低调是为了更高调,奥迪A8成全球首款量产L3自动驾驶汽车

今年CES和CES Asia,奥迪没有现身,这可谓是不同寻常的低调。

要知道,奥迪在自动驾驶领域的投入可以用“疯狂”来形容。BBA的长期对抗中,奥迪是最想借智能化超车的主机厂,不仅在DARPA挑战赛上就和自动驾驶人才的黄埔军校之一——斯坦福大学搭上了线,而且早早秀出了好几辆测试车。

有不少人猜测,奥迪在年初CES低调,实际上是在为一款代表自己最高水平的自动驾驶量产车做铺垫。根据预告,奥迪A8会在今年7月11日在西班牙巴塞罗那正式发布。奥迪 CEO Rupert Stadler 在公开采访中表示,新款奥迪 A8 将在法规允许的区域进行全自主化的车辆自动驾驶,是全球首款具备L3自动驾驶功能的量产车。

0 奥迪A8曝光效果图

根据 SAE(美国汽车工程师学会)对自动驾驶等级的定义,L3 级别指「限定条件下的自动化」:该技术允许车辆在时速 37 英里/时(约合 60 千米/时)的复杂道路交通状况下完全由系统接管车辆驾驶操作。Level 3 级别自动驾驶意味着一些条件下司机可以将驾驶权完全交由自动驾驶车辆,但在必要时需要进行接管。也就是说,奥迪A8的驾驶员在启动了Level 3自动驾驶功能后,他们就能在车上阅读、浏览资讯或者回复邮件等,虽然自动驾驶还存在着来自外部不确定因素的影响。

此外,奥迪方面表示,A8全新的车载操作系统将配备奥迪独创的中央驾驶控制系统——由奥迪研发,德尔福作为零部件供应商共同打造的。该控制单元将成为处理驾驶员所有操作控制信号,以及支持自动驾驶功能的计算大脑。它还能够通过无线信息传输,将车辆驾驶模式发送给云端服务器,帮助奥迪优化自动驾驶功能。

A8上市有可能会让奥迪在自动驾驶竞争中占得有利位置。因为目前为止,宝马和奔驰在L3级自动驾驶面市的时间规划上,都要更晚一些。完全满足SAE L3、兼容SAE L4的BMW iNext将于2021年量产。据资料显示,奔驰没有公布自己L3自动驾驶车上市的时间。

奥迪自动驾驶技术全解析

奥迪A8具体采用何种自动驾驶方案还不得而知,但我们可以先从以往奥迪国产车型的自动驾驶方案猜测一二。

目前,奥迪汽车的自动驾驶功能还处于驾驶辅助的阶段,主要功能有以下四点:

1. 奥迪ACC系统

奥迪ACC系统由博世提供的77GHz长距离毫米波雷达实现,但不同车型上采取的方案不同:

1)A6L顶配车型上配备了2个雷达,安装在左右雾灯位置,可探测车头前方250 米远的两个扇形区域内的车辆或障碍物,而且该ACC系统还带有Stop&Go功能,在单目摄像头的共同配合下可以实现0-250KM/H的全速自适应巡航控制。

2)A3车型上只配备1个雷达,在车头中间位置,不仅可以实现ACC功能,还能实现FCW和AEB功能。当车速高于30KM/H时自动启动,可探测到前方80米远的移动或静止物体,并可以全力制动。当车速达到30-80KM/H时,无法自动紧急制动,但能探测到前方静止物体并提醒驾驶员。当车速在30-200KM/H时,能够提供警告、部分制动和制动辅助,并且部分制动可以在碰撞前3.5-2毫秒启动。

1 图:博世77GHz毫米波雷达及其在A6L的安装位置

2. 奥迪侧向辅助系统

奥迪侧向辅助(AudiSide Assist)系统由位于后保险杠上的2个24GHz毫米波雷达实现,在A4L、A6L和Q5的中高配车款中均有配置。该系统在车速超过30 KM/H的情况下自动启动,在并线时提醒驾驶员注意旁边车道可能潜在的危险,并且可以监视车后70米远的区域。

2 图:奥迪侧方辅助系统功能演示

3. 全景影像与自动泊车

目前,国产奥迪只有A6L的中高配车型配置了4颗鱼眼构成的全景影像(AVS)功能,且2017和2016款均有配置。奥迪A3和Q3智能泊车辅助功能采用了“前4+后4+侧边各2”的12颗超声波探头方案,其他车型基本采用“前4+后4”8颗超声波探头,只能用于传统的泊车辅助。

4 图:国产奥迪鱼眼及超声波配置

4.奥迪pre sense整体安全系统

奥迪预防式整体安全系统(Audipre sense)是一个预防性安全技术的大组合,共分为4个阶段,每个阶段所采取的措施均有不同。

5 图:奥迪pre sense整体安全系统应用阶段划分

目前该系统共有四种扩展版本,且已配备在奥迪多款车型上。

5 图:奥迪国产车型pre sense系统应用情况

奥迪pre sense整体安全系统的实现依靠摄像头、毫米波雷达、超声波探头、红外摄像头等传感器。以目前ADAS功能配置最完善的国产奥迪A6L为例,其安全系统的传感器方案是“1个单目摄像头+1个红外摄像头+2个77GHz毫米波雷达+2个24GHz毫米波雷达+12个超声波探头”,具体安装位置及实现功见下图。

7 图:奥迪A6L主动安全传感器分布

可以看到,奥迪ADAS功能的实现,主要依靠前视摄像头、毫米波雷达、超声波雷达三种传感器。

目前,国内生产的奥迪汽车主要有5个车型:A3、A4L、A6L、Q3和Q5,其中2017款A4L采用了MLB Evo新平台打造。下表反映了国产奥迪车型的ADAS前视和毫米波雷达配置情况。

8 图:国产奥迪单目及毫米波配置

目前, A4L和A6L两个车型配备了单目摄像头,A4L的单目可以实现自适应远光灯辅助(AHS)和车道偏离预警(LDW)两种功能,且搭载率较高,如2017款A4L的13个车款中有9款配备了单目,可实现AHS功能。

9 图:奥迪A4L的单目摄像头

相比之下,A6L的单目实现的功能较多,但搭载率较低,除了次顶配也能实现AHS功能外,只有顶配的quattro 尊享型才能实现车道偏离预警(LDW)、车道保持(LKS)、前碰撞预警(FCW)、主动紧急制动(AEB)、自适应巡航控制(ACC)等功能。

奥迪自动驾驶研发历程

1.2000-2005年:与高校合作科研阶段

2000年DARPA自动驾驶大赛时奥迪随大众集团参赛,借机和斯坦福大学开启了合作关系。到2005年比赛时,大众和斯坦福大学两家合作研发的车辆最先完成了150英里的比赛,赢得了当年DARPA挑战赛的冠军。

2009至今:自主研发阶段

10 图:奥迪2009-2015年自动驾驶研发历程

1)2013年2月CES展上,奥迪通过一辆名为“Jack”的A7向世人展示了自动驾驶和自动泊车技术,该自动驾驶系统主要采用2个雷达、1个广角摄像头和8个超声波传感器来帮助车辆实现无人驾驶。

2)2014年,一辆装备奥迪自动驾驶技术的RS7在霍根海姆赛道完成了赛道全自动驾驶。次年,由奥迪中国团队改装的A7自动驾驶汽车已实现道路低速自动驾驶。

3)2014年美国CES展上,奥迪与英伟达合作研发的TJA(Traffic Jam Assistant)辅助驾驶系统搭载在A7车上展出,该系统通过数台LiDAR传感器、1台超声波传感器、1组车内/外摄像头和1个CPU芯片组获取周边环境实时变化数据,在车速处于64 km/h以下时,可以接管驾驶员的工作,来控制车辆行驶。

4)2015年,名为“Jack”的奥迪A7piloted driving自动驾驶概念车,在硅谷到拉斯维加斯的公路上(最快140KM/H),完成了长达900KM的自动驾驶测试。Jack采用了Ibeo和Valeo合作的Scala混合固态激光雷达,可扫描80米范围以内的高精度数据,其红外线脉冲扫描频率可达每秒10万次。A7的车身上搭载了22组探测传感器。

5)2015年5月,奥迪A7piloted driving在中国完成测试。车身共配有1个激光扫描仪、2个雷达传感器、12个超声波探头以及多个视频摄像头。

6)2015年5月CES 亚洲展上,奥迪展示两辆全新的中国版A7 Concept Piloted Driving。这两辆搭载了最新zFAS(中央驾驶辅助控制系统)的自动驾驶版A7不仅完全基于量产版改造而成,而且顺利在上海完成了现实状态的复杂路况测试。同时,奥迪展出了应用自动驾驶功能的R8 e-tron的概念车,R8 e-tron采用接近量产的自动驾驶技术"piloted driving"。搭载激光扫描仪、立体摄像头、超声波传感器、雷达传感器等,通过驾驶辅助控制单元zFAS演算并处理输入信息,从而控制车辆。

7)2017年1月,奥迪与英伟达合作计划研发一款基于英伟达AI驾驶系统的自动驾驶车型,计划2020年前上路,届时将可以达到L4级别的完全自动驾驶。2017年6月1日,奥迪A8获得首张纽约自动驾驶测试许可证,将于6月中旬进行道路测试。新一代A8基于MLBevo新平台打造,具有L3级别自动驾驶能力,能够在60KM/H以下车速开启自动驾驶功能,将于2017年7月11日在西班牙巴塞罗那举行的奥迪第一届峰会上首发亮相,计划2017年底上市。