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技術(shù)文章
隨著自動(dòng)駕駛（AD）/高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）在車輛中的應(yīng)用日益廣泛，其引發(fā)的各類事件分析成為關(guān)鍵問題。本文聚焦特斯拉Autopilot的緊急制動(dòng)情況，借助IVEX打造的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)（Carvex）及安全分析平臺(tái)（Safety Analytics platform）展開研究。
通過對(duì)超過15000公里行程、40TB數(shù)據(jù)中緊急制動(dòng)事件的剖析，發(fā)現(xiàn)Autopilot在面對(duì)超出操作設(shè)計(jì)域的場景時(shí)會(huì)解除自動(dòng)駕駛，導(dǎo)致駕駛員緊急制動(dòng)；同時(shí)還存在將正常情況誤判為風(fēng)險(xiǎn)而緊急制動(dòng)的現(xiàn)象，這些分析為深入了解AD/ADAS系統(tǒng)行為提供了參考。
在過去幾年里，AD/ ADAS組件在商用車和零售車輛中越來越受歡迎。這也帶來了一系列亟待解決的復(fù)雜問題。比如一個(gè)備受關(guān)注的問題：如何從數(shù)千小時(shí)的駕駛數(shù)據(jù)（包括開發(fā)階段和實(shí)際路測）中識(shí)別并理解由 AD/ADAS 行為觸發(fā)的各類事件，如緊急制動(dòng)、急加速、低碰撞時(shí)間等。
IVEX的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)Carvex集成了一套傳感器陣列，搭載于特斯拉Model 3車型，主要用于采集駕駛數(shù)據(jù)以驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品開發(fā)。大部分?jǐn)?shù)據(jù)是在Autopilot（特斯拉的L2 ADAS系統(tǒng)）被激活時(shí)收集的。由于 Autopilot 是先進(jìn)的 ADAS 系統(tǒng)之一，我們特別關(guān)注其性能表現(xiàn)，尤其是誤觸發(fā)緊急制動(dòng)（false positive braking）這一ADAS領(lǐng)域長期存在的技術(shù)痛點(diǎn)。
起初，我們?cè)跈z查數(shù)據(jù)中的緊急制動(dòng)事件時(shí)也遇到了困難。Carvex 已經(jīng)收集了 15000 公里的駕駛數(shù)據(jù)。雖然與正常 ADAS 系統(tǒng)在部署前所需的測試?yán)锍滔啾?，這個(gè)數(shù)字還很小，但我們發(fā)現(xiàn)，如果沒有良好的輔助工具，識(shí)別和檢查緊急制動(dòng)事件并非易事。
IVEX安全分析平臺(tái)正是為此設(shè)計(jì)，它能高效識(shí)別AD/ADAS駕駛數(shù)據(jù)中的目標(biāo)事件，生成分析報(bào)告并支持逐事件深度檢查。本文將詳解如何通過該平臺(tái)解析特斯拉的緊急制動(dòng)事件。
圖1：Carvex數(shù)據(jù)收集平臺(tái)
Carvex以Model 3為載體，集成包含RTK GNSS、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和多路相機(jī)的傳感器套件（其中艙內(nèi)相機(jī)用于監(jiān)測Autopilot狀態(tài)），所有數(shù)據(jù)由車載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)記錄。系統(tǒng)采用全天候設(shè)計(jì)，確保惡劣天氣下的數(shù)據(jù)采集完整性。
在數(shù)據(jù)收集過程中，Autopilot 大部分時(shí)間處于開啟狀態(tài)。Autopilot 主要由兩個(gè)部分組成：自適應(yīng)巡航控制和車道保持輔助。Autopilot 需要駕駛員主動(dòng)監(jiān)督，一旦遇到超出其操作設(shè)計(jì)域（ODD）的情況，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)并解除自動(dòng)駕駛。
目前Carvex累計(jì)行駛15,000公里，生成超過40TB數(shù)據(jù)，其中包含大量與Autopilot行為相關(guān)的關(guān)鍵事件。通過IVEX安全分析平臺(tái)，我們實(shí)現(xiàn)了：
（1）自動(dòng)識(shí)別駕駛?cè)罩局械?strong style="font-weight: bold !important;">異常事件
（2）關(guān)聯(lián)事件潛在誘因
（3）監(jiān)測Autopilot行為模式變化
本次研究聚焦減速度超過4.0 m/s2（13.12 ft/s2）的緊急制動(dòng)事件，包括Autopilot主動(dòng)觸發(fā)或系統(tǒng)退出后駕駛員介入兩種情況。這類事件的研究價(jià)值在于：
（1）可能反映Autopilot超出ODD時(shí)的處置失效
（2）假陽性緊急制動(dòng)可能導(dǎo)致追尾事故，存在安全隱患
Carvex 的傳感器數(shù)據(jù)會(huì)通過開源自動(dòng)駕駛軟件阿波羅（Apollo）的感知模塊進(jìn)行離線處理。處理后的圖像等傳感器數(shù)據(jù)以及物體列表格式的感知輸出，隨后會(huì)被導(dǎo)入到IVEX安全分析平臺(tái)。
IVEX安全分析平臺(tái)能夠展示 AD/ADAS 車輛的所有相機(jī)視頻流。在這種情況下，我們選擇重點(diǎn)關(guān)注前置相機(jī)和艙內(nèi)相機(jī)的視頻流，以便能夠觀察到其他車輛與Autopilot的行為。
平臺(tái)支持多駕駛?cè)罩韭?lián)合檢索，并按參數(shù)分類關(guān)鍵場景，可以通過"聚合視圖"功能篩選特定車速區(qū)間內(nèi)觸發(fā)的緊急制動(dòng)事件。
圖2：安全分析平臺(tái)緊緊急制動(dòng)聚合視圖
圖3：右側(cè)車輛引發(fā)的緊急制動(dòng)
圖4：IVEX中的緊急制動(dòng)
從圖3和圖4中可以看出，盡管右側(cè)卡車未實(shí)際侵入車道，自車仍以28 m/s（100.8 km/h）時(shí)速突發(fā)制動(dòng)（右側(cè)卡車時(shí)速75.6 km/h）。同時(shí)數(shù)據(jù)分析顯示：當(dāng)卡車短暫壓線1秒時(shí)，Autopilot判定其可能低速切入（此時(shí)車距僅1.59米），遂觸發(fā)持續(xù)1秒的緊急制動(dòng)，導(dǎo)致車速驟降7 m/s（根據(jù)RTK GNSS估算），這對(duì)兩輛車來說都是一個(gè)危險(xiǎn)的情況。
圖5：儀表盤Autopilot行為記錄
我們可以看到，車輛的 Autopilot 將卡車標(biāo)記為可能駛?cè)氡拒囓嚨?/strong>的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，這就是車輛決定緊急制動(dòng)的原因。
圖6：遇到交通信號(hào)時(shí)的緊急制動(dòng)
圖7：IVEX中的緊急制動(dòng)
從圖6和圖7，分析可得車輛以20 m/s（72 km/h）接近路口時(shí)，駕駛員在黃燈亮起1.8秒后接管并急剎，3.7秒內(nèi)完成靜止（減速度5.4 m/s2）。值得注意的是，該版本的Autopilot雖能識(shí)別信號(hào)燈（如下圖示），但無響應(yīng)功能，緊急制動(dòng)純屬駕駛員行為。
圖8：儀表盤Autopilot行為記錄
圖9：在進(jìn)入環(huán)形交叉路口之前進(jìn)行的緊急制動(dòng)
圖10：IVEX中的緊急制動(dòng)
在緊急制動(dòng)發(fā)生前約 3 秒，車輛以18 m/s（64.8 km/h）接近環(huán)島時(shí)突發(fā)制動(dòng)。實(shí)測表明，Autopilot因環(huán)島超出其ODD而靜默退出，駕駛員接管時(shí)剩余反應(yīng)時(shí)間不足，導(dǎo)致制動(dòng)過急。所幸后方無車，未造成風(fēng)險(xiǎn)。
通過IVEX安全分析平臺(tái)，基于上述分析，我們對(duì)Autopilot 的行為得出一些結(jié)論：
（1）ODD邊界行為：當(dāng)場景超出Autopilot設(shè)計(jì)域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)無預(yù)警退出，迫使駕駛員緊急干預(yù)；
（2）風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判機(jī)制：對(duì)潛在切入障礙物存在過度敏感現(xiàn)象，可能觸發(fā)非必要制動(dòng)。
在本篇文章中，我們介紹了如何使用 IVEX 安全分析平臺(tái)分析特定場景類別 —— 意外緊急制動(dòng)情況。從案例中也可清晰了解到IVEX安全分析平臺(tái)在AD/ADAS數(shù)據(jù)解析中的三大優(yōu)勢(shì)：
（1）異常行為快速定位
（2）多維度場景重建
（3）系統(tǒng)決策溯因分析
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