Google Waymo无人车报告解读（上）——安全设计

自动改了公号简介后，压力陡增，灯叔决定不再以无业游民的面目出现，定期发一点跟工作相关的东西。

叔理工男出身，在男女比例7：1的环境中接受了7年工科教育，跑的飞的都学过，上天入地，一路跑偏，最终在中危之年回到了梦开始的地方——车。

这个传统行业在我毕业10年后焕发了青春，成了最潮的行业之一，原因只有一个：自动驾驶。

言归正传

2016年底，Google将旗下的自动驾驶团队拆分为子公司Waymo，这一举动可以说是挽救了Google的自动驾驶项目，拆分前的情况类似百度的自动驾驶部门，受限于大公司僵化管理和利益分配模式，核心骨干纷纷离职创业，好在Larry Page不是李Robin，及时对业务线做了拆分，保住了这个极有前景的团队，反观我度娘的自动驾驶部门，曾经的超豪华战队早已不复存在。

闲话少说。去年底Waymo向美国交通部提交了一份43页的安全报告，这份报告从研发Waymo的角度，详细论述了如何训练自动驾驶车辆、避免驾驶中的意外情况，从而提高自动驾驶汽车的安全性。

我分两次来解读一下这份报告，今天首先介绍Waymo无人车安全设计的部分。

背景

安全是Waymo团队以及Google对自动驾驶项目最核心的诉求，Waymo自动驾驶的研发是建立在350万英里实测所积累的数据里程，以及在上千万英里的模拟驾驶中所学到的重要经验和教训之上，并且影响了美国联邦政府对自动驾驶安全方面正政策的制定。

Waymo的安全设计方案包括5个领域：行为安全、功能安全、碰撞安全、操作安全和非碰撞安全，每个领域都有不同的测试方法，在公共道路、闭合环、以及模拟驾驶环境上都进行了广泛的测试。

Waymo的自动驾驶系统在特定地理区域和特定条件下，可以完成整个驾驶过程，不需要人类驾驶员介入，其对应的自动驾驶级别为L4，其核心理念是让人类在车里保持“乘客”的身份，而不是在“乘客”和“司机”两个角色之间转换。

怎样的车

自动驾驶系统方面，为了满足复杂应对场景的需要，Waymo使用了一堆不同类型的传感器，包括长/中/短距激光雷达、高分辨率相机、常规雷达、补充传感器等。

通过传感器数据融合分析，让车辆无论是白天or黑夜，都能实行360°的环视监控，视野面积可达3个足球场那么大。这种多层传感器套件可以绘制出整个视野的3D图像，并显示动态和静态物体，包括行人、自行车、来往车辆、交通指示灯、建筑物和其他道路特征。

控制软件部分，也是自动驾驶的“大脑”，三个核心组件：感知、行为预测和规划。

Waymo团队花了八年的时间来打造和完善，并在其中使用了机器学习和其他先进工程技术，目前已进行了数十亿英里的模拟驾驶，以及超过350万英里的道路驾驶测试。

ODD

ODD—Operational Design Domain，翻过来叫做，这是自动驾驶领域一个重要的概念，指自动驾驶系统可以安全运行的限制条件，包括地理位置、道路类型、速度范围、天气、时间、国家和地方性交通法律法规等。

目前来说，自动驾驶的ODD是非常有限的，Waymo的系统也被设计为。例如，乘客不能选择认可的地理位置之外的目的地，软件也不会创建在区域以外的路线。

最小风险状态和冗余设计

对于低级的自动驾驶汽车，当外部环境超出系统处理能力时，需要由人来接管驾驶。

而对于L4以上的自动驾驶车辆，当不能继续当前规划的行程时，必须有能力进行安全停止，这就被称作“最小风险状态”。

这可能包括以下情况：自动驾驶系统感知到故障、车辆发生碰撞、环境条件的改变，导致在设定的ODD内可能影响驾驶安全等。

同时，Waymo系统配备了一系列对关键系统的冗余设计，包括备用计算系统、备用制动系统、备用转向系统、备用电源系统、备用碰撞检测和碰撞规避系统、冗余的惯性测量系统。

数据记录&网络安全

Waymo有一个强大数据采集系统，来收集和分析现有上路车辆所产生的数据，因此对从一辆车中学习到的任何有用经验，都会用到其他车上。

当数据记录系统检测到发生碰撞时，会自动上床至Waymo后台中心，启动碰撞后响应程序，包括与执法人员和急救人员进行沟通，并派人员到现场，还可以通过车载音响系统直接与乘客沟通。

碰撞发生后，Waymo可以分析所有可用的数据，包括视频和其他传感器数据，以评估可能导致这一事故的原因，并得出相应的修改结论，对自动控制系统的软件做出升级。当然，在升级前会进行严格的安全测试。

为了进一步提升网络安全性，Waymo加入了Auto-ISAC，这是一项旨在加强全球汽车行业网络安全意识和协作的行业行动计划。

地图

Waymo无人车上路前，地图团队会先用测试车辆的传感器来创建信息详细的3D地图，这些地图不同于基本的卫星图像或在线地图，它是专门用来给汽车提供对物理环境的理解，比如道路类型、道路距离、交通指示信息以及其他地貌特征。

这些地图安装之后，Waymo系统就会重点关注环境动态变化的部分，比如其他道路使用者。通过自有地图的使用，Waymo能够确保车辆只在设计运行环境（ODD）内行驶。

以上就是对Waymo无人车安全设计理念的解读，后面第二部分会介绍Waymo的测试方案。