來(lái)信行家：百度Apollo團(tuán)隊(duì)

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編者按：百度Apollo的自動(dòng)駕駛出租車隊(duì)，已經(jīng)在長(zhǎng)沙梅溪湖畔開(kāi)啟試運(yùn)營(yíng)。所有長(zhǎng)沙市民都可申請(qǐng)成為種子用戶親身試乘。

但RoboTaxi落地，意義不止是百度自動(dòng)駕駛邁步新階段，而且也有多項(xiàng)行業(yè)性風(fēng)向標(biāo)亮點(diǎn)可從中管窺。

比如首批45輛RoboTaxi服役車“紅旗EV”，是Apollo與一汽紅旗專門為自動(dòng)駕駛打造的量產(chǎn)車型，意味著中國(guó)自動(dòng)駕駛跨過(guò)了“改裝”時(shí)代。

另外，從一輛車到一個(gè)型號(hào)的車隊(duì)上線運(yùn)營(yíng)，背后涉及的技術(shù)挑戰(zhàn)，并非只是簡(jiǎn)單物理相加，還有一系列從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試到運(yùn)營(yíng)管理的難題。

所以Apollo Go背后，究竟是如何解決這些問(wèn)題的？在“紅旗EV”揭秘之后，此次百度Apollo團(tuán)隊(duì)，分享了200萬(wàn)公里零事故背后的安全保障方案。

在自動(dòng)駕駛和RoboTaxi不斷推進(jìn)的當(dāng)前，或許能對(duì)未來(lái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，提供參考。

要點(diǎn)

• 如何建立體系化測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)
• 怎樣進(jìn)行大規(guī)模離線測(cè)試
• 如何逐步展開(kāi)車輛在環(huán)測(cè)試
• 如何安全地推進(jìn)道路在環(huán)測(cè)試
• 怎樣構(gòu)建面向量產(chǎn)的質(zhì)量管理體系

專欄全文

9月26日，首批45輛Apollo與一汽紅旗聯(lián)合研發(fā)的“紅旗EV”Robotaxi車隊(duì)在長(zhǎng)沙部分已開(kāi)放測(cè)試路段開(kāi)始試運(yùn)營(yíng)。

普通長(zhǎng)沙市民即可登錄Apollo官網(wǎng)申請(qǐng)成為種子用戶實(shí)際試乘，這代表了中國(guó)自動(dòng)駕駛的最新發(fā)展水準(zhǔn)。

但是，在自動(dòng)駕駛落地的拉鋸戰(zhàn)中，跑得穩(wěn)遠(yuǎn)比跑得快更重要，因此，“安全”始終是衡量自動(dòng)駕駛玩家實(shí)力的關(guān)鍵因素。

迄今為止，百度測(cè)試車輛達(dá)到300輛，目前已在13個(gè)城市進(jìn)行測(cè)試，開(kāi)放道路上完成了200萬(wàn)公里以上的測(cè)試，并始終保持著零事故的良好紀(jì)錄。

在這個(gè)紀(jì)錄的背后是一整套系統(tǒng)全面的質(zhì)量保障體系，百度的工程師們力求通過(guò)最專業(yè)的測(cè)試方法，確保自動(dòng)駕駛車輛在開(kāi)放道路進(jìn)行規(guī)?；瘻y(cè)試的安全。

一個(gè)典型的高級(jí)別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)包含車輛、傳感器、計(jì)算單元、操作系統(tǒng)、算法軟件、云端平臺(tái)等多個(gè)組成部分。

對(duì)于這樣一個(gè)軟硬件結(jié)合的多部件系統(tǒng)，如何確定每一行代碼每一個(gè)器件都符合原始的設(shè)計(jì)預(yù)期，并且能夠穩(wěn)定的、高效的協(xié)同在一起完成駕駛?cè)蝿?wù)，這是自動(dòng)駕駛測(cè)試面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)。

第二個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)源于復(fù)雜多變的交通環(huán)境，包括道路結(jié)構(gòu)、交通參與者、天氣環(huán)境等，這些元素組織在一起，即構(gòu)成了場(chǎng)景。自動(dòng)駕駛車輛需要平穩(wěn)地穿行于各個(gè)場(chǎng)景之中，最終把乘客安全地送達(dá)目的地。

因此場(chǎng)景將會(huì)成為驅(qū)動(dòng)測(cè)試的基礎(chǔ)，建立一個(gè)體系化的場(chǎng)景庫(kù)，也成為了必不可少的工作。為應(yīng)對(duì)這兩個(gè)挑戰(zhàn)，百度建立了縱向分層橫向分階段的質(zhì)量保障體系，以“安全第一”為原則開(kāi)展各個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)的工作，確保任何代碼的改動(dòng)或者硬件變更都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試。

縱向上，百度將測(cè)試體系分為場(chǎng)景層（Autonomous Driving Scenario, ADS）、數(shù)據(jù)層、測(cè)試層三層。

測(cè)試層又分為了離線環(huán)境測(cè)試、車輛在環(huán)測(cè)試、道路在環(huán)測(cè)試三個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)以“安全第一”為原則，對(duì)軟件、硬件、車輛進(jìn)行逐層環(huán)環(huán)相扣測(cè)試，確保自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上路測(cè)試的安全性。

測(cè)試體系核心驅(qū)動(dòng)力：測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)

自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)是百度自動(dòng)駕駛測(cè)試體系基礎(chǔ)，驅(qū)動(dòng)自動(dòng)駕駛車輛測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)。

自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)包含典型的日常行駛場(chǎng)景、高碰撞風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景、法律法規(guī)場(chǎng)景等，同時(shí)也包含已經(jīng)形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)景，例如AEB功能的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)景。

測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)一方面基于經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)交通場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)（例如：事故數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行正向設(shè)計(jì)，另一方面基于路測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化場(chǎng)景挖掘手段進(jìn)行逆向補(bǔ)充，隨著道路測(cè)試數(shù)據(jù)的積累，這個(gè)場(chǎng)景庫(kù)將變得越來(lái)越高覆蓋度。

目前百度測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)已累積數(shù)百萬(wàn)個(gè)場(chǎng)景，目前仍不斷在增長(zhǎng)。運(yùn)行一輪測(cè)試場(chǎng)景庫(kù)，相當(dāng)于百萬(wàn)公里的實(shí)際道路測(cè)試。

為了高效地管理大規(guī)模測(cè)試場(chǎng)景，百度建立基于自動(dòng)駕駛能力特征、場(chǎng)景特征、區(qū)域特征等上百個(gè)維度標(biāo)簽體系，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模測(cè)試場(chǎng)景結(jié)構(gòu)化的管理體系，從而達(dá)到場(chǎng)景集靈活選取和配置，按需達(dá)到不同的測(cè)試目的。

及時(shí)消除系統(tǒng)安全隱患關(guān)鍵：大規(guī)模離線測(cè)試

這里的離線是指未包含車輛的測(cè)試，大部分工作是在實(shí)驗(yàn)室里完成的。

這個(gè)階段包含了模型在環(huán)測(cè)試（MIL）、軟件在環(huán)測(cè)試（SIL）、硬件在環(huán)測(cè)試（HIL）。

自動(dòng)駕駛技術(shù)目前處于高速發(fā)展的階段，迭代速度是相當(dāng)快的，在離線測(cè)試階段，百度通過(guò)高度自動(dòng)化手段對(duì)軟件算法進(jìn)行充分的測(cè)試，目的是盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的缺陷或安全隱患。

離線測(cè)試需要海量的數(shù)據(jù)作為支撐，百度從2013年開(kāi)始布局自動(dòng)駕駛技術(shù)，目前已經(jīng)覆蓋的路網(wǎng)范圍達(dá)到450平方公里，積累了大量真實(shí)道路數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了百度自動(dòng)駕駛車輛安全上路的基石。

在離線測(cè)試階段，百度建立了高度自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)，以保證每一行代碼都能被充分及時(shí)的測(cè)試。當(dāng)軟件發(fā)生修改后，系統(tǒng)會(huì)逐一自動(dòng)觸發(fā)各個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)，直至達(dá)到安全的上車測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方進(jìn)入車輛在環(huán)測(cè)試階段及道路在環(huán)階段。

道路在環(huán)測(cè)試階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題會(huì)進(jìn)行下一輪的代碼修改，開(kāi)始下一次的循環(huán)。經(jīng)過(guò)一輪又一輪的閉環(huán)，使得自動(dòng)駕駛能力不斷提升。

模型在環(huán)測(cè)試（MIL）

自動(dòng)駕駛核心算法包含了多種模型，對(duì)這些模型最高效的測(cè)試方法不是在道路在環(huán)測(cè)試，而是在離線測(cè)試階段。

模型在環(huán)測(cè)試?yán)么笠?guī)模數(shù)據(jù)集對(duì)感知、預(yù)測(cè)、定位、控制等核心算法模型進(jìn)行精確的評(píng)估，通過(guò)模型評(píng)估后的各項(xiàng)指標(biāo)度量模型能力變化，通過(guò)自動(dòng)化挖掘在早期暴露算法問(wèn)題和BadCase，避免遺留到后續(xù)測(cè)試過(guò)程。

以感知模型測(cè)試為例，百度會(huì)使用幾十萬(wàn)幀的真值數(shù)據(jù)衡量當(dāng)前的準(zhǔn)確率，這些被用來(lái)測(cè)試的真值數(shù)據(jù)無(wú)論在類型上還是難度上都是經(jīng)過(guò)了精心的篩選，以達(dá)到充分測(cè)試的目的。

百度會(huì)用一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，在評(píng)估模型效果的同時(shí)關(guān)注系統(tǒng)性能。

一個(gè)復(fù)雜的路口——包含車輛、摩托車、行人以及一些矮小的隔離樁。

同時(shí)，會(huì)利用一些“異?！钡臄?shù)據(jù)來(lái)測(cè)試模型是否存在缺陷或漏洞。

一輛很長(zhǎng)的車：

一棵可能會(huì)移動(dòng)的樹：

軟件在環(huán)測(cè)試（SIL）

對(duì)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，虛擬仿真器是最有效的軟件在環(huán)測(cè)試工具。百度目前每天能夠進(jìn)行百萬(wàn)公里級(jí)別仿真測(cè)試，仿真場(chǎng)景到達(dá)四百萬(wàn)個(gè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三百多種判斷規(guī)則的自動(dòng)化檢驗(yàn)。而支撐這些的是IDC中心7×24小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的幾千臺(tái)服務(wù)器，以及用于加速運(yùn)算的GPU。

虛擬仿真測(cè)試中百度會(huì)測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在各種場(chǎng)景下的感知、決策、規(guī)劃和控制能力。百度構(gòu)造了大量的場(chǎng)景，并且通過(guò)參數(shù)擴(kuò)展的方法將單一的場(chǎng)景自動(dòng)化生產(chǎn)規(guī)?；膱?chǎng)景，以提高測(cè)試的覆蓋度。

例如，讓一輛障礙車每次在路口按照不同的轉(zhuǎn)彎曲率完成左轉(zhuǎn)，用來(lái)測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是否選擇了合理的方式應(yīng)避免沖突。

同時(shí)，百度也將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)一系列的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為虛擬仿真測(cè)試場(chǎng)景，這類場(chǎng)景可以真實(shí)還原道路交通環(huán)境，為系統(tǒng)提供了最真實(shí)的測(cè)試場(chǎng)景。

在仿真器的使用方面，百度還建立了精細(xì)的度量體系，通過(guò)一系列的度量工具，可以自動(dòng)化地判斷仿真過(guò)程中發(fā)生的碰撞問(wèn)題、違反交規(guī)問(wèn)題、體感問(wèn)題、路線不合理問(wèn)題。

在同樣的場(chǎng)景下通過(guò)仿真對(duì)比車輛的不同決策，可以幫助我們直觀的評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)。

車輛在虛擬的城市里24小時(shí)不間斷的行駛。

硬件在環(huán)測(cè)試（HIL）

硬件在環(huán)測(cè)試階段，百度會(huì)把軟件和硬件集成到一起，以測(cè)試軟硬件系統(tǒng)的兼容性和可靠性。

通常硬件的故障發(fā)生都有一定的概率，帶有一定的偶然性，因此百度會(huì)在硬件在環(huán)測(cè)試階段基于真實(shí)和虛擬硬件結(jié)合方式進(jìn)行成千上萬(wàn)真實(shí)場(chǎng)景的還原測(cè)試。

并且24小時(shí)不間斷的對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)施加壓力，以模擬系統(tǒng)在不同資源極限條件下（比如：GPU資源不足，CPU使用率過(guò)高）的性能和穩(wěn)定性表現(xiàn)。

同時(shí)在這個(gè)階段模擬了大量的硬件故障，測(cè)試在硬件故障的情況下系統(tǒng)的反映，如硬件失效、斷電、丟幀、上下游接口異常等，確保系統(tǒng)符合ISO26262功能安全要求。

車輛在環(huán)測(cè)試階段（VIL）：基于臺(tái)架開(kāi)展測(cè)試驗(yàn)證車輛安全性

車輛在環(huán)測(cè)試階段會(huì)先進(jìn)行基于臺(tái)架的測(cè)試，在臺(tái)架上完成各項(xiàng)車輛線控功能、性能和穩(wěn)定性測(cè)試，以確保自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以按照意圖控制車輛。

完成對(duì)車輛線控的測(cè)試之后VIL環(huán)節(jié)會(huì)進(jìn)入封閉場(chǎng)地，基于真實(shí)的道路構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的場(chǎng)景測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在真實(shí)車輛上的表現(xiàn)。

百度會(huì)評(píng)估每個(gè)版本對(duì)于危險(xiǎn)場(chǎng)景的應(yīng)對(duì)和處理能力，例如行人突然沖出、社會(huì)車輛逆行、道路強(qiáng)行擠占等極端的危險(xiǎn)場(chǎng)景，覆蓋NHTSA危險(xiǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)和國(guó)內(nèi)交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)景。

同時(shí)百度也構(gòu)造一些不太常見(jiàn)的場(chǎng)景，來(lái)驗(yàn)證自動(dòng)駕駛車輛的安全性。

一個(gè)綠燈亮起，但是充滿行人的路口：

一個(gè)行為異常的行人：

道路在環(huán)測(cè)試階段（RIL）：常見(jiàn)城市道路場(chǎng)景考核車輛安全性

在離線測(cè)試和車輛在環(huán)測(cè)試階段通過(guò)后（每個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的測(cè)試通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)），百度會(huì)在封閉場(chǎng)地內(nèi)構(gòu)建真實(shí)的場(chǎng)景來(lái)測(cè)試車輛的自動(dòng)駕駛各項(xiàng)能力和安全性。

目前百度有2個(gè)自建測(cè)試場(chǎng)，以及4個(gè)合作測(cè)試場(chǎng)。涵蓋了常見(jiàn)的城市道路及高速道路，包括直行道路、彎道、路口、坡路、隧道及停車場(chǎng)等。另外，通過(guò)假人、假車等測(cè)試設(shè)備構(gòu)造各種低頻場(chǎng)景。

△國(guó)家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)亦莊基地

這類低頻場(chǎng)景在社會(huì)道路上存在，但是出現(xiàn)的頻率較低，在開(kāi)放道路上不易得到充分驗(yàn)證。例如逆行的自行車、突然沖出的行人、路段積水等場(chǎng)景。

在完成自測(cè)之后，百度會(huì)向第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)提出路測(cè)許可申請(qǐng)，通過(guò)層層的測(cè)試和考核，獲得上路測(cè)試許可牌照。

△國(guó)家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)亦莊基地

開(kāi)放道路測(cè)試是道路在環(huán)測(cè)試的最終環(huán)節(jié)，也是自動(dòng)駕駛車輛完成測(cè)試評(píng)估所必須經(jīng)過(guò)的重要環(huán)節(jié)。

開(kāi)放道路測(cè)試是循序漸進(jìn)開(kāi)展的，百度會(huì)將最新的系統(tǒng)部署在少量車上進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)安全后再部署到更大規(guī)模的車隊(duì)。

測(cè)試道路的選擇同樣也是從較低難度的區(qū)域開(kāi)始逐步擴(kuò)展，在低難度區(qū)域內(nèi)完成一定量的里程積累，并且達(dá)到目標(biāo)MPI后再進(jìn)入下一難度。

△國(guó)家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)亦莊基地

目前百度已經(jīng)在全國(guó)包括北京、長(zhǎng)沙、重慶等多個(gè)城市地區(qū)獲得超過(guò)百?gòu)垳y(cè)試牌照，安全路測(cè)里程200萬(wàn)公里，百度的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)經(jīng)歷了北京一年四季的變換，也經(jīng)受住了長(zhǎng)沙連綿梅雨季節(jié)的考驗(yàn)。

通過(guò)部署規(guī)?；詣?dòng)駕駛車輛不斷在實(shí)際道路上進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，形成實(shí)際路上場(chǎng)景和自動(dòng)駕駛能力不斷閉環(huán)，使自動(dòng)駕駛車輛在智能度、安全性等方面持續(xù)提升，從而逐漸接近具備自動(dòng)駕駛車輛走進(jìn)千家萬(wàn)戶的能力。

為了更加安全地測(cè)試，百度為每一輛開(kāi)放道路測(cè)試車輛配備了兩名安全員。其中一名安全員在駕駛席上，負(fù)責(zé)監(jiān)視實(shí)際道路的情況，當(dāng)出現(xiàn)任何緊急情況或安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行第一時(shí)間接管。

這一人工接管切換過(guò)程每輛車上路前都必須經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試并保證接管成功率100%，且系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間將車輛控制權(quán)交給安全員。

另外一名安全員通過(guò)可視化的工具監(jiān)視自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行情況，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)安全的隱患并提醒駕駛位安全員接管。

一名安全員需要通過(guò)自動(dòng)駕駛理論和實(shí)際操作技能培訓(xùn)考核，在封閉場(chǎng)地完成2000公里以上的練習(xí)，才能正式成為一名合格的自動(dòng)駕駛測(cè)試安全員。

構(gòu)建面向量產(chǎn)的質(zhì)量管理體系

硬件質(zhì)量管理

自動(dòng)駕駛車輛是一個(gè)高度復(fù)雜的產(chǎn)品，其中每一個(gè)硬件的質(zhì)量表現(xiàn)都直接影響整車的質(zhì)量，在產(chǎn)品裝車之前進(jìn)行有效的質(zhì)量管控是自動(dòng)駕駛車輛穩(wěn)定持久運(yùn)行的基礎(chǔ)。

我們按照IATF16949的要求，從供應(yīng)商開(kāi)發(fā)、管理、質(zhì)量控制、可靠性驗(yàn)證等多個(gè)方面建立了完整的符合汽車工業(yè)要求的工作流程及管理體系，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、收貨檢驗(yàn)、集成檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)都進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量把控，保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)高效。

整車集成質(zhì)量保證

在整車集成環(huán)節(jié)，我們制訂并實(shí)施了完整的車輛試驗(yàn)項(xiàng)目，包括整車淋雨、涉水、EMC、操穩(wěn)性、制動(dòng)性和主觀評(píng)價(jià)等，確保自動(dòng)駕駛車輛的安全性、舒適性和可靠性。

寫在最后

安全是自動(dòng)駕駛永恒的話題，專業(yè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試體系是一切信心的來(lái)源。

脫離這個(gè)測(cè)試體系，也許可以完成一兩次“完美”的demo，但絕對(duì)不能支撐起更大規(guī)模的開(kāi)放道路測(cè)試。

在自動(dòng)駕駛落地的拉鋸戰(zhàn)中，跑得穩(wěn)、遠(yuǎn)，比跑得快更重要，因此，“安全”始終是衡量自動(dòng)駕駛玩家實(shí)力的關(guān)鍵因素，也是自動(dòng)駕駛落地新階段中的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。

— 完 —

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