由德國聯邦教育與研究部資助的連網與自動駕駛車輛安全(Security For Connected， Autonomous Cars，SecForCARs)計劃近期啟動，15個來自德國業界與學術單位的計劃成員將於未來三年攜手合作，鑽研自動駕駛車輛IT安全的新方法，SecForCARs的研究重點在於自動駕駛車輛。對於自動駕駛車輛來說，雖然其駕駛便捷性很吸引人，但是近期陸續傳出的自動駕駛事故給了業內當頭棒喝，自動駕駛安全問題被罩上了紅框，在滿足人們對於駕駛便捷性要求的同時，要如何保障安全?
多項電子零件是安全基礎
在經過封閉測試場訓練、自動駕駛能力評估和專家評審等系列程序後，百度獲得了有關部門發放的北京市首批自動駕駛測試試驗用臨時號牌。北京成為了繼上海之後第二個自動駕駛上路測試的城市，開放測試道路均選在五環外，避開了人流活動頻繁的地區，道路上安裝了明顯的自動駕駛測試路段指示標誌，自動駕駛車輛上也粘貼了“自動駕駛測試”的車身標識。上路測試，成為自動駕駛車輛上路的第一大關，那麼上路測試的是自動駕駛車輛的哪些性能呢?以及為保障安全性，汽車有哪些部件起到重要作用呢?
與傳統車輛相比，自動駕駛對車輛周邊的信息採集和處理具有更高的要求，以此保證車輛的安全行駛。隨著採集數據工作量的增大，車身裝載的傳感器數目也逐漸增多，對中央電子控制單元(ECU)的性能要求也會愈發嚴格。例如一輛正常行駛的自動駕駛車輛，在遇到違規行人、酒駕等突發事件時，整個系統需要處理的數據會呈現指數增長。
“自動駕駛系統是由諸多次系統組成，每個次系統都是通過不同類型的傳感器，來蒐集車內外信息，並將之轉換為電子訊號，傳輸至電子控制單元(ECU)進行運算與決策，再透過執行器進行車輛控制。”集邦拓墣產業研究院分析師林雅惠說。
“傳感器用來監測外界環境，比如說溫度、路面狀況、與車之間的距離、車速等。攝像頭用於捕捉周圍的車輛、行人或者其他物體的情況，分析這些物體的速度、距離等情況。傳感器和攝像頭捕捉到的信號會統一通過車輛的中央處理系統來進行數據分析，再來判定車是否處於安全環境。”IHS首席分析師何暉說。
電子控制單元是車輛的中央處理系統中重要的一個部分，其主要功能用於數據的處理和分析，當電子控制單元得到的數據與中央處理系統的預設標準不符時，會產生緊急命令，發送至執行器。“自動駕駛車輛周圍環境低於中央處理系統預設標準，或者說不在標準範圍內時，整個系統會做出預警的處理，例如產生危險信號，並根據緊急命令產生操作，比如緊急剎車、減速或者是改變方向，這些都是有可能的。”何暉說。
總的來說，自動駕駛系統的安全性需要通過感測、運算與決策、車輛控制三個流程來保障。從感測所需要搭載的激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、車載鏡頭模塊，以及數據運算與決策處理需要的ECU、CPU、GPU，再到執行時的核心算法以及軟硬件協同方案，整個過程使用到的產品種類繁雜。
“在感測環節需要大量的硬件傳感器蒐集環境與車身數據，才能再結合自動駕駛核心算法進行運算與決策，進而到車輛控制;亦即感測環節硬件所能實現的量測精準度將影響後續運算與決策，而自動駕駛核心算法的功能也需透過前端硬件蒐集到的感測信息，加以硬件運算能力的提升才能發揮效用，故自動駕駛的軟硬件發展可謂相輔相成。”林雅惠說。
自動駕駛安全是整套系統
在感測、運算與決策、車輛控制三個流程的基礎之上，自動駕駛車輛根據功能細分為七大系統(電子穩定控制系統ESP、輪胎壓力檢測系統、疲勞駕駛預警系統、車輛防撞系統、泊車系統、高級駕駛輔助系統)，使得車輛在完成智能化行駛的同時，提高自身安全性。
七大系統中，輪胎壓力檢測系統可以檢測輪胎壓力和溫度，依靠監控防抱死剎車系統的輪速傳感器，來採集輪胎安全信息。疲勞駕駛預警系統可以通過檢測駕駛員狀態來判定是否處於疲勞駕駛狀態，並通過聲、光、聯網上報等報警模式對疲勞駕駛員進行管理，意法半導體亞太區微機電產品部秦亮告訴記者，意法半導體MENS在檢測到疲勞駕駛的同時，會將數據傳給保險公司，用來評估駕駛保費的高低。“這在中國、歐洲、美國已經成為很流行的應用，或者說一個具備很好發展趨勢的應用，大家從簡單的車載信息中收集到駕駛員的駕駛行為並進行分析，整個過程中發揮作用的核心器件是傳感器。”秦亮對《中國電子報》記者說。
“自動駕駛安全性不是某一個方面的技術，它是一個整套系統，每個步驟環環相扣的配合，它的操作系統、計算方法、數據處理構成了完整的系統。自動駕駛是新領域，但是任何東西都不會從0到100，以前的車輛安全技術還是可以用的上，不可能完全屏蔽它，科技發展的過程肯定要從50步的基礎上走到100步，不可能從0走到100步。”何暉說。
嚴格審查避免事故
綜觀全球自動駕駛測試的發展，林雅惠向記者介紹，美國於2015年成立全球首個自動駕駛封閉測試場域M-City後，即帶動各國政府陸續推出自動駕駛路測規劃與規範。“路測的進行除了要通過車輛硬件的安全冗餘設計、軟件算法的優化提升安全性外，在申請時，大部分國家要求廠商繳付測試擔保金，以作為為意外事故發生時的理賠費用。”林雅惠說。
對於未來如何提高智能駕駛的安全性，林雅惠表示，路測事故的發生，對於相關交通部門而言，應該加大對路測牌照的管理。對於已開放路測牌照申請的地區，除了對牌照的審核更加嚴格外，事後的責任歸屬也將成為自動駕駛道路測試法規的調整的重要方向。
自動駕駛車輛想要進入路測階段並不輕鬆，需要經過車規測試，例如車用半導體的ACE-Q100、ISO26262，或是汽車電子的ISO/TS16949等較常見規範。“此外，各自動駕駛開發商的車輛要上路進行測試前，皆需通過各地方政府的審查，在獲取路測牌照後方得上路進行測試。”林雅惠說。
“目前美國加州已經通過了自動駕駛汽車的審批，這是全球自動駕駛的第一個試點，但是中國與美國不一樣，美國是地大人少，而中國卻是人滿為患，交通情況要比美國複雜得多。”何暉說。
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