2018年04月06日 | 分析特斯拉的几起事故，Autopilot究竟存在哪些技术局限性？

为什么声称“全系在产车辆都将能够完全自动驾驶”的特斯拉，却连几百米开外可见的障碍物都躲不开呢？我们可以就特斯拉比较知名的几起事故来分析一下。

特斯拉30日声明：“碰撞发生前的时段里，自动辅助驾驶功能处于使用状态，主动巡航控制中的跟车距离被设置为最小距离。”

声明说，汽车的系统发出数次影像提示和一次声音提示，要求驾车人双手握住方向盘。“但在事故发生前6秒内，系统没有检测到驾驶员将双手放在方向盘上。从距离高速公路混凝土隔离带150米处，驾车人可以清晰看到隔离带并有5秒左右的反应时间。但是，遗憾的是，行车日志显示，驾车人没有采取任何行动”。

特斯拉“夸大词汇”带来的惨祸

这已经是特斯拉第二起自动驾驶致死事件。2016年5月，一辆特斯拉Model S在美国佛罗里达州发生死亡事故。事发前，车主joshua Brown同样是打开了Autopilot功能并放弃了对车辆的控制，最终由于没有观察到前方出现的卡车而出现事故身亡。

该事故，是全球首例引起广泛关注的Autopilot致死事故，美国高速公路管理局的调查结果虽然没有发现该系统存在设计缺陷，但是同样也指责了特斯拉在宣传Autopilot功能时使用了“自动驾驶”等夸大词汇，从而容易使一些胆大的司机误以为这个系统就是无人驾驶，从而放弃了对车辆的控制。

此后，特斯拉将Autopilot在国内的翻译由“自动驾驶”改为“自动辅助驾驶”。马斯克也曾在发布会上说过：It’s autopilot not autonomous.（Autopilot并不是自动驾驶，而是自动辅助驾驶）。

还升级了Autopilot程序，即当用户双手离开方向盘一定事件后，系统会通过仪表盘闪烁提醒图表，发出警示音等措施提醒司机接管车辆，而如果司机仍然拒绝接管车辆，Autopilot功能就会解除。

虽然业界认为，特斯拉最新版Autopilot 2.0系统在纵向控制方面的表现更加成熟，与辅助转向有关的功能还有完善空间，毕竟从驾驶员的反馈那里我们也得到了褒贬不一的评价。

同时，受制于功能限制，目前的Autopilot2.0无法直接移植到城市环境使用。虽然它可以顺利开启（一次2分钟、一次3分钟），但城市中有走向复杂的车流，需要通过没有车道线的红绿灯路口，车与车间距更近，都暴露出系统对城市驾驶习惯还需要学习。

而从技术来分析，我们也能得知，眼下的特斯拉Autopilot功能，依然存在着依靠现有技术无法解决的应用场景，而多次得事故也充分证明了，目前这套系统确实不能100%地识别到静止障碍物并作出反应，因此也就不能称为自动驾驶。

可是，几乎被神化了的搭载Autopilot系统的特斯拉，为什么连几百米外可见的障碍物都躲不开呢？

Autopilot究竟存在哪些技术局限性

如果在“不需要刹车时刹车”，和在“需要刹车时不刹车”中二选一，你会怎么选？

相信90%以上的人都会选择前者，因为后者一旦发生或将是致命的。

但实际结果却恰恰相反，对于在Autopilot领域内的工程师们来说，无一例外都会选择后者。这样一种听上去极其危险的设定，却是工程师们故意为之，到底是为什么呢？

以目前的自动驾驶技术来看，尚不能够实现完全的自动驾驶。即便硬件的科技含量很高，前期也做了多次实验模拟。但是在实际的道路环境中，还是会出现许多系统无法判断的情况。一般在遇到这种情况时，系统只有两条路选择：“误报（False Positive）”和“漏报（False Negative）”。也就是说，在系统不能明确判断前方是否有障碍物时，是应该当即制动以防万一，也就是误报。还是应该忽视掉这个不确定的危险，也就是漏报。

在很多人看来，系统的设定应该为误报倾向，本着“宁可信其无，也不信其有”的精神，才能最大程度避免事故的发生。但事实并不是这个样子，试想一下：在高速公路上，你开启了Autopilot，后面有辆车正在高速逼近，而前方一片开阔。这时，前方路面出现了一块大钢板，雷达判定为这是一个巨大障碍物，于是采取了紧急制动，后车来不及反应……

唯一安全的方案就是不要动。

尤其是对于毫米波雷达来说，它对金属的反射很敏感。路上的钢板、凸起的井盖，甚至易拉罐的底部，在毫米波雷达的眼中，都相当于一堵墙。对于这种过于复杂的实际路面情况，车辆莫名制动所带来的不良驾驶体验不说，危险系数也会更大。

所以，工程师们才会采取“漏报”的逻辑，改善驾驶体验的同时，也避免过多制动行为所带来的安全隐患。但是，一旦系统漏报了任何一个确实存在的危险，都极有可能酿成大祸，这也就是为何目前各品牌官方都在强调“开启Autopilot功能时，双手也不应离开方向盘”。以便时刻做好准备，由驾驶员接管车辆。

而且特斯拉也在用户手册中明确写道：

交通感知巡航控制系统可能不会为避让静止的车辆而刹车或减速，尤其是在这种情况下：你正在以超过每小时80公里的速度行驶，在你前面的汽车变道后，你面前突然出现一辆静止的车辆或物体。司机要始终注意前方的道路，随时准备好采取紧急纠正措施。完全依赖交通感知巡航控制系统可能会导致严重的伤亡事故发生。

再回到最开始的问题：为什么声称“全系在产车辆都将能够完全自动驾驶”的特斯拉，却连几百米开外可见的障碍物都躲不开呢？我们可以就特斯拉比较知名的几起事故来分析一下。

2016年5月，一辆特斯拉ModelS电动车在使用Autopilot模式行驶途中与一辆正在转弯的拖挂车相撞，导致驾驶者死亡。对于这起事故，特斯拉是这样解释的：

当时 Model S 行驶在一条双向、有中央隔离带的公路上，自动驾驶处于开启模式，此时一辆拖挂车以与 Model S 垂直的方向穿越公路。

在强烈的日照条件下，驾驶员和自动驾驶都未能注意到拖挂车的白色车身，因此未能及时启动刹车系统。

由于拖挂车正在横穿马路，且车身较高，这一特殊情况导致 Model S 从挂车底部通过时，其挡风玻璃与挂车底部发生撞击。

虽然官方对于这起事故并没有给出明确而有力的解释。但作为行业内的工程师，结合智能驾驶技术的发展以及所遇到的各种困难，我们不妨作出以下推断：就硬件设备上来看，当时那辆特斯拉配备的是第一代Autopilot系统，即来自Mobileye的前置摄像头、来自博世的毫米波雷达、以及12个超声波传感器。在优先级别上，是以摄像头为主导的。

虽然特斯拉官方将原因归咎于强烈的日照，以及白色车身，导致摄像头没有看到拖挂车，造成事故。但或许这些只是次要原因，关键问题很有可能在于：这代系统采用的Mobileye摄像头更多做的是针对车头和车尾的训练，而对于车侧的训练有限，又遇到拖挂车这样比较特殊的造型。因此摄像头从轮廓上来分析，并没有把它当做是障碍物。又由于拖挂车的底部是空的，毫米波雷达在进行扫描时也没有获取合理的反射。或者是判断出前方的拖挂车可能会有危险，但是由于摄像头作为主导，因此毫米波雷达的执行度不够高。两个模糊的判断叠加在一起，系统决定“漏报”，所以才导致了事故的发生。

Mobileye公司的一名高管Dan Galves也在事故后表明：

目前的防碰撞技术或自动紧急刹车系统，只适用于跟车（追尾）状态，并仅为跟车出现的问题而设计。也就是当车辆横向驶入时，目前的 Autopilot 系统本身就不具备足够的判断能力。

所以，在同年的9月份，特斯拉也宣布升级Autopilot技术。第二代Autopilot将以雷达而非摄像头作为主导来进行判断，通过车身配备的8个摄像头以及12个传感器，更好地感知周边的情况。同时在设定上也有所调整：如果司机在一定的时间内没有手扶方向盘，系统将发出警报，而如果司机多次忽略系统发出的警报，自动转向软件将自动停止使用。

声明还称：

为了让车辆更好地处理传感器搜集到的数据，车辆中将配备更加强大的电脑，其处理能力将比上一代高出40倍，并运行特斯拉新开发的一套神经网络系统，以处理视觉、声呐以及雷达信号。这套系统能够实现驾驶员无法看到的视野，能够同时且以远超人类感知的速度查看所有方向。

这样看来，特斯拉已经具备了自动驾驶的硬件基础。不过这并不意味着特斯拉马上就能拥有完全自动驾驶能力。因为无论是对于每一个单独的传感器，还是对于不同传感器之间的融合，都还需要一定的时间来进行学习和改进。