控制器用于提供安全服務，以滿足諸如ISO 26262這樣的安全標準。

傳感器網絡（Networked sensors）

信號傳輸頻率的穩定性對實時系統的重要性不言而喻。奧地利的TTTech作為供應商與Audi合作開發了這套與Autosar兼容的網絡傳輸架構，這套高實時性的以太網足以滿足不同傳感器的信息傳輸。

TTTech與奧迪合作之前，其主要的業務領域是航天和航空，因此制作出滿足車規級的通信網絡架構對它來說，并不是難事。

小結

Audi A8上的傳感器和控制器是目前最為超前的自動駕駛量產配置方案，硬件上的配置3年內都不會落后。傳感器的冗余，使得更多Level 3級別的自動駕駛功能成為可能。

我相信隨著Audi A8軟件的逐步更新，它將擁有更豐富的自動駕駛功能。

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