👩🏿‍🚀 ✋🏿 📸 自动驾驶汽车：一系列技术 💶 👨🏾‍💻 🔖

无人驾驶汽车产业的成熟度可与100年前的传统汽车产业相提并论。亨利·福特（Henry Ford）在T型工厂生产的不仅是汽车本身，还有车轮，以及其自己生产的大多数其他零部件。一百年后，数以百计的大型和小型供应商提供了典型汽车的70％的零部件，而汽车制造商仅制造了30％的零部件。

据《汽车新闻》报道，2017年仅十个最大供应商的总收入增长到3150亿美元，全球100个最大供应商的收入接近8000亿美元。这是有道理的：引擎盖下的细节通常不允许车辆制造商将其与竞争对手区分开来，或者换句话说，最终用户-即所有者/运营商-通常不在乎，或者通常甚至不会注意到是否有雷达传感器由博世，电装或其他公司制造的自适应巡航控制系统，运行可靠且可靠。

无人驾驶汽车的趋势继续朝相反的方向发展。例如，Waymo设计并正在建造自己的激光雷达，克鲁斯（Cruise）在2017年收购了激光雷达公司，最近，奥罗拉（Aurora）也收购了激光雷达公司。原因很简单。几乎每个人（可能只有一个人）都认为，激光雷达对于开发最安全，最可靠的无人驾驶系统至关重要。换句话说，公司认为，如果他们认为自己在这方面很关键，将具有竞争优势。另一方面，这种短期优势是非常不确定的-有70家这样的公司（不包括中国公司），并且尚不清楚哪种技术将在未来几年占主导地位。再说一次，作为几年的自动驾驶出租车的乘客，如果汽车能够安全舒适地驶向目的地，我不会为单个组件的制造商所困扰。

从中长期来看（主要是由风险投资基金提供资金），在无人驾驶领域运营的拥有完整堆栈的公司（即那些试图最大限度地实施公司内部所有组件（包括硬件和软件）的公司）将注意到：成本和复杂性将大大增加。

一个（相对较小的）全栈公司的创始人最近告诉我，他们“有能力自己创建一个全栈，因为他们的潜在市场很大。”我不确定他是否完全理解这种规模的经济。庞大而有利可图的市场吸引了更多竞争者，最终降低了价格。向10个制造商提供产品的供应商显然可以提供较低的成本。同样，这正是导致汽车供应商贡献了传统汽车成本70％以上的事实。

最近，在无人驾驶领域已经建立了伙伴关系，这在以前是不可见的。大众汽车拒绝了与Aurora的合同，而是投资了Argo，甚至向Argo提供了其无人驾驶汽车子公司AID作为交易的一部分。宝马和戴姆勒都将加入其无人机研发部门，有传言说奥迪也将加入。

我们认为这只是一个中间步骤。最终，无人驾驶行业将经历同样的转变。我称之为无人驾驶汽车分解。对于大多数公司来说，整个堆栈太大，太复杂，太昂贵，太耗资源，无法自行开发。这包括太多不同的学科和技能。

无人驾驶汽车堆栈由五个主要组组成：硬件，外部软件和数据，固件以及共同促成产品开发的各种方法。

1.硬件堆栈

硬件堆栈包括通常可针对特定应用定制或定制的车辆平台，该车辆平台包含致动器的接口，即传动系统，制动和转向系统以及电子设备。另外，这些组件包括车载计算机，车辆内部的通信系统以及云，以及数据记录和存储组件。传感器包括GNSS，运动传感器，激光雷达，雷达，照相机，有时还包括超声波。

2.外部软件

外部软件和数据包括地图（具有不同的图层，有关详细信息，请参见例如Lancelet 2文档）。应该创建地图，使用元信息进行注释，更新和分发（也要分部分进行），同时保持整个地图数据库的一致性。高度自动驾驶车辆通常作为车队的一部分进行操作，这需要对无人驾驶车辆进行车队管理，车队路线选择，远程操作，自我和远程诊断。一辆自动驾驶汽车的传感器最高可生成64 GB / s（或8 GB / s，或480 GB / min，或28 TB /小时，或560 TB /天，或200 Petab /年）。舰队显然创造了这个的倍数。必须记录，保存，注释此数据量，分析和管理。软件开发人员需要一个能够提高生产力的软件开发环境。工具包括数据复制，数据可视化以及在各种级别上对数据建模的功能。

3.方法论

在开发过程中，使用了各种方法，包括系统设计，软件体系结构设计，硬件设计，交互设计。应在所有级别上进行测试，包括程序单元，回归，集成，SIL，HIL，车辆测试。其他方面包括功能安全性，规则，认证，安全性，保护，验证和确认。

4.固件

内置的软件堆栈由一个操作系统（我希望，对于关键的安全系统来说是实时的，而不仅仅是Linux）组成，它本身由一个内核，调度程序和驱动程序组成。在OS之上的是软件结构（至少在设计良好的系统中），该软件结构从许多前述组件中抽象出来，例如OS，计算机硬件，触摸界面，数据记录，回放，可视化和中间件。它应该为安全性，保护和诊断提供支持。 ROS（机器人的操作系统）实际上是标准框架，并且ROS 2设计文章集提供了有关机器人框架中包含的组件的更详细的概述。在Apex.AI，我们开发了一个商业广告，很快就获得了ROS 2的安全分支的认证，我们称之为Apex.OS。框架的顶部是算法组件。感知是指将来自传感器的信息处理成简短的环境模型。本地化是车辆相对于地图上显示的车道，道路和世界的位置。对场景的理解贯穿了对感知世界的语义理解。基于许多目标并根据环境做出驾驶决策，计划所需的车辆运动并通过控制器发送至车辆的执行器。其中许多算法组件都是使用现代人工智能（AI）方法实现的，可以实现与人类相似的准确性，但是对堆栈的许多部分提出了新的要求。

5.产品

所有组件都必须集成到产品中，这里指的是与用户/操作员交互的应用程序。该应用程序适用于其预期用途，针对支持它的堆栈的功能进行了配置，然后发布。用于高度自治工作的系统集成是与多个参与者的协作，并且具有设计良好的堆栈，它可以快速进行定义，配置，测试和发布。

模块化和扩展堆栈的启动器是一种常见的体系结构。 ROS为我们提供了由基金会管理的标准化和开放架构以及开源实施。我们将ROS模型扩展到了应用程序堆栈，并且最近成为Autoware Foundation的创始人之一。 Autoware Foundation开发了用于自动驾驶的功能架构，并构建了该架构和完全开源的参考实现。已有超过35个公司和组织加入了Autoware Foundation。加入这个强大的小组来帮助创建标准。

如果Waymo等待堆栈分解的发展，Waymo将不会领先于其他所有人，但这是先锋的负担。希望赶超的其他所有人都可以更快，更便宜地做到这一点，支持堆栈的分解，帮助制定标准并选择合适的合作伙伴，以期在100年内达到自动化行业的下一个成熟水平。

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