據(jù)外媒報道，Waymo于近日向美國交通部提交了一份43頁的安全報告，詳細(xì)說明了Waymo為自動駕駛車輛所投入的先進(jìn)技術(shù)及操作規(guī)程，旨在確保自動駕駛車輛路測的安全性。

該報告提供了一份總結(jié)性概述，其介紹了車輛基本功能的運(yùn)行情況，包括：在何種條件下正常運(yùn)作、又在何種情況下因“故障(fail)”而執(zhí)行安全?？坎⑵渥鳛樽詈蟮膽?yīng)變手段(final fallback)。此外，這份概述還解釋了以下內(nèi)容：在事故發(fā)生后，是否存在數(shù)據(jù)記錄?采用何種方式存儲數(shù)據(jù)?采用何種途徑確保Waymo車輛的網(wǎng)絡(luò)安全?

Waymo還從硬件及軟件兩方面，詳細(xì)說明了其測試進(jìn)程。針對碰撞規(guī)避、傳感器及其他設(shè)備的總體耐用性等問題，文中還提到了其技術(shù)原理等內(nèi)容。Waymo將自動駕駛相關(guān)的“安全性”進(jìn)行了細(xì)化，劃分為：行為安全性(上路行駛時的駕駛決策)、功能安全性(安全操作，包括備份及冗余)、碰撞安全性(對車內(nèi)人員的防護(hù)能力)、操作安全性(乘客與車輛間安全性與舒適性的交互影響)及非碰撞安全性(與車輛進(jìn)行交互的人員的安全性)。

最關(guān)鍵的是，該報告還解釋了“運(yùn)行設(shè)計域(operational design domain)”，Waymo用其定義了車輛可進(jìn)行安全操作的地點及時間，其中還牽涉到安全駕駛所涉及的各類因素，如：地理條件、道路類型、車速、時間段、法律法規(guī)及氣候條件。

Waymo安全報告長達(dá)43頁，詳見下文：

Waymo的使命

Waymo旨在將自動駕駛技術(shù)推向全球，在提升交通安全性的同時，為人們提供生活便利。公司認(rèn)為自動駕駛技術(shù)將為人們提供便利，并大幅降低交通事故的發(fā)生，進(jìn)而挽救眾多道路使用者的生命。

自動駕駛車輛可提升道路安全性，為上百萬人提供新的出行方式。完全自動駕駛車輛潛能巨大，無論是上下班通勤、接送孩子上學(xué)還是挽救生命，改變?nèi)藗兊纳?，提升生活質(zhì)量。

安全性是Waymo的核心任務(wù)，這也是公司在八年前所設(shè)定的目標(biāo)。

每年，全世界有120萬人死于交通事故。在美國，交通致死數(shù)量還在持續(xù)增長中。這類事故都有一個共通點，94%的交通事故都是因為駕駛員的人為失誤造成的。Waymo堅信，自動駕駛技術(shù)每年可拯救上千個本該在交通事故中喪命的民眾。

公司對安全性的承諾及付出體現(xiàn)于該公司所做的每一件事中，從企業(yè)文化到如何設(shè)計、測試這項技術(shù)。在這份安全報告里，Waymo詳細(xì)闡述了的工作理念：安全性。

該份安全系統(tǒng)概論強(qiáng)調(diào)了Waymo自動駕駛車輛在長達(dá)350萬英里實地路測及在上千萬英里的自動駕駛模擬測試中所學(xué)到的重要經(jīng)驗和教訓(xùn)。Waymo的安全報告也影響了美國交通部發(fā)布的自動駕駛聯(lián)邦政策框架：《自動駕駛系統(tǒng)2.0： 安全性愿景》(Automated Driving Systems 2.0: A Vision for Safety )。美國交通部的框架列出了12項安全設(shè)計要素，并鼓勵各公司開展自動駕駛路測測試并且配置自動駕駛系統(tǒng)，旨在解決相關(guān)技術(shù)難題。

在該份報告中，公司羅列了與各個安全設(shè)計要素相關(guān)的流程，并闡述上述要素是如何支撐整動駕駛車輛的研發(fā)、測試和部署的。只有在確保安全性這一大前提下，完全自動駕駛車輛才會被民眾所接受，這也是Waymo長久以來持續(xù)投資安全技術(shù)領(lǐng)域并打造相關(guān)進(jìn)程的原因，旨在使民眾相信，公司推出的自動駕駛車輛能夠滿足公眾對于安全交通出行及舒適出行設(shè)備的需求。

本報告主要分為五大內(nèi)容模塊：

一、Waymo系統(tǒng)安全計劃：設(shè)計保證安全

二、Waymo自動駕駛車輛的運(yùn)行機(jī)制及原理

三、測試及驗證方法：確保車輛的自動駕駛性能及安全性

四、與公眾開展安全的(人機(jī))交互

五、結(jié)論

自動駕駛車輛所需回答的四個問題：

1. 我在哪?

在開車前，Waymo團(tuán)隊首先會打造詳盡的3D高清地圖，突出顯示道路剖面圖(road profiles)、路緣石(curbs)及人行道、車道標(biāo)志、斑馬線(crosswalks)、停車牌及其他道路情況。Waymo車輛并不完全依賴于GPS功能，車輛將交互參照預(yù)先繪制的地圖與實時傳感器數(shù)據(jù)，在對兩者進(jìn)行比對后，確定車輛在的位置。

2. 我周邊的情況?

Waymo配置的車載傳感器及軟件將持續(xù)掃描車輛周邊的目標(biāo)，包括：行人、騎行者、車輛、道路施工及障礙物。車輛將持續(xù)從交通燈的顏色讀取交通控制指令。此外，車載系統(tǒng)還將從鐵路道口交叉柵門(railroad crossing gates)識別臨時性停車的信號。Waymo旗下測試車輛的掃描半徑為300米，其探測領(lǐng)域相當(dāng)于三個足球場大小，可實現(xiàn)全方位覆蓋。

3. 接下來將會發(fā)生什么?

Waymo的軟件可基于道路上各動態(tài)目標(biāo)的當(dāng)前速度及行動軌跡，預(yù)測到其未來的動向，甚至能分清車輛與騎行者或行人間的差別。該軟件利用從其他道路使用者處獲得的信息，預(yù)計可能存在的多種行駛路徑。該軟件還將道路的變化情況也納入其考量范圍(如車道發(fā)生交通擁堵)，并預(yù)測路面情況將對測試車輛周邊的其他目標(biāo)產(chǎn)生何種影響。

4. 我應(yīng)該怎么做?

該軟件考量這類信息的方方面面，試圖尋找一種適合車輛采用的方法與行駛路徑。Waymo軟件可選定精確的駕駛軌跡、車速、車堵及確保道路安全所需的轉(zhuǎn)向操控。因為這類車輛將持續(xù)監(jiān)控環(huán)境，預(yù)判車輛周邊其他道路使用者的駕駛行為，能夠?qū)ψ兊雷鞒隹焖夙憫?yīng)并確保變道期間的安全性。

Waymo系統(tǒng)安全計劃：設(shè)計保證安全(Safety by Design)

作為第一家在公共道路上實現(xiàn)完全自動駕駛的公司，Waymo唯有靠自己的拼搏。在公司成立之初，公司就建立了自己的系統(tǒng)安全計劃(System Safety Program)，將這一安全理念根植于技術(shù)測試和開發(fā)流程中。該項目采用一個綜合性、穩(wěn)健的方法，Waymo將其稱之為：設(shè)計保證安全。

“設(shè)計保證安全”意味著Waymo從最底層的系統(tǒng)級開始考慮安全性，并將安全性納入各系統(tǒng)層級與各個開發(fā)階段，確保從設(shè)計到測試、驗證，在整個過程中始終貫徹安全性這一核心理念。該方法還借鑒了從航空航天、汽車及國防等行業(yè)中的最佳實踐(best practice)。

 

在遵守這類最佳實踐后，Waymo對自動駕駛車輛各個部件進(jìn)行了大量測試，確保在整合到整套自動駕駛系統(tǒng)后，所有的子系統(tǒng)均能夠安全地運(yùn)行。

該方法還有助于驗證全自動駕駛車輛上路行駛時的安全性。同時，Waymo還可以了解系統(tǒng)部件、子系統(tǒng)或其他方面的任何變化或故障會對在整個自動駕駛系統(tǒng)中造成何種影響。

該進(jìn)程還將影響Waymo的各個安全功能，其中就包括：冗余臨界安全系統(tǒng)(redundant critical safety system)，使車輛在遇到技術(shù)故障時，可采用安全的方式停車。車輛可借助具有功能互補(bǔ)的各傳感器的協(xié)同配合，使傳感器的視場重疊。此外，公司還開展了大量的測試項目，有助于對旗下技術(shù)進(jìn)行快速調(diào)整及升級，進(jìn)而提升車輛的安全性。

Waymo的系統(tǒng)安全計劃

Waymo的系統(tǒng)安全計劃涉及5個截然不同的安全領(lǐng)域：行為安全性、功能安全性、碰撞安全性、操作安全性和非碰撞安全性。上述各領(lǐng)域都需結(jié)合各種測試方法，旨在驗證完全自動駕駛車輛的安全性。

行為安全性

指車輛在道路上的行駛決策和行為。自動駕駛車輛也需要遵守交通規(guī)則，必須在各種駕駛情境(不論是該情景是預(yù)期內(nèi)還是預(yù)期外的)為用戶提供導(dǎo)航，確保駕駛安全性。

Waymo運(yùn)用各類功能性分析、仿真工具和路測，確保充分了解在業(yè)務(wù)設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的各類挑戰(zhàn)，并制定安全性要求，采用多管齊下的測試和驗證過程。

功能安全性

其旨在確保Waymo車輛在系統(tǒng)存故障或失效時的安全操控，這意味著要建立備份系統(tǒng)和冗余機(jī)制來應(yīng)對車輛的意外狀況。

例如，Waymo旗下的所有自動駕駛車輛均配備了輔助計算機(jī)(secondary computer)，可在主計算機(jī)出現(xiàn)故障時代替其接管車輛的操控，實現(xiàn)車輛的安全停車(即：最小風(fēng)險條件)。旗下各車輛均配備了備用轉(zhuǎn)向及制動系統(tǒng)，整個系統(tǒng)還有其他多層冗余。

碰撞安全性

即耐撞性，是指車輛通過各種措施保護(hù)車內(nèi)乘客的能力，借助結(jié)構(gòu)性設(shè)計來保護(hù)車內(nèi)人員，提供座椅約束裝置(seat restraints)及安全氣囊，減輕車內(nèi)人員的傷亡程度。

在美國，碰撞安全性被納入到美國聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)(Federal Motor Vehicle Safety Standards，F(xiàn)MVSS)中，該標(biāo)準(zhǔn)由美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)發(fā)布。為此，各大車企務(wù)必要證明其基礎(chǔ)車型符合FMVSS的相關(guān)要求。

操作安全性

指車輛和乘客之間的交互(人機(jī)交互)。當(dāng)確保操作安全性后，Waymo才能確保為消費者帶來自動駕駛車輛所提供的安全而舒適的體驗。公司旨在打造安全的自動駕駛車輛，借助危險分析、現(xiàn)有安全標(biāo)準(zhǔn)、大量的自動駕駛測試及從各行業(yè)借鑒而來的最佳實踐來實現(xiàn)。公司還將采取各項舉措，如公司提供的前期試駕乘坐體驗項目(在第4節(jié)中將進(jìn)一步介紹)。此外，公司已研發(fā)了一款用戶界面，使乘客能清楚地了解其目的地，指揮車輛靠邊停車，并聯(lián)系Waymo獲取技術(shù)輔助。

非碰撞安全性

針對可能與車輛相互作用的人群，Waymo旨在提供身體上的安全防護(hù)。例如，電子系統(tǒng)或傳感器所帶來的危害，上述設(shè)備或?qū)Τ丝?、汽車技工、駕駛員、急救人員或旁觀者造成身體傷害。

安全進(jìn)程

Waymo在系統(tǒng)安全計劃內(nèi)設(shè)定了安全進(jìn)程，確保車輛的安全性。需要制定所需的安全要求，旨在從企業(yè)內(nèi)部減少潛在的風(fēng)險，務(wù)必在設(shè)計時再度強(qiáng)調(diào)安全性，然后進(jìn)行驗證及確認(rèn)，證明安全風(fēng)險已降低至所確定的水平。

首先，從識別危險場景入手，然后再確定潛在風(fēng)險的相關(guān)規(guī)避措施。這些措施可以采取多種形式，如軟件或硬件的要求、軟硬件的設(shè)計建議、程序控制(procedural controls)或其他的分析建議。

公司還采用了各種風(fēng)險評估方法，如：預(yù)先危險性分析(preliminary hazard analysis)、故障樹，設(shè)計失效模式及后果分析(DFMEA)。該持續(xù)性過程與現(xiàn)行的工程及測試活動、安全工程分析密切相關(guān)。

危險分析過程有助于識別自動駕駛系統(tǒng)架構(gòu)、子系統(tǒng)和組件的相關(guān)要求，這類安全性要求通過一系列子系統(tǒng)及系統(tǒng)分析技術(shù)、各種系統(tǒng)工程設(shè)計進(jìn)程及美國聯(lián)邦及各州法律法規(guī)的要求來制定而成。這類分析還對Waymo的行為安全性測試要求以及系統(tǒng)如何檢測和處理故障提供支持。

基于Waymo的系統(tǒng)架構(gòu)及要求，公司在公共道路、閉合環(huán)境及模擬駕駛情景內(nèi)進(jìn)行了大量的測試。借助從上述測試、國家碰撞事故數(shù)據(jù)及從駕駛研究中采集到的信息，Waymo為潛在危險提供更多的分析。

Waymo多管齊下，獲得了大量的專業(yè)技術(shù)知識，在理解Waymo的系統(tǒng)中起到了重要作用?；谶@一認(rèn)識，公司能夠全面分析并評估系統(tǒng)的安全性，然后才可以在公共道路上進(jìn)行完全自動駕駛車輛的操作。

二、Waymo自動駕駛車輛的運(yùn)行機(jī)制及原理

 

自動駕駛系統(tǒng)

完全自動駕駛系統(tǒng)與當(dāng)前在售車輛車載系統(tǒng)不同，其車輛的駕駛操控?zé)o需駕駛員的介入，與當(dāng)前車輛所車采用的自適應(yīng)巡航控制或者車道保持系統(tǒng)也有不同，因為后者需要駕駛員持續(xù)監(jiān)控。Waymo的系統(tǒng)涉及軟件及硬件，當(dāng)其被整合到車輛后，可執(zhí)行所有的駕駛功能。

用自動駕駛的行話來說，在特定地理區(qū)域和特定條件下，Waymo的自動駕駛系統(tǒng)可完成整套動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，無需人類駕駛員介入操作。

這種技術(shù)可被歸類到國際汽車工程師學(xué)會(SAE International)定義的4級自動駕駛系統(tǒng)中，若遇到任何系統(tǒng)故障，Waymo的技術(shù)可實現(xiàn)車輛的安全?？?，將安全風(fēng)險降至最低。

與1-3級自動駕駛分級不同，4級自動駕駛可在系統(tǒng)發(fā)生任何故障時實現(xiàn)車輛的安全停靠，而無需人類駕駛員接管車輛的操控。

全自動駕駛：讓人類一直保持“乘客”身份

先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)是Waymo團(tuán)隊開發(fā)的首批技術(shù)。2012年，公司開發(fā)并測試了3級自動駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)可讓車輛在單車道的高速公路上實現(xiàn)自動駕駛，但測試期間，仍需要駕駛員擠介入操作。在內(nèi)部測試中，公司還發(fā)現(xiàn)人類過于依賴這項技術(shù)，并未仔細(xì)地監(jiān)控路況。

當(dāng)駕駛輔助技術(shù)變得越發(fā)先進(jìn)時，通常要求駕駛員在數(shù)秒內(nèi)完成從乘客到駕駛員的角色轉(zhuǎn)換，但通常是在更具挑戰(zhàn)性或更復(fù)雜的情況下，這類場景很少。車輛承擔(dān)的任務(wù)越多，這一過渡階段就越來越復(fù)雜。

為使駕駛員雙手得以脫離方向盤，不必再介入車輛操作，Waymo正在開發(fā)完全自動駕駛車輛。公司技術(shù)將關(guān)注駕駛的全過程，使用戶在車內(nèi)成為純粹的乘客。

目標(biāo)和事件探查響應(yīng)：車載傳感器

為滿足自動駕駛的復(fù)雜需求，Waymo開發(fā)傳感器矩陣，可實現(xiàn)360度全景探查及監(jiān)控，不論白天或黑夜，且視野面積可達(dá)3個足球場那么大。

這類多層級傳感器套件可以無縫協(xié)同工作，繪制出清晰的3D全景圖像，顯示行人、自行車、來往車輛、交通指示燈、建筑物和其他道路特征等動態(tài)及靜態(tài)目標(biāo)。

LiDAR(激光雷達(dá))系統(tǒng)

LiDAR(光檢測和測距)可全天候工作，每秒可發(fā)射數(shù)百萬個360°全景激光脈沖，測量反射到表面并返回車輛所需的時間。

Waymo的系統(tǒng)包括內(nèi)部開發(fā)的三種類型激光雷達(dá)：1. 短程激光雷達(dá)，可使車輛持續(xù)不斷地獲得車輛周邊環(huán)境;2. 高分辨率的中程激光雷達(dá);3. 新一代功能強(qiáng)大的長距離激光雷達(dá)，視線面積可達(dá)三個足球場。

視覺(攝像頭)系統(tǒng)

Waymo視覺系統(tǒng)包括，用于觀察世界的攝像頭，同時具有360°全景視野，相較之下，但人類的視野卻只有120°。由于Waymo視覺系統(tǒng)分辨率高，可探查不同的顏色，因而能幫助系統(tǒng)識別交通指示燈、施工區(qū)、校車和應(yīng)急車輛的閃光燈。Waymo的視覺系統(tǒng)由多套高分辨率攝像頭組成，以便在長距離、日光和低亮度等多種情境下完成協(xié)作。

雷達(dá)系統(tǒng)

雷達(dá)利用波長來感知物體及其運(yùn)動，這類波長穿透雨滴等目標(biāo)物，從而使得雷達(dá)在雨、霧、雪等天氣中都發(fā)揮效果。Waymo的雷達(dá)系統(tǒng)具有連續(xù)的360°視野，可追蹤前后方和兩側(cè)過路車輛的行駛速度。

輔助傳感器(Supplemental Sensors)

Waymo還提供了部分輔助傳感器，包括：音頻檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以聽到數(shù)百英尺遠(yuǎn)的警車和急救車輛所發(fā)出的警報聲;而GPS可以補(bǔ)充為車輛對其自身的地理定位提供輔助。

Waymo自動駕駛軟件

自動駕駛軟件就是車輛的“大腦”，使得傳感器采集的信息變得有意義，這個“大腦”還能利用這些信息幫助車輛做出最佳駕駛決策。

Waymo已經(jīng)花了八年的時間來打造并完成這類軟件，并運(yùn)用了機(jī)器學(xué)習(xí)及其他先進(jìn)的工程技術(shù)。經(jīng)過多年的精心設(shè)計和測試，Waymo的模擬駕駛里程(參配、圖片、詢價) 數(shù)已高達(dá)數(shù)十億英里，自動駕駛路測里程數(shù)也超過了350萬英里。

Waymo的系統(tǒng)可實現(xiàn)對這個世界深度情境理解，這也是區(qū)分Level 4自動駕駛技術(shù)的關(guān)鍵部分。

Waymo的自動駕駛軟件，不只是檢測其他物體的存在，還能真正理解這個物體本身，可能會做出的舉止以及對車輛上路駕駛行為所造成的影響，此即為Waymo車輛在全自動模式下實現(xiàn)安全駕駛的方式與原理。

鑒于Waymo軟件由不同部分組成，在這里Waymo將細(xì)介紹三個重要組成部分：感知、行為預(yù)測和規(guī)劃軟件。

感知

感知是Waymo軟件的功能組成之一，可用于檢測道路對象并對其分類，同時還可用于估算速度、航向和加速度。公司的自動駕駛軟件可從Waymo的傳感器獲取無數(shù)詳細(xì)信息，并將其轉(zhuǎn)化為實時視圖。

感知有助于車輛區(qū)分行人、騎行者、摩托車手、車輛等，還能區(qū)分諸如交通信號等靜態(tài)物體的顏色。對于這些物體，感知使Waymo系統(tǒng)能從語義方面了解車輛周邊的情況，如：交通燈是否為綠色，車輛是否啟動并行進(jìn)，車道是否堵塞，上述一切盡在掌握。

行為預(yù)測

通過行為預(yù)測，軟件可對道路的各對象的意圖進(jìn)行建模、預(yù)測及理解。由于Waymo已擁有數(shù)百萬英里的駕駛里程經(jīng)驗，在面對不同的道路對象可能做出的行為時，Waymo旗下的車輛已構(gòu)建了高精準(zhǔn)度的建模。

從軟件了解到，行人、騎自行車者、摩托車手可能看起來相似，但在行為上則有很大差異。行人可能比騎自行車者、摩托車手速度都要慢，但其都有可能突然轉(zhuǎn)向。

規(guī)劃軟件

Waymo的規(guī)劃軟件會考量從感知和行為預(yù)測兩個程序中所采集集到的所有信息，并為車輛繪制好路徑。依據(jù)經(jīng)驗，最好的司機(jī)往往是具有防范意識的司機(jī)，這也是Waymo會訓(xùn)練防御型駕駛行為的原因。例如：遠(yuǎn)離其他司機(jī)的盲點區(qū)域，給騎行車者和行人留出額外的空間。

Waymo的規(guī)劃軟件會優(yōu)先考慮這幾步。例如，如果自動駕駛軟件認(rèn)為前面的車道因施工而關(guān)閉，并預(yù)測到車道上的自行車會移動，那么規(guī)劃軟件可以做出決定，以便提前給騎自行車者減速或騰出空間。

依據(jù)道路經(jīng)驗，Waymo還完善了駕駛體驗，以確保車輛中的乘客在路上是平穩(wěn)而舒適的。對于其他道路使用者來說，也是自然和可預(yù)測的。

運(yùn)行設(shè)計域：確保車輛在特定條件下可安全行駛

運(yùn)行設(shè)計域(operational design domain，簡稱ODD)是指自動駕駛系統(tǒng)可安全運(yùn)行的條件。Waymo的范圍包括：地理位置、道路類型、速度范圍、天氣、時間、國家及當(dāng)?shù)亟煌ǚ煞ㄒ?guī)。

事實上，自動駕駛的ODD可能是非常有限的。例如，在白天的溫度氣候條件下，在一條低速公路道路或私人場地(如商業(yè)園區(qū))劃出一條固定的單程路線。然而，Waymo旨在提供更為廣闊的設(shè)計域，可為日常駕駛?cè)蝿?wù)提供支持。為此，公司研發(fā)新的自動駕駛技術(shù)，可在更廣泛的地理區(qū)域內(nèi)為車輛提供全天候的城市道路導(dǎo)航服務(wù)。Waymo車輛設(shè)計使其能在惡劣天氣下駕駛，如：中雨、白天和夜間都能正常工作。

Waymo的車載系統(tǒng)設(shè)計使其無法在未經(jīng)批準(zhǔn)的運(yùn)行設(shè)計域外行駛。例如，乘客無法選擇除認(rèn)可的地理位置外的地方作為其目的地，車載軟件不會在“地理圍欄”區(qū)域以外地方創(chuàng)建駕駛路線。

同樣，Waymod 車輛設(shè)計使其能自動檢測到其運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)可能會影響安全駕駛的突發(fā)情況(如：暴風(fēng)雪天氣)，以便使車輛及時安全制停直至行駛條件得以改善。

Waymo的車輛還需遵守其地理區(qū)域內(nèi)的聯(lián)邦、州政府和當(dāng)?shù)氐姆伞７梢蠹耙笾械娜魏巫兓急灰暈橄到y(tǒng)中的安全要求，其涉及相關(guān)的速度限制、交通指示和信號。

在車輛駛?cè)胄聟^(qū)域之前，Waymo團(tuán)隊會逐一了解任何獨特的道路規(guī)則或駕駛習(xí)慣，及時更新軟件，并讓車輛能夠采取安全的應(yīng)對方式。例如，加利福尼亞和德克薩斯州，自行車道上進(jìn)行右轉(zhuǎn)彎的規(guī)則存在不同。

與此同時，Waymo的ODD還將不斷發(fā)展，最終目標(biāo)是開發(fā)完全自動駕駛技術(shù)，從而可以讓人類在任何時間、任何地點，任何情況下都能自由的從A地到往B地。

隨著系統(tǒng)功能的不斷提升及驗證通過，Waymo還將不斷擴(kuò)大設(shè)計運(yùn)行域，將Waymo的技術(shù)帶給更多的人。

最小風(fēng)險狀況(回退，fallback)：確保車輛能夠過渡到安全停靠狀態(tài)

自動駕駛級數(shù)較低車輛依賴于駕駛員重新接管車輛的操作，當(dāng)駕駛情景的復(fù)雜程度較高，將超出車載系統(tǒng)的應(yīng)對能力。當(dāng)自動駕駛技術(shù)遇到故障時，駕駛控制權(quán)也將重新回到駕駛員手中。

作為全自動駕駛汽車，Waymo的技術(shù)必須足夠強(qiáng)大，才能獨自處理這類復(fù)雜的駕駛情景。若自動駕駛車輛無法繼續(xù)完成計劃中的行程，其務(wù)必?fù)碛邪踩＼嚨哪芰?，即被稱作“最小風(fēng)險狀態(tài)”或“回退”。

這可能包括以下情境：自動駕駛系統(tǒng)出現(xiàn)故障、車輛發(fā)生碰撞、環(huán)境條件的改變，進(jìn)而導(dǎo)致在設(shè)定的運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)或?qū)囕v的駕駛安全性產(chǎn)生影響。

Waymo的系統(tǒng)設(shè)計旨在自動檢測各個上述場景。此外，系統(tǒng)的檢查頻率可達(dá)上千次/秒，旨在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。同時，Waymo系統(tǒng)專為關(guān)鍵系統(tǒng)(如：傳感器系統(tǒng)、運(yùn)算系統(tǒng)及制動系統(tǒng))提供了一系列冗余設(shè)計。

Waymo車輛可根據(jù)駕駛情境中的道路類型、當(dāng)前的交通狀況及不同程度的技術(shù)故障作出不同的應(yīng)對，視具體因素而定，系統(tǒng)作出適當(dāng)?shù)膽?yīng)對，確保車輛及乘客的安全，包括：靠邊停車或安全?？俊?/p>

車輛冗余——關(guān)鍵性安全系統(tǒng)(Safety-Critical Systems)

備用運(yùn)算系統(tǒng)

車載備用運(yùn)算系統(tǒng)始終在后臺運(yùn)行著，當(dāng)檢測到主計算系統(tǒng)發(fā)生故障時，該系統(tǒng)將負(fù)責(zé)接管車輛的控制操作，以便實現(xiàn)安全?？?。

備用制動系統(tǒng)

如果主制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，Waymo提供的整套備用制動系統(tǒng)將立即生效。當(dāng)故障發(fā)生時，主制動系統(tǒng)、備用制動系統(tǒng)均可實現(xiàn)車輛的安全?？?。

備用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

備用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)擁有一套冗余驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)，并配置了獨立的控制器及電源。若轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或備用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，另一系統(tǒng)均能夠執(zhí)行車輛的轉(zhuǎn)向操作。

備用電源系統(tǒng)

可為各個關(guān)鍵驅(qū)動系統(tǒng)提供兩個獨立的電源，后者可確保Waymo車輛的關(guān)鍵驅(qū)動組件在發(fā)生單電源故障或電路中斷時仍然可用。

備用碰撞檢測及碰撞規(guī)避系統(tǒng)

含碰撞檢測及碰撞規(guī)避系統(tǒng)在內(nèi)的多個備用系統(tǒng)可持續(xù)掃描車輛前后的物體，包括：行人、騎行者及其它車輛。若主系統(tǒng)未探查到行駛路徑中的目標(biāo)物(極少數(shù)情況)，這類備用系統(tǒng)可控制車輛，逐步減速直至安全?？?。

冗余慣性測量系統(tǒng)：對進(jìn)行車輛定位

冗余慣性測量系統(tǒng)(redundant inertial measurement system)可幫助車輛準(zhǔn)確地追蹤其道路行駛軌跡。主慣性測量系統(tǒng)、冗余慣性測量系統(tǒng)可交互核對，若探查到其中某個系統(tǒng)存在故障，則由另一個系統(tǒng)執(zhí)行車輛定位。

數(shù)據(jù)記錄及碰撞后行為

Waymo自動駕駛技術(shù)將持續(xù)改進(jìn)，永不停步。Waymo系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可采集當(dāng)先上路行駛車輛所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并加以分析。公司可吸取從某輛車上獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，加以改進(jìn)后可運(yùn)用于整個自動駕駛測試車隊。

Waymo系統(tǒng)可檢測到碰撞的發(fā)生，并自動向Waymo后臺運(yùn)營中心發(fā)送通知。隨后，訓(xùn)練有素的Waymo專家們可啟動碰撞后響應(yīng)程序，包括：與執(zhí)法人員和急救人員進(jìn)行溝通，并派人員到現(xiàn)場。Waymo運(yùn)營中心還配有乘客支持專家，他們可以過車載音響系統(tǒng)與乘客直接溝通。

在碰撞發(fā)生后，公司將分析所有可用的數(shù)據(jù)，包括：視頻數(shù)據(jù)及其他傳感器采集到的數(shù)據(jù)，評估后確認(rèn)可能的事故原因。同時，團(tuán)隊還將軟件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，對整個車輛的車載系統(tǒng)進(jìn)行必要的升級。凡是影響車輛安全的隱患都會被修復(fù)，在車載系統(tǒng)升級前，還會進(jìn)行必要的安全測試。

自動駕駛車輛的網(wǎng)絡(luò)安全

Waymo已研發(fā)一套健全的應(yīng)對流程，旨在對網(wǎng)絡(luò)安全威脅加以識別、劃分優(yōu)先級及規(guī)避。Waymo的安全實踐是建立在谷歌安全流程基礎(chǔ)之上，遵循NHTSA及Auto-ISAC發(fā)布的指導(dǎo)策略。

為進(jìn)一步提升未來的網(wǎng)絡(luò)安全最佳實踐，Waymo還加入了Auto-ISAC，這是一項旨在加強(qiáng)全球汽車行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全意識和協(xié)作的行業(yè)性舉措。

如何為自動駕駛車輛打造一套適用的地圖

在自動駕駛車輛上路前，Waymo的地圖團(tuán)隊首先利用測試車輛的傳感器來創(chuàng)建高清3D地圖，這類地圖與基礎(chǔ)級衛(wèi)星圖像或在線地圖截然不同。相反，Waymo的地圖使車載系統(tǒng)能夠深刻理解相關(guān)的物理環(huán)境：道路類型、道路的距離、尺寸和其他地形地貌特征。

Waymo利用這類數(shù)據(jù)并凸顯交通控制信息，如：人行橫道的長度、紅綠燈的位置、相關(guān)標(biāo)識等。借助車載顯示屏上顯示的地圖，Waymo的車載系統(tǒng)會重點關(guān)注車輛周邊環(huán)境的動態(tài)變化，如：其他道路使用者的相關(guān)信息。Waymo系統(tǒng)采用交互參照傳感器采集的實時數(shù)據(jù)及車載3D地圖，旨在探查道路的變化。

若探查到道路的變化(如：前方發(fā)生碰撞事故，導(dǎo)致十字路口擁堵)，Waymo的自動駕駛車輛可在運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)對路徑進(jìn)行重新規(guī)劃，并告知后臺運(yùn)營中心，使其他車輛在行駛時避開該擁堵區(qū)域。在這種情況下，地圖不僅作為作為成為車載軟件的參照點，還向車載系統(tǒng)提供重要的信息反饋。

這類詳細(xì)的定制版地圖使Waymo團(tuán)隊能夠全面了解各行駛位置的道路情況。Waymo的車載系統(tǒng)的深度理解能力極為出色，可確保Waymo車輛僅在運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)開展路測。

Waymo安全性獲取途徑

1. 構(gòu)建可驗證的軟件及系統(tǒng)

2. 對通信信道進(jìn)行加密及驗證

3. 為關(guān)鍵系統(tǒng)構(gòu)建冗余安全措施

4. 限制關(guān)鍵系統(tǒng)間的通信

5. 及時地提供軟件更新

6. 對安全威脅進(jìn)行建模并劃定優(yōu)先級

Waymo從車輛內(nèi)部和外部同時著手，對所有自動駕駛系統(tǒng)的潛在安全訪問點進(jìn)行了全面審查，并采取措施，限制這些接入點的數(shù)量及功能。

首先，Waymo與車企等伙伴方開展合作，確定和減少基礎(chǔ)車輛的漏洞數(shù)量。在進(jìn)行軟件設(shè)計及汽車設(shè)計過程中，Waymo全面考慮了所有已知的威脅，確保車載系統(tǒng)及車輛設(shè)計能應(yīng)對這類威脅。

公司還通過同行評審及驗證過程對軟件進(jìn)行調(diào)整升級，發(fā)布新版的車載軟件。Waymo還采取了風(fēng)險分析及風(fēng)險評估過程，旨在識別并降低這類風(fēng)險，包括那些與網(wǎng)絡(luò)安全有關(guān)的風(fēng)險。在Waymo的設(shè)計中，轉(zhuǎn)向、制動、控制器等Waymo車輛的安全關(guān)鍵性系統(tǒng)均與外部通信隔斷。例如：關(guān)鍵性安全運(yùn)算可測試車輛的運(yùn)動及動向，車載3D地圖則受到屏蔽保護(hù)，無法通過車載無線連接接系統(tǒng)進(jìn)行訪問。

Waymo還考慮到了無線網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。Waymo車輛并不依賴于一個固定連接，確保車載無線網(wǎng)絡(luò)的安全性。在上路行駛時，所有車輛與Waymo間的通信(如：冗余的蜂窩連接)均采取加密方式，Waymo運(yùn)營支持人員與乘客間的通信也同樣如此。車輛還能與Waymo的運(yùn)營中心，采集更多的路況信息，Waymo車輛則始終負(fù)責(zé)執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)。

上述防護(hù)措施有助于防范那些對自動駕駛汽車擁有訪問權(quán)限的人，包括：乘客和附近懷揣惡意的人(malicious actors)，旨在防止其對車輛進(jìn)行惡意破壞或篡改其網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置。公司提供多樣化的機(jī)制來監(jiān)察這類異常行為，并通過內(nèi)部機(jī)制來分析這類事件。

若Waymo意識到，有人試圖破壞車輛的安全性，公司將會啟用公司級事件響應(yīng)程序，其內(nèi)容涉及評估、遏制、恢復(fù)和補(bǔ)救等措施。

三、測試及驗證方法：確保車輛的自動駕駛性能及安全性

 

Waymo采用路測、封閉賽道(closed course)及模擬測試等手段，對其技術(shù)進(jìn)行了大量的測試，確保各系統(tǒng)組成部分在運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)運(yùn)行時，均功能正常、安全可靠。

Waymo的自動駕駛車輛由三個主要的子系統(tǒng)組成，且各自都通過了嚴(yán)苛的測試：

1. 車輛本身，由OEM認(rèn)證;

2. Waymo內(nèi)部硬件，包括：車載傳感器及計算機(jī);

3. Waymo自動駕駛軟件，用于作出所有的駕駛決策。

結(jié)合上述子系統(tǒng)后就形成了全集成式自動駕駛車輛，隨后再對該車輛做進(jìn)一步測試及驗證。對硬件和軟件進(jìn)行整體測試，確保自動駕駛車輛符合Waymo為車載系統(tǒng)所設(shè)定的所有安全要求。

打造安全可靠的供應(yīng)鏈

Waymo直接與旗下供應(yīng)商及分包商接洽，確保系統(tǒng)部件符合相關(guān)的性能、安全性及可靠性要求。公司對這類供應(yīng)商采用失效模式與效應(yīng)分析(Failure Mode and Effects Analysis)及風(fēng)險評估進(jìn)程中，致力于確認(rèn)與制造工藝、獨立部件亦或是部件整合到子系統(tǒng)時可能存在的風(fēng)險。Waymo在產(chǎn)品制造期間就監(jiān)控旗下產(chǎn)品的部件性能，并開展持續(xù)的可靠性測試，確保其符合設(shè)計規(guī)格及安全要求，然后在將其整合到旗下車輛中。

各個層級測試

Waymo采用的多層級安全性措施受到了NASA火星漫游者(Mars Rover)的影響，兩者采用同類的系統(tǒng)工程設(shè)計，NASA計劃的實質(zhì)是在遠(yuǎn)離地球數(shù)百萬英里的火星上開展自動駕駛車輛路測。

首先，Waymo對各個系統(tǒng)部件進(jìn)行測試，仔細(xì)檢查了各個獨立的攝像頭，前者將組成自動駕駛車輛的視覺系統(tǒng)。此外，Waymo還對線纜、接口等零部件進(jìn)行檢測，確認(rèn)其運(yùn)轉(zhuǎn)是否符合設(shè)計規(guī)程的要求。然后，再將各個攝像頭進(jìn)行設(shè)備整合，呈現(xiàn)環(huán)裝結(jié)構(gòu)(ring formation)配置，并檢查各攝像頭的角度及方向，以便實現(xiàn)360度全景視野。此外，Waymo會測試整個視覺系統(tǒng)，并將裝配的攝像頭納入到自動駕駛系統(tǒng)內(nèi)，工程師們會進(jìn)行相應(yīng)的測試，確保各個傳感器能協(xié)同配合，且功能運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

在將新視覺系統(tǒng)配置到某臺自動駕駛測試車輛并進(jìn)行路測前，受限會在另一個測試級下進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行檢測，確認(rèn)視覺系統(tǒng)可正常發(fā)揮功效，并在各類不同照明條件下，執(zhí)行探查交通燈、探查行人及識別交通錐(construction cones)。

待通過上述測試后，視覺系統(tǒng)才被納入到自動駕駛系統(tǒng)內(nèi)，留待路測時使用。

基礎(chǔ)車輛安全性

Waymo當(dāng)前款自動駕駛路測車輛采用了2017款克萊斯勒Pacifica混動Minivan并加以改裝，隨后又配置了Waymo的自動駕駛系統(tǒng)。FCA出售給Waymo的改裝車輛均通過其官方認(rèn)證，且符合所有適用的美國聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)。

自動駕駛硬件測試

在FCA和Waymo的技術(shù)合作中，Waymo自動駕駛系統(tǒng)(含傳感器及硬件)與FCA提供的改裝的Pacifica Minivan實現(xiàn)設(shè)備整合。

為確保兩者整合的效果，Waymo將自動駕駛系統(tǒng)整合到FCA的改裝車輛上并組建自動駕駛測試車隊。Waymo還進(jìn)行了數(shù)千次的測試，涉及私人測試賽道、實驗室測試和模擬測試等情境，旨在評估車輛的制動器、轉(zhuǎn)向裝置，以及鎖、前燈和門等物理控制各個安全功能。

通過測試，Waymo可確保車輛在手動模式、自動駕駛模式(司機(jī)坐在方向盤后)及完全自動駕駛模式(車輛無人)的安全性?？傮w上，該測試旨在確保納入自動駕駛系統(tǒng)后，車輛可實現(xiàn)安全行駛。

自動駕駛軟件測試

與硬件測試一樣，自動駕駛軟件也須遵循“安全保證設(shè)計(Safety by Design)”的原則。Waymo嚴(yán)格測試了該軟件的各個組件，包括：感知、行為預(yù)測、規(guī)劃及整套軟件。

Waymo的技術(shù)會不斷學(xué)習(xí)及提高。軟件的每一次更新都經(jīng)歷了嚴(yán)格的發(fā)布過程。公司定期升級軟件，以便其適用于各個運(yùn)行設(shè)計域。每次更新都會經(jīng)過模擬測試、封閉賽道測試和公共道路測試。

模擬測試

在模擬測試中，Waymo會對任意改動及更新進(jìn)行嚴(yán)格地測試，然后再將其配置到車輛中。公司還挑選出車輛在公共道路上遇到的最具挑戰(zhàn)性的情況，并將其數(shù)字化，轉(zhuǎn)化為自動駕駛軟件的虛擬情境，供模擬測試使用。

封閉賽道測試

首先，會將新版軟件更新到少數(shù)幾輛車中，以便有經(jīng)驗的駕駛員在私人場地中測試。Waymo可以在不同的車輛上使用不同版本的軟件，從而測試新的或特定的功能。

現(xiàn)實世界駕駛測試(Real-World Driving)

當(dāng)軟件運(yùn)行與預(yù)期一致時，公司就開始在公共道路上開展車輛的路測。一開始會采取小范圍測試，自動駕駛車輛務(wù)必要證明，其可預(yù)定路線行駛并確保安全性后，才會對整個車隊開展軟件更新。公共道路上行駛里程數(shù)越高，監(jiān)控并評估軟件性能的機(jī)會就越多。

隨著駕駛里程數(shù)的增長，Waymo會進(jìn)一步完善駕駛體驗并更新車載軟件。這類反饋回路(feedback loop)是持續(xù)性的，增強(qiáng)了團(tuán)隊的信心，堅信Waymo的軟禁能在運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)采取積極應(yīng)對及響應(yīng)，使車輛能達(dá)到SAE的4級自動駕駛水平。

模擬：虛擬世界是如何幫助車輛學(xué)習(xí)先進(jìn)的現(xiàn)實世界駕駛技巧的?

Waymo的模擬器可在各個新軟件版本里回放在真實世界里對駕駛里程數(shù)，還能構(gòu)建符合實際的全新虛擬場景，用于車輛的模擬測試。

每天有2.5萬多輛虛擬的Waymo自動駕駛車輛在模擬器中執(zhí)行模擬測試，其駕駛里程數(shù)高達(dá)800萬英里，旨在改進(jìn)現(xiàn)有的駕駛技能及性的熟練操作，從而確保車輛在現(xiàn)實世界中的安全行駛。

舉個例子：在亞利桑那州梅薩(mesa)的南隆摩街和西南大街的拐角處，有一個箭頭標(biāo)識的黃燈正在閃爍，示意車輛進(jìn)行左轉(zhuǎn)。

然而，這類十字路口的標(biāo)識對于人類和自動駕駛車輛而言都是棘手的，因為駕駛員務(wù)必將車輛駛?cè)胛遘嚨缆房?，然后要在車流里找到縫隙并通過。 左轉(zhuǎn)過早可能會造成危險，與迎面車輛相撞。左轉(zhuǎn)過晚可會阻礙交通，令后方駕駛員不滿。

針對這類在現(xiàn)實世界中常見的交通情景，模擬器提供很多次練習(xí)機(jī)會，以便自動駕駛系統(tǒng)最終掌握這一轉(zhuǎn)彎技能。

模擬器的工作原理

步驟1：從高清的視覺世界著手

Waymo采用了功能強(qiáng)大的定制版?zhèn)鞲衅魈准?，打造了一款虛擬現(xiàn)實情境，完美呈現(xiàn)各個交通路口、車道、路緣石、交通燈等，其尺寸與現(xiàn)實世界中目標(biāo)物一致。在模擬中，Waymo關(guān)注于最具挑戰(zhàn)性的人機(jī)交互，如黃色的閃光等信號、開錯路的駕駛員或不守交通規(guī)則的騎行者們，而不僅僅只關(guān)注于高速公路測試?yán)锍虜?shù)。

步驟2：駕駛、駕駛還是駕駛

團(tuán)隊將這個黃色的左轉(zhuǎn)閃光燈進(jìn)行數(shù)字化，納入到虛擬世界中，借助Waymo軟件持續(xù)不斷地練習(xí)該駕駛情景，測試數(shù)量高達(dá)數(shù)千次。每當(dāng)更新軟件時，Waymo都可在各種駕駛條件下測試同一路口的改變。

這就使車輛可在閃黃燈的路口自然地向前挪動，并融入到復(fù)雜的車流中的原因了。此外，在模擬中，團(tuán)隊可在穿過的各個設(shè)有黃色閃光燈的路口反復(fù)練習(xí)這項新技能，以便提升軟件的運(yùn)行速度。

步驟3：創(chuàng)建數(shù)千個變量

接下來，通過這個棘手的左轉(zhuǎn)來探索數(shù)千種駕駛情境及對應(yīng)的假設(shè)(What ifs)。

通過名為“模糊(fuzzing)”的進(jìn)程，可改變車流的速度及交通信號燈的時間，確保自動駕駛車輛仍能保持安全的車距。新增模擬行人、摩托車變道、慢跑者過馬路等情境后，可使模擬情境內(nèi)的交通狀況變得更繁忙、更復(fù)雜，并觀察上述因素將如何Waymo測試車輛的駕駛。

步驟4：驗證和迭代

成功：自動駕駛車輛已續(xù)到如何自信地應(yīng)對黃色轉(zhuǎn)向燈所帶來的車輛轉(zhuǎn)向操作。該項新技能成為了知識庫的一部分，可與車隊中的所有車輛共享。反之，Waymo將借助現(xiàn)實世界的路測及封閉賽道來驗證模擬器里的經(jīng)驗，然后再次循環(huán)上述流程步驟。這類模擬里程數(shù)將隊團(tuán)隊研究加以引導(dǎo)，最終確保在現(xiàn)實世界中長達(dá)數(shù)百萬英里的路測安全性。

正常駕駛的行為勝任力

完全自動駕駛車輛務(wù)必要在相同運(yùn)行設(shè)計域內(nèi)應(yīng)對人類駕駛員每天會遇到到的各類駕駛情境，這意味著自動駕駛系統(tǒng)需要證明其具有適用的技能，或“行為能力(Behavioral competencies)”，這對既定位置及運(yùn)行條件而言，是不可或缺的條件。

美國交通部(DOT)已建議，(SAE)3至5級自動駕駛車輛應(yīng)證明至少28項核心競爭力，前者是加州先進(jìn)交通技術(shù)合作伙伴(PATH)在加州大學(xué)伯克利分校交通運(yùn)輸研究院的研究成果。DOT還鼓勵各公司在設(shè)計、測試及驗證自動駕駛系統(tǒng)時要考慮所有的行為勝任力”。

Waymo的安全計劃則從廣度及深度兩方面上拓展了這28項核心競爭力，提升了其數(shù)千種測試場景的復(fù)雜性，確保Waymo的系統(tǒng)能安全地應(yīng)對來自現(xiàn)實環(huán)境的挑戰(zhàn)。此外，公司在最初的28個核心競爭力基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展，新增了諸多分類。

對于各項勝任力，Waymo團(tuán)隊在封閉賽道及模擬器上，創(chuàng)建了各種各樣的單項測試。例如，為測試Waymo的左轉(zhuǎn)能力，團(tuán)隊搭建了數(shù)十個現(xiàn)實生活中的情境，測試旗下車輛能否作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。Waymo把有挑戰(zhàn)性的變量帶進(jìn)常規(guī)道路練習(xí)，包括：多條線路的車流、用大卡車擋住車輛的視野等。

針對每個測試場景，Waymo采用了模擬器創(chuàng)建數(shù)百種不同的情境變化。借助虛擬測試，Waymo團(tuán)隊還可創(chuàng)建輛左轉(zhuǎn)的全新場景，以便進(jìn)一步測試此技能。

隨著運(yùn)行設(shè)計域的擴(kuò)展，核心競爭力的數(shù)量或?qū)⒃黾?例如：在若在北美各州實現(xiàn)全年駕駛，系統(tǒng)務(wù)必要確保車輛可雪中安全行駛)，且各類別中的測試數(shù)量可能會隨之增長，納入更多特有的或復(fù)雜的測試情境。

雖然這種情境測試可展示W(wǎng)aymo軟件的核心駕駛技巧，但這類能力需要轉(zhuǎn)化到現(xiàn)實世界中。所以，這只是一個起點，接下來需要獲得模擬驗證的結(jié)果，并將硬件及軟件整合到車輛上，在現(xiàn)實交通狀況下展現(xiàn)Waymo自動駕駛汽車的能力。

在封閉設(shè)施內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場路測

Waymo在加州專門為測試需求而設(shè)計建造私人封閉式測試賽道，其占地91公頃。這個昵稱為“城堡(Castle)”的私有設(shè)施就像一個模擬城市，內(nèi)設(shè)高速公路、郊區(qū)車道及鐵路道口。 Waymo團(tuán)隊使用這些設(shè)施來驗證新軟件，然后再將其更新路測車隊中。并搭建具有挑戰(zhàn)性的亦或是罕見的駕駛情境，以便獲得所需的駕駛經(jīng)驗。

公司能夠在封閉道路中進(jìn)行數(shù)千次“結(jié)構(gòu)化測試”，重新創(chuàng)建學(xué)習(xí)和測試用特定場景。為幫助擬器獲取素材，Waymo在Castle內(nèi)設(shè)置了2萬多個模擬情境。

每個情境均可重新創(chuàng)造了一個用于想要練習(xí)的駕駛狀況，如：一個心急的駕駛員快速變道，或者有人突然從停靠車輛下車，這類情況或許在公共道路上要很久才能遇到一次。

Waymo已經(jīng)重現(xiàn)了人們從路邊的帳篷或移動廁所里走出來，玩滑板的人躺在他們的滑板上，并在傳感器前扔了一堆紙等各類情境。

這類“結(jié)構(gòu)化測試”是加速技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，還能確保車輛在日常駕駛及具有挑戰(zhàn)性的駕駛狀況下的安全性。

全集成式的自動駕駛車輛測試

測試完基礎(chǔ)型車輛、自動駕駛系統(tǒng)及軟件后，Waymo測試了全集成式自動駕駛汽車，涉及封閉道路上的防撞測試、可靠性和耐久性測試以及測試駕駛員坐在方向盤后面的道路測試。

公共道路測試

Waymo有一個綜合性的道路測試項目，過去8年中持續(xù)不斷地更新改進(jìn)。這是非常重要的一個環(huán)節(jié)，可幫助驗證研發(fā)的新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新的挑戰(zhàn)性情境并研發(fā)新技能。

要推動道路測試，首先需要有經(jīng)過高強(qiáng)度培訓(xùn)的駕駛員。在車輛路測時，駕駛員務(wù)必坐在車上，確保車輛的安全性。Waymo測試駕駛員需經(jīng)過大量專業(yè)訓(xùn)練，了解整個駕駛系統(tǒng)，以及如何在公開道路上監(jiān)控汽車安全行駛。同時，他們還要學(xué)習(xí)了防御型駕駛課程。經(jīng)培訓(xùn)后，在公開道路上測試車輛時，駕駛員可以監(jiān)控系統(tǒng)狀況，在需要時及時控制車輛。

道路測試項目中，每周數(shù)萬英里的測試?yán)锍虜?shù)均被用于軟件評估。Waymo負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)，確保證明其性能勝任力。此外，公司還在尋找可建構(gòu)這種特征的解決方案的駕駛情境，進(jìn)而促成更為穩(wěn)定的駕駛。

實時世界路測可提供了一個連續(xù)的反饋環(huán)路，可幫助Waymo持續(xù)細(xì)化系統(tǒng)。工程師們監(jiān)控真實場景的解決方案、調(diào)整軟件、更新駕駛系統(tǒng)，進(jìn)而完成這些調(diào)整改變。Waymo采用這一迭代法，進(jìn)行反復(fù)的測試后再在公開道路上驗證該技術(shù)，幫助Waymo在擴(kuò)展車輛能力操作設(shè)計的同時，采用更安全的方式測試車輛的性能。

真實世界體驗

在過去的8年中，Waymo在美國4個州內(nèi)20多個城市開展了自動駕駛路測，從晴朗的鳳凰城一直到多雨的柯克蘭，自動駕駛測試?yán)锍虜?shù)已積累了超過350萬英里。每到一個新的地方，公司就可以獲得多種不同道路環(huán)境、街景和駕駛習(xí)慣的經(jīng)驗。

比如，在鳳凰城，Waymo可在沙漠環(huán)境下測試傳感器及軟件，包括：極端溫度和揚(yáng)塵條件下。此外，公司還學(xué)習(xí)如何引導(dǎo)新型交通工具，如：澆水車在路中間澆水的時候，速度可從3英里/小時可提高到45英里/小時，應(yīng)如何引導(dǎo)其灑水作業(yè)。奧斯汀首次提供有橫向交通信號燈，柯克蘭則提供了更多的濕潤氣候。

在新城市內(nèi)，Waymo每天都會遇到對自動駕駛車輛不太習(xí)慣的人們，并從這類不同的人群中得到獲得新鮮的視角和觀點，如：人們希望如何使用自動駕駛汽車?他們?nèi)绾慰创詣玉{駛汽車?這些人可為Waymo發(fā)展和更新自動駕駛技術(shù)提供很多指引。

極限溫度下的自動駕駛

在極寒與極熱條件下，需要Waymo自動駕駛車輛各項功能運(yùn)轉(zhuǎn)正常及車輛駕駛的安全性。Waymo工程師研發(fā)了自動駕駛軟硬件，創(chuàng)造了一整套可在極端條件穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)。

高溫對所有的現(xiàn)代科技提出了挑戰(zhàn)，如手機(jī)等電子設(shè)備，在烈日下使用時，可能因過熱而關(guān)機(jī)。然而，公司務(wù)必確保自動駕駛系統(tǒng)在炎熱環(huán)境下也能安全工作。

Waymo車輛配有特殊的冷卻系統(tǒng)，可確保電子設(shè)備酷熱環(huán)境下也能正常工作，即使在發(fā)動機(jī)全功率、系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時也不例外。

Waymo的工程師在一個風(fēng)洞裝置(wind tunnel)內(nèi)進(jìn)行了大量的測試，前者幾乎可模擬各種天氣情況，包括：地球上有史以來的最高溫度。除風(fēng)洞測試外，Waymo還在美國三處最熱的地方測試其自動駕駛車輛：拉斯維加斯、戴維斯丹及死亡峽谷。

戴維斯丹位于亞利桑那和內(nèi)華達(dá)州的邊境，有漫長陡峭的沙漠公路，Waymo選擇在烈日下進(jìn)行路測。拉斯維加斯則可讓測試團(tuán)隊在烈日下經(jīng)歷無數(shù)次停停走走的城市擁堵路況，該在情境下測試車輛。死亡峽谷的溫度是134℉(57℃)，該溫度是地球上官方記載的最高溫度。

在測試中，Waymo密切監(jiān)視著系統(tǒng)溫度，每秒記錄可獲得200多個不同的溫度點，來驗證自主開發(fā)的傳感器套裝及算法能否正常工作。

測試車輛防撞能力

除測試核心的行為勝任力外，Waymo的工程師還在不同的情景下進(jìn)行了防撞測試。

Waymo在私有測試道路上完成了數(shù)千次的防撞測試，每一次測試都在不同的駕駛情況下進(jìn)行，便于測試團(tuán)隊分析自動駕駛車輛的應(yīng)對。測試團(tuán)隊用模擬器對這類情境進(jìn)行進(jìn)一步測試，提升軟件的總體能力。

Waymo從大量數(shù)據(jù)中了解應(yīng)該測試哪種碰撞，包括：公司對NHTSA的致命碰撞數(shù)據(jù)庫的分析、在自動駕駛車輛領(lǐng)域的廣泛經(jīng)驗，將NHTSA的37個預(yù)碰撞情景加以擴(kuò)充。團(tuán)隊還測試了其他情境，如：其他道路使用者可能造成的潛在危險情況，比如車輛突然駛離了車道、大型車切入目標(biāo)車道、摩托車進(jìn)入機(jī)動車道、行人亂穿馬路等。

2015年，NHTSA發(fā)布的數(shù)據(jù)展示了最常見的預(yù)碰撞場景。例如，僅僅4種碰撞目錄就涵蓋了碰撞情形的84%：后端碰撞(追尾)、車輛轉(zhuǎn)彎或者穿過十字路口、車輛沿路邊行駛及車輛變道。為此，預(yù)防或規(guī)避這類碰撞是測試項目的重要目標(biāo)。

硬件可靠性和耐久性測試

自動駕駛車輛和傳統(tǒng)車輛一樣，務(wù)必確保其能可靠運(yùn)行，這意味著車輛和各零部件務(wù)必能在極端環(huán)境及車輛的整個生命周期內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

Waymo工程師設(shè)計了獨特的應(yīng)力測試，利用物理性能疲勞度來提升車輛車輛及其零部件上的環(huán)境應(yīng)力，測試團(tuán)隊將把真實生活中長達(dá)數(shù)年的使用周期壓縮到數(shù)日或者數(shù)周內(nèi)進(jìn)行測試，確認(rèn)車輛的性能。

首先，使零部件暴曬于紫外線輻射中，隨后用強(qiáng)力水槍進(jìn)行沖刷，將車輛浸在幾近零度的水桶中、令其在充滿鹽霧的車間內(nèi)慢慢腐蝕，借助強(qiáng)力晃動，使車輛搖晃及震顫，最后將其置于潮濕的空間內(nèi)進(jìn)行加熱及冷凍，時間長達(dá)數(shù)周。

若出現(xiàn)失效，將進(jìn)行設(shè)計改動，提升零部件的可靠性。該團(tuán)隊還監(jiān)測各傳感器及車輛本身的狀態(tài)，在其出現(xiàn)問題前加以識別并解決潛在故障。

四、與公眾開展安全的(人機(jī))交互

Waymo車輛的設(shè)計定位為自動駕駛車輛，用戶界面的設(shè)計考量應(yīng)關(guān)注乘客，而非駕駛員。

這是Waymo研發(fā)具體的車載功能及用戶界面的原因，旨在幫助乘客理解Waymo自動駕駛車輛上路行駛的具體內(nèi)容，讓乘客選擇目的地、靠邊停車并在需要時與Waymo支持熱線聯(lián)系，獲取所需的支持。公司了解當(dāng)前交通領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)，特別是可訪問性的相關(guān)挑戰(zhàn)。公司致力于研發(fā)多種方案，為各類用戶提供便捷。

除為乘客提供安全、直觀的日常出行方案外，Waymo還開發(fā)了流程，以便應(yīng)對緊急情況。例如，不僅Waymo車輛能探查到碰撞并對路上的緊急車輛作出應(yīng)對。此外，公司還與法律部門及現(xiàn)場急救人員進(jìn)行了培訓(xùn)，前者可能會與Waymo車輛發(fā)生接觸。

最后，自動駕駛的潛力只有在逐步獲得公眾的認(rèn)知及認(rèn)可后才能完全實現(xiàn)。今年10月，Waymo啟動了“讓我們談?wù)撟詣玉{駛(Let’s Talk Self-Driving)”——全球最大的自動駕駛相關(guān)的公共教育活動。

通過與國家、地區(qū)安全小組及資深團(tuán)體的伙伴合作，Waymo希望能有更多的公眾參與進(jìn)來，使其了解自動駕駛技術(shù)的工作原理及其背后的巨大利益。

Waymo的早期試乘者項目

公司希望了解自動駕駛汽車是如何滿足人們的日常通勤需求的，無論其是作為私人用車，還是共享用車亦或是令民眾的通勤出行更為便捷，這也是Waymo于今年4月在鳳凰城啟動了早期騎行者項目的原因。此外，這也是Waymo自動駕駛車輛的首次公開試驗。

Waymo的試乘者來自不同的人群，從帶著青少年前來的家庭到年輕的工作者，他們用Waymo的自動駕駛車輛來實現(xiàn)其每日活動，包括上下班、到帶孩子去參加足球練習(xí)等。重要的是，工人人員要讓他(她)們學(xué)習(xí)如何操作車輛，Waymo的研究團(tuán)隊與使用者保持密切的聯(lián)系，為其提供項目信息、告知其如何使用車輛并提供反饋。

在過去的100年里，進(jìn)行車輛設(shè)計時，總是假定車內(nèi)將配置一名人類駕駛員。本次試駕體驗活動將告知Waymo工作人員，人們想要如何與車輛實現(xiàn)互動，他們將以乘客的立場提出建議。他們的試乘體驗及反饋將幫助Waymo打造一種更直觀、更方便的車內(nèi)體驗。

試乘體驗(Rider Experience)

Waymo的用戶體驗設(shè)定了4大主要指導(dǎo)原則：1. 給予乘客無縫出行所需的信息;2. 幫助乘客預(yù)期將要發(fā)生的事情;3.積極主動地溝通車輛對道路事件的應(yīng)對及反饋;4. 幫助乘客與車輛的安全共存。

提供給乘客音頻及視覺信息可幫助Waymo了解預(yù)期步驟，提醒其注意系安全帶等安全防護(hù)措施，并允許其與Waymo試乘輔助人員實現(xiàn)通信。

Waymo還想要乘客們意識到車輛的感知功能及其采取具體操作的原因。各測試車輛在試乘全程中為乘客們提供了有用的視覺及音頻信息，幫助其了解周邊其他車輛及道路使用者們的當(dāng)前操作。測試車輛均配置了多款顯示屏，可提供可視化的試乘信息，如：目的地、當(dāng)前車速、車輛選取的既定路線等。音頻系統(tǒng)還將向所有試乘人員提供音頻通知及操作提示。

若遇到關(guān)鍵性安全事件，顯示屏及音頻系統(tǒng)將提供具體的可視化及語音提示，視具體情況而定。Waymo旨在設(shè)計多種途徑，實現(xiàn)試乘者與車輛的人際交互，如：按下按鈕、采用手機(jī)App及與Waymo試乘服務(wù)支持的專家們溝通。

提升Waymo車輛的操作便捷性

顯示屏

Waymo乘客顯示屏可顯示目的地、到達(dá)時間等重要信息，其還提供交通燈、停車信號牌等靜態(tài)道路要素的可視信息。此外，顯示屏還提供了車輛、騎行者及行人等車輛周邊環(huán)境中的動態(tài)要素。

試乘者們借助該方式理解車輛的感知功能及應(yīng)對，從而對自動駕駛車輛的性能產(chǎn)生信心。

啟動行車按鈕

準(zhǔn)備就緒后，試乘者可利用App或者按下車內(nèi)的按鈕來開始其行程。

靠邊停車

車輛有一個靠邊停車(Pull Over)按鈕，當(dāng)按下該按鈕后，車輛將會找到最近的安全?？奎c，使試乘者在到達(dá)目的地前先完成車輛的安全?？?。

手機(jī)App

Waymo早期試乘者項目的參與人，可在Wayo自動駕駛測試車輛內(nèi)利用移動App，要求車輛駛向目的地。該款A(yù)pp還能令用戶給予使用反饋并和聯(lián)系Waymo尋求相關(guān)支持。

試乘者支持小組

Waymo創(chuàng)建了一個試乘者支持小組，旨在為早期試乘者答疑解惑。試乘者們可通過在車內(nèi)的按鈕、電話App聯(lián)系這些專家，從而獲得技術(shù)支持。專家們將在試乘過程中或遇到突發(fā)情況時給予試乘者們相關(guān)的技術(shù)輔助。

可及性：為現(xiàn)今無法駕駛的人們提供機(jī)會

Waymo相信其技術(shù)潛能巨大，可為全球各地的人們提供安全的出行服務(wù)。從一開始，Waymo一直在聆聽殘障人士人群的心聲，并與其共同致力于車輛的研發(fā)。

公司持續(xù)不斷地了解到各類試乘者們的不同需求，并利用所獲得的反饋及心得打造新的特色功能，使哪些殘障人士也能體驗自動駕駛車輛的試乘。

但Waymo也明白，緊靠公司自身是無法達(dá)成上述目標(biāo)的。為此，公司與與合作伙伴合作，打造能夠服務(wù)于更多人群的車輛平臺及解決方案。

研發(fā)中的輔助功能(Accessibility Features)

手機(jī)App

Waymo正在構(gòu)建一款直觀、便捷的手機(jī)應(yīng)用，專為使用Android TalkBack、iOS VoiceOver及其它訪問服務(wù)而設(shè)計。

語音提示及工具

存在視力障礙的試乘者需要協(xié)助將車輛定位在出發(fā)地點。公司正在探索具體的“尋路(wayfinding)”功能，包括：駕駛者可讓車輛提供語音輔助，幫助其引導(dǎo)車輛行駛;可在手機(jī)App中打開新增的語音提示，該服務(wù)可在車內(nèi)使用，助其了解其旅程情況。

盲文標(biāo)簽

Waymo自動駕駛車輛中的各行駛按鈕(ride buttons)伴有盲文標(biāo)簽，使得存在視障的駕駛員能夠完成啟動車輛、靠邊停車等操作，亦或是與操作人員通話，后者將向其提供進(jìn)一步的輔助及信息。手機(jī)應(yīng)用中也有提供這類功能鍵。

可視提示

在通過各個行駛階段，聾啞及存在聽力障礙的駕駛者可通過屏幕上的可視提示，了解車輛的周邊狀況。

無障礙的駕駛幫助

Waymo采用對話形式的駕駛輔助，借助車載視頻顯示或音頻提供各類試乘者所有的駕駛功能。

緊急情況及與執(zhí)法人員和現(xiàn)場急救員的互動

Waymo的自動駕駛車輛可實現(xiàn)與執(zhí)法人員及現(xiàn)場急救員的互動。使用含音頻檢查系統(tǒng)在內(nèi)的Waymo定制版?zhèn)鞲衅魈准?，Waymo軟件可鑒別附近的消防車、檢測閃光燈，可在數(shù)百英尺遠(yuǎn)的地方聽到警報聲。音頻傳感器可識別警報聲并預(yù)判可能的聲源方向，提升車輛的安全性與及時響應(yīng)能力。檢測到緊急情況后，Waymo車輛可作出及時響應(yīng)，靠邊?；蛲？吭诼愤?。

Waymo在多個城市中開展過自動駕駛路測，公司將簡單介紹各當(dāng)?shù)卣男畔?，并提供一系列溝通方式，以便達(dá)成一致。在一些城市，Waymo還進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)，幫助警察及其他緊急援救人員在緊急情況下鑒別Waymo車輛的身份。

公司計劃持續(xù)開展這類現(xiàn)場培訓(xùn)并擴(kuò)大培訓(xùn)范圍，因為其車輛的功能越發(fā)強(qiáng)大，而運(yùn)行設(shè)計域也有所增強(qiáng)。

與亞利桑那州錢德勒警察局進(jìn)行測試合作

Waymo已與亞利桑那州錢德勒警察局及消防部門開展合作，測試其自動駕駛車輛。當(dāng)?shù)鼐?、摩托車、救護(hù)車、救火車及非標(biāo)示特殊作業(yè)車輛追蹤、通過并引導(dǎo)Waymo車輛時，含遠(yuǎn)程音頻檢測系統(tǒng)在內(nèi)的強(qiáng)大傳感器套件可觀測到上述各類車輛。Waymo傳感器可在各種速度、距離和角度下完成數(shù)據(jù)采樣，構(gòu)建視覺及聲音庫，在道路上遇到緊急車輛時，這將有助于Waymo車輛做出安全響應(yīng)。

五、結(jié)論

這8年多來，Waymo始終專注于做一件事：讓完全自動駕駛技術(shù)成為現(xiàn)實。Waymo“設(shè)計保證安全”這一準(zhǔn)則，公司文化也將安全性放到核心位置，并多次公開強(qiáng)調(diào)安全性的重要性。Waymo的全體員工希望能實現(xiàn)這一目標(biāo)，借助自動駕駛技術(shù)，確保車輛及人員的安全性，并為用戶提供便利。

這份報告總結(jié)了Waymo為確保安全部署完全自動駕駛車輛所付出的努力。這項新技術(shù)可提升道路安全型，提供新的出行選擇。對此，Waymo感到很興奮。