今天，人類駕駛員的責(zé)任是確保車輛保持正確的車道，并在出現(xiàn)偏差時(shí)變換車道。自主駕駛和無人駕駛車輛需要對(duì)此加以驗(yàn)證后才能做出決策。
這就需要選擇使用比車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更高精度的系統(tǒng)。車載導(dǎo)航系統(tǒng)依靠的是GPS接收機(jī)設(shè)備，而此類設(shè)備通常計(jì)算出的位置精度范圍為幾十米。如果只是想粗略確定下一個(gè)路口的距離，如此的精度倒也無可厚非，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足在正確的時(shí)間選擇正確車道的要求。
傳感器融合對(duì)高質(zhì)量定位、導(dǎo)航和授時(shí)至關(guān)重要
自主駕駛車輛需要準(zhǔn)確、可靠、彈性強(qiáng)而且精度達(dá)厘米級(jí)的定位和導(dǎo)航解決方案，任何低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的解決方案都可能帶來不可接受的安全風(fēng)險(xiǎn)。
為實(shí)現(xiàn)這一質(zhì)量水平，自主駕駛車輛開發(fā)商正在探索不同的方法，但所有的作法都是將各種傳感器的數(shù)據(jù)組合在一起，包括GPS/GNSS、激光雷達(dá)、雷達(dá)、聲納、攝像機(jī)、RTK、Wi-Fi、蜂窩和加速度計(jì)和陀螺儀等慣性測(cè)量單元。
這一過程的挑戰(zhàn)在于傳感器的效能和可靠性。開發(fā)商需要理解每種獨(dú)立的傳感器在真實(shí)環(huán)境駕駛條件下的性能，以及處理數(shù)據(jù)的傳感器融合算法的可靠性，目的就是實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)導(dǎo)航。
真實(shí)的測(cè)試條件既不充分也不切合實(shí)際
盡管測(cè)試人員需要理解真實(shí)的性能，但僅僅通過在真實(shí)環(huán)境中駕駛車輛不可能達(dá)到這一目的。在2016年的一份題為駛向安全的白皮書中(通過“閱讀原文”可獲取英文片白皮書文檔)，蘭德公司計(jì)算出無人駕駛車輛必須在真實(shí)的道路上行駛數(shù)億甚至數(shù)千億英里后，測(cè)試人員才能確定其真正的安全性水平。顯然，這一目標(biāo)在數(shù)十年，甚至數(shù)百年內(nèi)都是無法實(shí)現(xiàn)的。
正如該文所述：“開發(fā)人員和測(cè)試人員無法通過駕駛達(dá)到安全的目的地，需要采用替代方法為真實(shí)環(huán)境中的測(cè)試提供輔助，只有這樣才能對(duì)自主駕駛車輛的安全性進(jìn)行評(píng)估。”
包含硬件在環(huán)的模擬
其中一個(gè)替代方案是使用實(shí)驗(yàn)室模擬，包括硬件在環(huán)。通過在模擬駕駛環(huán)境中測(cè)試物理硬件單個(gè)傳感器或整個(gè)可駕駛車輛，開發(fā)人員可以快速找到以下問題的答案：如果激光雷達(dá)由于強(qiáng)光而出現(xiàn)故障，車輛能否計(jì)算出準(zhǔn)確的位置?如果雨水或灰塵遮擋了相機(jī)，或者多路徑信號(hào)導(dǎo)致GNSS接收器出現(xiàn)混亂，會(huì)發(fā)生什么情況?如果它們同時(shí)發(fā)生，會(huì)發(fā)生什么?
要想理解車輛在真實(shí)世界中極為罕見，或是真實(shí)測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)太高的特定場(chǎng)景下的行為，模擬是惟一可靠的方法。如果車輛在弱光條件下準(zhǔn)備駛過人行道時(shí)有人要通過道路，會(huì)產(chǎn)生怎樣的后果?車輛是否能“看到”行人并采取制動(dòng)，還是繼續(xù)行駛并導(dǎo)致可能的事故?
測(cè)試每一種可能場(chǎng)景的惟一辦法就是使用模擬。而且模擬也有其它一些優(yōu)勢(shì)：它更快，也更廉價(jià)，并且使開發(fā)人員能夠準(zhǔn)確回放場(chǎng)景，或者對(duì)其進(jìn)行可控的修改，驗(yàn)證任何修改對(duì)車輛控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。
Warwick大學(xué)的硬件在環(huán)模擬
一個(gè)真正的模擬環(huán)境需要集成多種不同的硬件和軟件組件，創(chuàng)建出一個(gè)全面的測(cè)試臺(tái)。思博倫正在與全世界的CAV研究和測(cè)試實(shí)驗(yàn)室密切合作，幫助研究人員創(chuàng)建出強(qiáng)健的測(cè)試臺(tái)，對(duì)高度自動(dòng)化和自主駕駛車輛上基于GNSS的定位、導(dǎo)航和授時(shí)能力加以驗(yàn)證。
通過與Warwick大學(xué)智能車輛研究機(jī)構(gòu)開展合作，我們還在開發(fā)一種Wi-Fi信號(hào)模擬器，模擬器可與GNSS模擬器結(jié)合使用，對(duì)GNSS和Wi-Fi位置數(shù)據(jù)的融合進(jìn)行測(cè)試，以理解GNSS不可用的區(qū)域中Wi-Fi信號(hào)的定位效果，例如地下停車場(chǎng)景和隧道等。
汽車行業(yè)正在努力推出高度自動(dòng)化和自主駕駛車輛并使之能夠應(yīng)用于真正的道路上，只有對(duì)其位置、導(dǎo)航和授時(shí)能力執(zhí)行全面的測(cè)試后，才能安全地讓這些目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。
