宝马发布自动驾驶安全平台架构
宝马在本月初由TTTech Auto举办的名为“自动”的网络活动中，首次披露了其跨越1级到3级和4/5级的自动驾驶汽车路线图。
该路线图表明宝马公司将车辆安全作为优先事项。
鉴于大多数自动驾驶厂商对他们的自动驾驶架构保持保密，汽车行业观察家对宝马的透明度感到惊喜。宝马罗列其汽车将采用的主要芯片的关键构件和供应商（见下图1）。
VSI Labs创始人兼首席分析师Phil Magney告诉EE Times：“我们之前已经看到了宝马和Mobileye的小道消息，但这是对HW架构和可扩展性路径最全面的看法。”他补充道：“一家主机厂透露这么多关于其自动驾驶堆栈的信息有点儿不寻常。”
上周，EE Times采访了宝马集团自动驾驶技术的首席专家Simon Fürst，我们讨论了宝马自动驾驶平台的基本原则，其自动驾驶安全战略，以及为什么宝马认为即将到来的ISO标准对自动驾驶系统的定义、开发和测试至关重要。Fürst是负责制定ISO技术报告草案（DTR）4804的ISO小组的主席。
可扩展性
宝马的自动驾驶平台架构明确了公司的自动驾驶设计重点。它们的重点是软件和硬件的可扩展性和可重复性。
在所有宝马乘用车上，从目前的2级车到4/5级车，硬件和软件都尽可能地在ECU和摄像头上重复利用。宝马的基础平台是建立在AUTOSAR(汽车开放系统架构)上的，使用经典的微控制器(宝马使用的是英飞凌的Aurix)。
随着自动驾驶及其功能水平的提高，宝马通过部署额外的传感器系统和高端微处理器来满足这些需求。该平台的基线使用了英飞凌的Aurix和Renesas的R-CAR SoCs来优化其在立体前摄像头中的应用。
对于L3车型，宝马将增加两颗Mobileye EyeQ5、两颗英特尔Denverton CPU和一颗Aurix。对于L4/5车型，宝马将配置扩大到三颗EyeQ5、一颗Xeon 24C和Aurix。
安全设计
Magney告诉EE Times，“首先，我喜欢自动驾驶堆栈的分区。L1/L2被归为ADAS，而L3/L4/L5被归为HAD（高度自动驾驶）。一切都是递进式的。在宝马的架构下，L2成为L3的后备系统。” 他补充道：“这些系统运行着独立的ECU，并且都利用了经典和自适应AUTOSAR。在HAD层面，依靠双ASIL-B通道……因此，从整体上看，该系统的安全性大于其各部分的总和。”
对于许多汽车主机厂来说，“安全第一”已经成为他们推动自动驾驶开发工作的一个关键点。但汽车制造商如何按设计打造安全的自动驾驶，仍然是一个很少透露或公开讨论的问题。
然而，宝马公司却与众不同，在高度自动驾驶架构中同时披露了其自动驾驶路线图和安全第一的策略。
Doer-checker方法
正如在The Autonomous上介绍的那样，Fürst解释说，宝马采用了双处理架构——主电脑和备用电脑，以确保L3、L4和L5车辆的安全。在该架构下，有一个主通道和辅助ASIL通道，主通道计算车辆主轨迹。辅助通道的作用是监督主通道。
只要辅助通道检测到主通道产生的轨迹会导致事故或碰撞，它就会向选择器发出警报，选择器会切换到辅助通道提供的安全轨迹。Fürst证实，这是一种典型的边做边检查方法。“是的，这两个通道不断地进行交叉检查。”
但值得注意的是，主ASIL通道也会与辅助通道进行交叉检测。当这两个通道发现它们在轨迹上存在分歧或“不合适”时，系统就会进入降级模式。这是由另一个由独立电源驱动的处理模块处理的。这使得汽车可以继续在降级模式下运行，即使出现重大电源故障。简单地说，宝马使用2级堆栈作为3级的后备。
这个在独立电源上运行的故障降级通道被设计成计算后退轨迹的最小风险策略。该通道的功能独立于主系统。它可以驱动冗余的制动/转向系统，将车辆带入安全位置。但正如Fürst所指出的那样，这个冗余装置无法实现全部功能。“它的能力有限”。
“现代与经典”
当被问及宝马的整体平台架构时，Magney认为：“对我来说，这看起来是两全其美的事情。你有一个既现代又经典的架构。一个系统中的系统，其低级系统成为高级系统的后备系统。你也有一个古典和AI相结合的方法。AI主要用于感知，而后备系统则基于经典的确定性算法。”
Magney称宝马的系统 “从功能安全的角度来看非常实用”。他解释说，拥有多个ECU是最好的，以确保其不受干扰。而在符合ISO 26262汽车功能安全标准方面，Magney称宝马的安全架构“或多或少是最先进的”。
宝马是这样的，那么其他汽车制造商呢？Magney说，宝马所做的事情“很可能与其他人的做法类似”。
ASIL B还是ASIL D
Fürst指出，这种系统设计的主要优点是“系统的主要部件只有ASIL B，只有小部件才需要ASIL D。”
这些小部件包括车辆动态ECU(运动控制)、故障降级ECU中的轨迹跟随控制和运动控制，以及Nominal ECU中的选择器、轨迹跟随控制器。
传感器融合难题
各种传感器用于解决不同的功能。传感器评估的一个主要部分是检测道路上的物体，包括客运车辆、卡车、摩托车、骑车人和行人。
这里关键的不仅仅是物体检测，而是“计算这些物体的轨迹”和对“自由空间”的理解。
虽然自动驾驶系统提供了一些基于计算机视觉的机制来监控道路，但它也可以使用来自雷达和激光雷达的其他输入来检测道路的曲率。该系统还可以使用其他车辆的数据。它可以利用地图为汽车生成一个轨迹来进行一些定位。本土化对于系统弄清自己相对于全局地图的位置，以及正确计算路线非常重要。
传感器融合并不像听起来那么简单。数据的层次从原始数据到分类数据和高级数据。例如，从雷达、激光雷达和摄像头中出来的原始数据，在外观上都有所不同。不同的算法必须应用于不同的传感器，数据的层次进一步增加了复杂性。然而，我们的目标是找到“一种巧妙的方式，将这些不同的数据结合起来，在传感器评估中实现某种冗余，”Fürst解释说。
在被要求解释“一中巧妙的方式”时，Fürst说，“这个传感器融合领域正在产生大量的科学研究论文。”对于不同的算法应该如何应用于不同的传感器模式，业界仍需建立基本的认识。
Magney指出，可能没有什么能抑制传感器融合，“除了有这么多的方法来利用数据。你需要处理静态世界和动态世界，这需要不同的流程和不同的传感器。”
为什么要制定新的 ISO 标准？
车辆安全有多种标准，但是Fürst目前正在帮助定义的 DTR 4804被认为是为自动驾驶车辆实现ISO标准化的第一步。
去年，11个行业领导者(Aptiv、奥迪、百度、宝马、大陆、戴姆勒、菲亚特克莱斯勒汽车、HERE、英飞凌、英特尔和大众)联合起来发布了一份名为SaFAD (自动驾驶安全第一)的白皮书。
这个组织现正在推动 SaFAD成为ISO DTR 4804的基础。据Fürst透露，该组织2月份在巴黎举行了一次启动会议。扩大后的国际集团包括丰田、日产、电装、马自达、法雷奥等。该组织计划在7月底前发布技术报告。
Fürst承认，该草案成为ISO标准还需要两到三年的时间。但从现在开始，业界就有机会为自动驾驶安全标准进行最先进的技术开发。
一些汽车行业的消息人士告诉我们，他们发现新的ISO标准 “过于宽泛”和“过于通用”。EE Times问Fürst为什么他认为这个标准如此重要。如果汽车行业不制定安全标准，后果会是什么？
Fürst说，“如果我们没有一个标准，每个汽车主机厂都做自己的……不同的主机厂有不同的技术供应商，最终将开发出风险不同的汽车。”自动驾驶安全标准的目标是“将整体风险降到最低”，他补充说。“(安全)标准不应该偏向于一种车型。消费者不可能拥有一辆比其他车更安全的车。每辆车都必须安全。”
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