百人會2021云論壇｜博世陳黎明：安全是汽車成為智能終端的基石

1月15日至17日，以“發展新格局與汽車產業變革”為主題的第七屆中國電動汽車百人會論壇(2021)在北京舉行。今年的百人會論壇首次在網上舉行。來自國內外政府、行業組織、研究機構和相關企業的200多位代表在線分享觀點、交流心得。17日下午，智能汽車論壇拉開帷幕，嘉賓齊聚一堂，共同探討汽車如何成為智能終端。在論壇上，博世汽車底盤控制系統中國區總裁陳黎明發表了精彩的觀點。以下為演講實錄:

陳黎明:各位嘉賓、業內同仁、朋友們，下午好！我叫陳黎明，來自博世。我負責博世底盤控制系統在中國的業務，同時也負責高級自動駕駛戰略的制定。首先非常感謝來自中國的電動汽車100委員會邀請我參加本次論壇的主題演講。我今天要和大家分享的話題是“安全是汽車成為智能終端的基石”。在我分享之前，我們先想象一下智能汽車到底是什么樣子的。我們都期待自動駕駛進入我們的生活。每個人都有藍圖。我把它總結為一個把人和車融為一體的載體，是我們生活中的第三生活空間。我們希望它能在這個空間里解放我們的時間和雙手，讓我們有更多的時間去做自己想做的事情，覺得更有意義。例如，為了享受智能手機帶來的便利和好處，我們可以去看電影，看書，甚至在車上工作，開電話會議等等。但在我們使用這些便利和好處之前，有一個前提，就是我們要在車里感到充分的安全和安心，才能最大限度地享受自動駕駛帶來的便利。自動駕駛要解決兩大問題:一是提高交通安全性；第二，解放我們的雙手和時間。所以安全是自動駕駛的基石。接下來，我們來看看自動駕駛的安全性。據研究，人類目前的安全記錄是每兩百萬公里發生一次傷害事故，每1.47億公里發生一次死亡事故。換句話說，要證明自動駕駛比人類駕駛更安全，那么我們就要在不發生致命事故的情況下行駛超過1.47億公里。但這需要兩百年，我們知道這是不可能的。因此，我們必須解決R&D過程中的安全問題，并設計確保我們的自動駕駛在量產時是安全的。那么首先要滿足車輛安全的基本要求，同時還要進一步滿足功能安全、預期功能安全、網絡安全的要求。功能安全是為了避免電子電氣系統異常帶來的危害。預期的功能安全要求系統能正常運行，不能在不該工作的時候工作，也就是不能誤操作。網絡安全需要防止黑客入侵，黑客入侵可能造成功能誤觸發。那么，在功能安全和預期功能安全方面，并不是一個新的話題。在過去幾十年的汽車研發過程中，這些方法都在支撐著汽車技術的發展。在過去，我們積累了豐富的經驗，開發了非常成熟的工具和方法。比如故障樹分析、失效模式和影響模式分析、基于失效模式的設計評審等。通過我們的V-model，我們的設計和最終結果得到了大量的臺架實驗、模擬實驗和道路實驗的驗證，以驗證系統的正確性，保證我們的安全性。但同時我們也知道，沒有辦法覆蓋所有可能的場景，所有的問題都解決了，這就導致了我們目前說的很多的長尾問題。為什么自動駕駛時功能安全和預期功能安全更受關注？最重要的是，自動駕駛的復雜性在增加，這給我們帶來了新的挑戰。讓我們一起來看看吧。這里我們可以看到，隨著自動駕駛水平的提高，場景更加復雜，更多的功能和責任從人轉移到系統，這就對系統發生故障時的故障安全性提出了更高的要求，即從故障安全性到故障可控性。這是什么意思？我們可以通過右圖做一個解釋。大家可以看到，右圖最左邊的部分是緊急情況下一個剎車最基本的要求，也就是說至少我應該能在緊急情況下安全停車。但是我們知道，如果停在最左邊的路，可能會被追尾，所以我們更愿意停在最右邊的緊急停車道，這樣會更安全。當然，理想狀態是右圖。我可以開到一個非常安全的停車場，甚至是修理廠，這樣會提高我們自動駕駛的安全性。但我們知道，要做到這一點，必須有另一個系統在系統失效時執行所需功能，這就提出了冗余設計的概念。下面我想和大家分享一下博世在這個領域的思考和應用。這里展示了博世自動駕駛冗余設計方案的系統架構，涵蓋了主要功能和主要子系統。它包括環境感知、定位、環境分析、路徑規劃、轉向、制動，此外，它還包括通信和電源。我們相信這種架構可以涵蓋我們可能想象到的所有安全問題。博世的環保意識解決方案如下所示。我們的方法是先收集所有可能的運行場景，建立一個非常大的場景庫。根據所有的場景，我們對未來自動駕駛需要的傳感器提出了新的設計要求，包括它的探測距離、精度、分辨率等等，讓我們能夠更好的感知我們的周圍環境。第二步，我們搭建傳感系統，通過不同傳感器的配置和搭配互補，保證我們的感知準確可靠。這里是博世的定位方案，我們有兩套方案。第一，絕對定位；第二，特征定位。在絕對定位上，我們開發了智能高精度定位傳感器，可以通過GPS信號和路邊糾偏為汽車提供精確的定位信號。我們知道GPS信號在城市里不是很穩定。由于這些建筑，我們開發了基于道路特征的解決方案。它通過雷達和攝像頭采集道路特征，生成我們說的特征圖層，進行精確定位。我們知道空曠的地方沒有參照物和建筑物，所以特征定位可能會變得很弱，然后絕對定位這個時候就能起到很好的作用。因此，兩種方案的結合可以互補，同時產生冗余，從而實現互補和冗余的功能。讓我們再來看看方向盤。在轉向系統中，我們正在開發一種冗余轉向，它由兩個控制系統組成。我們可以看到它的執行機構是一個鍵，但是控制是兩條軌道，分別供電，分別通訊，分別ECU，驅動電機的不同模塊。當一個系統出現故障時，另一個系統可以降級并運行，以將汽車開到安全的地方。接下來我們可以關注制動系統。博世的系統是兩個獨立的機構，我們的iBooster和ESP。除此之外，我們還有兩套通訊系統和兩套傳感系統，這樣當一個部件或一個系統出現故障時，另一個系統可以互補，使汽車安全停下來。右邊是我們應用場景的分享。在制動系統中，我們有兩個系統，一個是正常行駛，一個是汽車不穩定時的控制。正常工況下，iBooster可以正常工作，ESP可以在汽車不穩定時進行ABS和防跑偏校正。第二個是iBooster的失敗。在這種情況下，正常駕駛需要ESP執行制動要求。保證汽車在雨雪天氣失控時的正常運行。第三種情況是ESP失效時，正常行駛制動仍由iBooster實施。在雨雪天，汽車失控時，由于ESP的故障，我們需要使用iBooster來補充ABS相關的功能。我希望這能很好地解釋冗余系統是如何工作的。接下來我們來看看開發的共享，量產，以及我們對長尾問題的解決方案。左邊我們看到我們用我們傳統的V型開發模型，通過系統的需求到組件的需求，再到我們的開發，一步步驗證所有開發功能的正確性和準確性。最后通過大量的臺架實驗、大量的仿真和大量的道路實驗，找出潛在的危險，制定相應的解決方案。這樣就可以保證在量產時所有已知的危險情況都能得到及時解決，系統也能正常工作，避免我們知道情況時誤觸發。然而，如前所述，汽車控制系統中最困難的問題是誤觸發。如何發現和避免誤觸發也是我們開發過程中的一個長尾問題。這就需要我們使用一套新的開發工具和方法，即數據驅動的迭代模型，在汽車量產后的道路運行過程中不斷收集相應的危險場景和故障模式，最終進行持續迭代開發，進一步提高自動駕駛系統的性能和安全性。最后，對今天的分享做個總結。自動駕駛的安全性是我們享受汽車作為智能終端所有好處的一個基礎。如何保證自動駕駛的安全性，是自動駕駛著陸的又一新挑戰。零件的可靠性是我們自動駕駛的一個基礎，但冗余設計方案為故障情況下的智能駕駛提供了安全保障。傳統汽車安全開發與數據驅動迭代相結合的驗證方案，可以加速自動駕駛的落地，不斷提升安全性和性能。我今天的分享就到此為止，謝謝！1月15日至17日，主題為“發展新格局與汽車產業變革”的第七屆中國電動汽車百人會論壇(2021)在北京舉行。今年的百人會論壇首次在網上舉行。來自國內外政府、行業組織、研究機構和相關企業的200多位代表在線分享觀點、交流心得。17日下午，智能汽車論壇拉開帷幕，嘉賓齊聚一堂，共同探討汽車如何成為智能終端。在論壇上，博世汽車底盤控制系統中國區總裁陳黎明發表了精彩的觀點。以下為演講實錄:

陳黎明:各位嘉賓、業內同仁、朋友們，下午好！我叫陳黎明，來自博世。我負責博世底盤控制系統在中國的業務，同時也負責高級自動駕駛戰略的制定。首先非常感謝來自中國的電動汽車100委員會邀請我參加本次論壇的主題演講。我今天要和大家分享的話題是“安全是汽車成為智能終端的基石”。在我分享之前，我們先想象一下智能汽車到底是什么樣子的。我們都期待自動駕駛進入我們的生活。每個人都有藍圖。我把它總結為一個把人和車融為一體的載體，是我們生活中的第三生活空間。我們希望它能在這個空間里解放我們的時間和雙手，讓我們有更多的時間去做自己想做的事情，覺得更有意義。例如，為了享受智能手機帶來的便利和好處，我們可以去看電影，看書，甚至在車上工作，開電話會議等等。但在我們使用這些便利和好處之前，有一個前提，就是我們要在車里感到充分的安全和安心，才能最大限度地享受自動駕駛帶來的便利。自動駕駛要解決兩大問題:一是提高交通安全性；第二，解放我們的雙手和時間。所以安全是自動駕駛的基石。接下來，我們來看看自動駕駛的安全性。據研究，人類目前的安全記錄是每兩百萬公里發生一次傷害事故，每1.47億公里發生一次死亡事故。換句話說，要證明自動駕駛比人類駕駛更安全，那么我們就要在不發生致命事故的情況下行駛超過1.47億公里。但這需要兩百年，我們知道這是不可能的。因此，我們必須解決R&D過程中的安全問題，并設計確保我們的自動駕駛在量產時是安全的。那么首先要滿足車輛安全的基本要求，同時還要進一步滿足功能安全、預期功能安全、網絡安全的要求。功能安全是為了避免電子電氣系統異常帶來的危害。預期的功能安全要求系統能正常運行，不能在不該工作的時候工作，也就是不能誤操作。網絡安全需要防止黑客入侵，黑客入侵可能造成功能誤觸發。那么，在功能安全和預期功能安全方面，并不是一個新的話題。在過去幾十年的汽車研發過程中，這些方法都在支撐著汽車技術的發展。在過去，我們積累了豐富的經驗，開發了非常成熟的工具和方法。比如故障樹分析、失效模式和影響模式分析、基于失效模式的設計評審等。通過我們的V-model，我們的設計和最終結果得到了大量的臺架實驗、模擬實驗和道路實驗的驗證，以驗證系統的正確性，保證我們的安全性。但同時我們也知道，沒有辦法覆蓋所有可能的場景，所有的問題都解決了，這就導致了我們目前說的很多的長尾問題。為什么自動駕駛時功能安全和預期功能安全更受關注？最重要的是，自動駕駛的復雜性在增加，這給我們帶來了新的挑戰。讓我們一起來看看吧。這里我們可以看到，隨著自動駕駛水平的提高，場景更加復雜，更多的功能和責任從人轉移到系統，這就對系統發生故障時的故障安全性提出了更高的要求，即從故障安全性到故障可控性。這是什么意思？我們可以通過右圖做一個解釋。大家可以看到，右圖最左邊的部分是緊急情況下一個剎車最基本的要求，也就是說至少我應該能在緊急情況下安全停車。但是我們知道，如果停在最左邊的路，可能會被追尾，所以我們更愿意停在最右邊的緊急停車道，這樣會更安全。當然，理想狀態是右圖。我可以開到一個非常安全的停車場，甚至是修理廠，這樣會提高我們自動駕駛的安全性。但我們知道，要做到這一點，必須有另一個系統在系統失效時執行所需功能，這就提出了冗余設計的概念。下面我想和大家分享一下博世在這個領域的思考和應用。這里展示了博世自動駕駛冗余設計方案的系統架構，涵蓋了主要功能和主要子系統。它包括環境感知、定位、環境分析、路徑規劃、轉向、制動，此外，它還包括通信和電源。我們相信這種架構可以涵蓋我們可能想象到的所有安全問題。博世的環保意識解決方案如下所示。我們的方法是先收集所有可能的運行場景，建立一個非常大的場景庫。根據所有的場景，我們對未來自動駕駛需要的傳感器提出了新的設計要求，包括它的探測距離、精度、分辨率等等，讓我們能夠更好的感知我們的周圍環境。第二步，我們搭建傳感系統，通過不同傳感器的配置和搭配互補，保證我們的感知準確可靠。這里是博世的定位方案，我們有兩套方案。第一，絕對定位；第二，特征定位。在絕對定位上，我們開發了智能高精度定位傳感器，可以通過GPS信號和路邊糾偏為汽車提供精確的定位信號。我們知道GPS信號在城市里不是很穩定。由于這些建筑，我們開發了基于道路特征的解決方案。它通過雷達和攝像頭采集道路特征，生成我們說的特征圖層，進行精確定位。我們知道空曠的地方沒有參照物和建筑物，所以特征定位可能會變得很弱，然后絕對定位這個時候就能起到很好的作用。因此，兩種方案的結合可以互補，同時產生冗余，從而實現互補和冗余的功能。讓我們再來看看方向盤。在轉向系統中，我們正在開發一種冗余轉向，它由兩個控制系統組成。我們可以看到它的執行機構是一個鍵，但是控制是兩條軌道，分別供電，分別通訊，分別ECU，驅動電機的不同模塊。當一個系統出現故障時，另一個系統可以降級并運行，以將汽車開到安全的地方。接下來我們可以關注制動系統。博世的系統是兩個獨立的機構，我們的iBooster和ESP。除此之外，我們還有兩套通訊系統和兩套傳感系統，這樣當一個部件或一個系統出現故障時，另一個系統可以互補，使汽車安全停下來。右邊是我們應用場景的分享。在制動系統中，我們有兩個系統，一個是正常行駛，一個是汽車不穩定時的控制。正常工況下，iBooster可以正常工作，ESP可以在汽車不穩定時進行ABS和防跑偏校正。第二個是iBooster的失敗。在這種情況下，正常駕駛需要ESP執行制動要求。保證汽車在雨雪天氣失控時的正常運行。第三種情況是ESP失效時，正常行駛制動仍由iBooster實施。在雨雪天，汽車失控時，由于ESP的故障，我們需要使用iBooster來補充ABS相關的功能。我希望這能很好地解釋冗余系統是如何工作的。接下來我們來看看開發的共享，量產，以及我們對長尾問題的解決方案。左邊我們看到我們用我們傳統的V型開發模型，通過系統的需求到組件的需求，再到我們的開發，一步步驗證所有開發功能的正確性和準確性。最后通過大量的臺架實驗、大量的仿真和大量的道路實驗，找出潛在的危險，制定相應的解決方案。這樣就可以保證在量產時所有已知的危險情況都能得到及時解決，系統也能正常工作，避免我們知道情況時誤觸發。然而，如前所述，汽車控制系統中最困難的問題是誤觸發。如何發現和避免誤觸發也是我們開發過程中的一個長尾問題。這就需要我們使用一套新的開發工具和方法，即數據驅動的迭代模型，在汽車量產后的道路運行過程中不斷收集相應的危險場景和故障模式，最終進行持續迭代開發，進一步提高自動駕駛系統的性能和安全性。最后，對今天的分享做個總結。自動駕駛的安全性是我們享受汽車作為智能終端所有好處的一個基礎。如何保證自動駕駛的安全性，是自動駕駛著陸的又一新挑戰。零件的可靠性是我們自動駕駛的一個基礎，但冗余設計方案為故障情況下的智能駕駛提供了安全保障。傳統汽車安全開發與數據驅動迭代相結合的驗證方案，可以加速自動駕駛的落地，不斷提升安全性和性能。我今天的分享就到此為止，謝謝！

標簽：北京發現

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