“化繁为简是工程化的关键；稳定性、可靠性、可追溯性是产品落地的根本要求，因此L3系统需要做到以下三点：硬件标准化、软件模块化、开发流程化。”9月11日晚，在《中国汽车报》与广州智能网联汽车示范区运营中心联合推出的“2020智能网联汽车精品课”第24讲中，驭势科技上海自动驾驶技术部总监叶凌峡以“基于量产的L3自动驾驶系统开发”为主题，从需求及应用场景分析、L3系统架构设计及要点、L3自动驾驶系统的增强设计、迈向L3量产的工程化辅助技术等方面，解读了L3自动驾驶系统开发的相关情况。

　　应用场景：涵盖自主领航和自主跟随

　　“L3有条件的自动驾驶，就是在特定驾驶模式下，由自动驾驶系统完成所有驾驶操作，人类驾驶员需要在特殊情况发生时，适时对系统提出的干预请求进行回应。”叶凌峡讲到，进入到L3级自动驾驶后，人类驾驶员能真正脱离出来，把驾驶系统的控制权交给自动驾驶系统。所以，L3级自动驾驶是真正的自动驾驶，需要解决的系统问题与之前的ADAS系统、L2级系统是不一样的。因此，具备L3级自动驾驶功能的车辆，必然要兼容ADAS系统功能。

　　叶凌峡表示，L3级自动驾驶系统的应用场景，主要是高速公路自主领航（HAP）、拥堵交通自主跟随(TJP)。

　　就高速公路的自主领航而言，一是具备车辆识别、车道识别、道路可行驶区域识别、位置定位等能力，可一键设定车辆行驶目的地。二是具备高速公路自主驾驶全局规划能力，可实现自主变道、自主超车、自主上下匝道等操作。三是高速公路自动驾驶全程无需驾驶员操作，仅当自动驾驶车辆到达目的地或者车辆出现故障时，系统进入安全控制模式并提醒驾驶员接管。

　　而拥堵交通自主跟随方面，一是具备车辆识别、前车行驶路径预测、车道识别、位置定位等能力，可跟随前方车流自主驾驶。二是具备车辆持续跟踪能力，实时监测车辆四周情况，与四周拥堵车辆保持安全距离，实时计算前方车流的行驶路径，采用自主跟随策略。三是拥堵路段全程无需驾驶员操作，直至交通拥堵状态解除。四是车速提升至时速60公里以上退出自主跟随功能，并在退出前主动提醒驾驶员接管。当驾驶员未接管或出现车辆故障时，系统则进入安全控制模式并保持提醒。

　　架构设计：感知+决策+执行

　　“自动驾驶系统由感知+决策+执行组成，架构设计也是由此展开。”叶凌峡讲解，感知包括视觉、毫米波雷达、激光雷达、超声波、GPS等；决策包括融合、定位、决策规划等；执行包括车辆纵横向控制。

　　在冗余设计上，分为对称全冗余架构、非对称主辅冗余架构。

　　其中，对称全冗余架构方面，第一系统包括多种类感知传感器组合、感知融合模块、规划决策模块；第二系统包括多种类感知传感器组合、感知融合模块、规划决策模块。两个系统共同构成冗余系统管理模块，成为车辆控制模块的组成部分。

　　非对称主辅冗余架构方面，主系统包括多种类感知传感器组合、感知融合模块、主线规划决策模块；辅系统包括AI摄像头、辅线规划决策模块。二者共同构成冗余系统管理模块，同样成为车辆控制模块的组成部分。

　　L3级自动驾驶算法组成，包括感知系统开发、规划系统开发、策略逻辑开发、控制系统开发。其中，感知数据融合的精髓是取长补短，具体包括：一是毫米波雷达具有全天候工作能力，较高的测量精度，不会漏报；二是摄像头能够识别不同的物体，但测量精度较差，很少误报；三是激光雷达测量精度高，但成本高，计算量大。感知数据融合算法的常规步骤有：一是数据采集及预处理；二是统一坐标系；三是数据关联+融合。

　　在驾驶决策规划层面，预期动作空间是关键，即进行路径规划前需要判断行进路线范围中的可行驶区域空间。预期动作空间由道路指示层、空间障碍影响层、本车运动影响层组成。而且，车辆控制算法主要考虑的是车辆动力学、车辆纵横向控制、闭环性能；以及冗余系统切换算法。

　　增强设计方面，包括车道线识别、精确测距、道路信息需求、驾驶员状态监控等。

　　工程化：功能安全设计是重中之重

　　“L3级自动驾驶系统的量产涉及自动驾驶系统的标定技术，主要是指传感器的标定，包括毫米波雷达标定、摄像头标定、其他感知设备。”叶凌峡表示，L3级自动驾驶系统量产的工程化设计，主要包括人机交互（HMI）设计、OTA升级设计、功能安全设计等。

　　在OTA升级设计上，复杂的L3系统需要更加便捷的升级能力来提升用户的体验，实现更快修复问题、持续更新功能、定制化设计。

　　在功能安全设计上，自动驾驶系统的设计首要要求就是安全第一，L3级自动驾驶系统必然需要符合功能安全设计。

　　“对于迈向L3技术的量产，OTA升级技术逐渐成为发展趋势，也逐渐为广大用户所接受。”叶凌峡认为，通过OTA升级，可以更快地修复车辆的系统故障，也能够持续保持L3系统的更新，还能够根据客户的需求定制对应的设计。

　　“安全相关的标准，应该从设计之初就融入到设计思想之中。”叶凌峡表示，自动驾驶系统的设计把功能安全考虑在其中之后，必然会带来一定的复杂性，但这是L3自动驾驶系统量产的必经之路。因此，功能安全设计是工程辅助化设计的重中之重。

　　附：精彩问答

　　在讲座之后，叶凌峡还与网友进行了问答互动。记者撷取精华，以飨读者。

　　Q：L3自动驾驶系统的架构设计要注意些什么，主要包括哪几个问题？

　　A：基于量产的L3自动驾驶系统，对于架构的设计来说需要注意的方向主要从系统的功能需求、系统模块的分工、功能安全的要求等几方面着手。首先，不同的功能要求影响系统的感知决策等模块的选取，例如高速自主领航系统（HAP）需要GPS全局定位能力，而交通拥堵自主跟随系统（TJP）则可以不用；其次，对于系统组成来说，不同的模块其侧重点也不同，在架构设计中需要综合考虑，平衡需求，例如毫米波雷达能全天候工作，但摄像头就受到天气的影响较大，在架构设计时就需要考虑系统的感知融合。另外，达到L3级别以上的自动驾驶系统，为了确保行驶安全，系统的冗余设计必不可少，需要提供多系统独立工作能力，否则就无法满足功能安全的要求了。

　　Q：解决L3自动驾驶系统安全冗余的主要设计思路是什么？

　　A：对于L3自动驾驶系统来说，其安全冗余的主要考量是保障性行驶能力的建立，这种能力可以不是系统的拷贝复制，但一定是具有独立行驶功能的自动驾驶系统。什么是具有独立行驶功能的自动驾驶系统呢，简而言之，就是具备感知、决策和执行这三大关键模块的独立系统，可以是不完整的感知，配合非全功能的决策及控制，但能够在特定的条件下控制车辆安全行驶的能力，例如智能保持车道行驶系统。

　　Q：L3自动驾驶系统工程化设计的要点主要包括哪些？

　　A：一个实现了功能的系统对于产品来说只是一个半成品，所谓工程化，就是将半成品的功能系统真正落地成为产品的过程，要求自动驾驶系统除了实现功能的稳定可靠之外，还必须适应汽车流水线生产的要求，正如课程介绍的关于系统诊断功能、系统标定功能、后期维护能力等，都是工程化需要实现的要点。

　　Q：国内企业在自动驾驶的算法研究方面是否有自己的优势？

　　A：国内企业在自动驾驶算法方面的最大优势，在于对于中国的交通状况的适应能力非常强。相对于国外企业，国内企业对中国的国情更为了解。其一，能够有针对性地对中国特色的交通状况进行算法优化，使得自动驾驶系统能够更加适合中国道路的使用；其二，能够针对中国用户的习惯，设计灵活的应用规则，使得自动驾驶算法更加人性化。