百人会2021云论坛｜博世陈黎明：安全是汽车成为智能终端的基石

1月15日至17日，以“发展新格局与汽车产业变革”为主题的第七届中国电动汽车百人会论坛(2021)在北京举行。今年的百人会论坛首次在网上举行。来自国内外政府、行业组织、研究机构和相关企业的200多位代表在线分享观点、交流心得。17日下午，智能汽车论坛拉开帷幕，嘉宾齐聚一堂，共同探讨汽车如何成为智能终端。在论坛上，博世汽车底盘控制系统中国区总裁陈黎明发表了精彩的观点。以下为演讲实录:

陈黎明:各位嘉宾、业内同仁、朋友们，下午好！我叫陈黎明，来自博世。我负责博世底盘控制系统在中国的业务，同时也负责高级自动驾驶战略的制定。首先非常感谢来自中国的电动汽车100委员会邀请我参加本次论坛的主题演讲。我今天要和大家分享的话题是“安全是汽车成为智能终端的基石”。在我分享之前，我们先想象一下智能汽车到底是什么样子的。我们都期待自动驾驶进入我们的生活。每个人都有蓝图。我把它总结为一个把人和车融为一体的载体，是我们生活中的第三生活空间。我们希望它能在这个空间里解放我们的时间和双手，让我们有更多的时间去做自己想做的事情，觉得更有意义。例如，为了享受智能手机带来的便利和好处，我们可以去看电影，看书，甚至在车上工作，开电话会议等等。但在我们使用这些便利和好处之前，有一个前提，就是我们要在车里感到充分的安全和安心，才能最大限度地享受自动驾驶带来的便利。自动驾驶要解决两大问题:一是提高交通安全性；第二，解放我们的双手和时间。所以安全是自动驾驶的基石。接下来，我们来看看自动驾驶的安全性。据研究，人类目前的安全记录是每两百万公里发生一次伤害事故，每1.47亿公里发生一次死亡事故。换句话说，要证明自动驾驶比人类驾驶更安全，那么我们就要在不发生致命事故的情况下行驶超过1.47亿公里。但这需要两百年，我们知道这是不可能的。因此，我们必须解决R&D过程中的安全问题，并设计确保我们的自动驾驶在量产时是安全的。那么首先要满足车辆安全的基本要求，同时还要进一步满足功能安全、预期功能安全、网络安全的要求。功能安全是为了避免电子电气系统异常带来的危害。预期的功能安全要求系统能正常运行，不能在不该工作的时候工作，也就是不能误操作。网络安全需要防止黑客入侵，黑客入侵可能造成功能误触发。那么，在功能安全和预期功能安全方面，并不是一个新的话题。在过去几十年的汽车研发过程中，这些方法都在支撑着汽车技术的发展。在过去，我们积累了丰富的经验，开发了非常成熟的工具和方法。比如故障树分析、失效模式和影响模式分析、基于失效模式的设计评审等。通过我们的V-model，我们的设计和最终结果得到了大量的台架实验、模拟实验和道路实验的验证，以验证系统的正确性，保证我们的安全性。但同时我们也知道，没有办法覆盖所有可能的场景，所有的问题都解决了，这就导致了我们目前说的很多的长尾问题。为什么自动驾驶时功能安全和预期功能安全更受关注？最重要的是，自动驾驶的复杂性在增加，这给我们带来了新的挑战。让我们一起来看看吧。这里我们可以看到，随着自动驾驶水平的提高，场景更加复杂，更多的功能和责任从人转移到系统，这就对系统发生故障时的故障安全性提出了更高的要求，即从故障安全性到故障可控性。这是什么意思？我们可以通过右图做一个解释。大家可以看到，右图最左边的部分是紧急情况下一个刹车最基本的要求，也就是说至少我应该能在紧急情况下安全停车。但是我们知道，如果停在最左边的路，可能会被追尾，所以我们更愿意停在最右边的紧急停车道，这样会更安全。当然，理想状态是右图。我可以开到一个非常安全的停车场，甚至是修理厂，这样会提高我们自动驾驶的安全性。但我们知道，要做到这一点，必须有另一个系统在系统失效时执行所需功能，这就提出了冗余设计的概念。下面我想和大家分享一下博世在这个领域的思考和应用。这里展示了博世自动驾驶冗余设计方案的系统架构，涵盖了主要功能和主要子系统。它包括环境感知、定位、环境分析、路径规划、转向、制动，此外，它还包括通信和电源。我们相信这种架构可以涵盖我们可能想象到的所有安全问题。博世的环保意识解决方案如下所示。我们的方法是先收集所有可能的运行场景，建立一个非常大的场景库。根据所有的场景，我们对未来自动驾驶需要的传感器提出了新的设计要求，包括它的探测距离、精度、分辨率等等，让我们能够更好的感知我们的周围环境。第二步，我们搭建传感系统，通过不同传感器的配置和搭配互补，保证我们的感知准确可靠。这里是博世的定位方案，我们有两套方案。第一，绝对定位；第二，特征定位。在绝对定位上，我们开发了智能高精度定位传感器，可以通过GPS信号和路边纠偏为汽车提供精确的定位信号。我们知道GPS信号在城市里不是很稳定。由于这些建筑，我们开发了基于道路特征的解决方案。它通过雷达和摄像头采集道路特征，生成我们说的特征图层，进行精确定位。我们知道空旷的地方没有参照物和建筑物，所以特征定位可能会变得很弱，然后绝对定位这个时候就能起到很好的作用。因此，两种方案的结合可以互补，同时产生冗余，从而实现互补和冗余的功能。让我们再来看看方向盘。在转向系统中，我们正在开发一种冗余转向，它由两个控制系统组成。我们可以看到它的执行机构是一个键，但是控制是两条轨道，分别供电，分别通讯，分别ECU，驱动电机的不同模块。当一个系统出现故障时，另一个系统可以降级并运行，以将汽车开到安全的地方。接下来我们可以关注制动系统。博世的系统是两个独立的机构，我们的iBooster和ESP。除此之外，我们还有两套通讯系统和两套传感系统，这样当一个部件或一个系统出现故障时，另一个系统可以互补，使汽车安全停下来。右边是我们应用场景的分享。在制动系统中，我们有两个系统，一个是正常行驶，一个是汽车不稳定时的控制。正常工况下，iBooster可以正常工作，ESP可以在汽车不稳定时进行ABS和防跑偏校正。第二个是iBooster的失败。在这种情况下，正常驾驶需要ESP执行制动要求。保证汽车在雨雪天气失控时的正常运行。第三种情况是ESP失效时，正常行驶制动仍由iBooster实施。在雨雪天，汽车失控时，由于ESP的故障，我们需要使用iBooster来补充ABS相关的功能。我希望这能很好地解释冗余系统是如何工作的。接下来我们来看看开发的共享，量产，以及我们对长尾问题的解决方案。左边我们看到我们用我们传统的V型开发模型，通过系统的需求到组件的需求，再到我们的开发，一步步验证所有开发功能的正确性和准确性。最后通过大量的台架实验、大量的仿真和大量的道路实验，找出潜在的危险，制定相应的解决方案。这样就可以保证在量产时所有已知的危险情况都能得到及时解决，系统也能正常工作，避免我们知道情况时误触发。然而，如前所述，汽车控制系统中最困难的问题是误触发。如何发现和避免误触发也是我们开发过程中的一个长尾问题。这就需要我们使用一套新的开发工具和方法，即数据驱动的迭代模型，在汽车量产后的道路运行过程中不断收集相应的危险场景和故障模式，最终进行持续迭代开发，进一步提高自动驾驶系统的性能和安全性。最后，对今天的分享做个总结。自动驾驶的安全性是我们享受汽车作为智能终端所有好处的一个基础。如何保证自动驾驶的安全性，是自动驾驶着陆的又一新挑战。零件的可靠性是我们自动驾驶的一个基础，但冗余设计方案为故障情况下的智能驾驶提供了安全保障。传统汽车安全开发与数据驱动迭代相结合的验证方案，可以加速自动驾驶的落地，不断提升安全性和性能。我今天的分享就到此为止，谢谢！1月15日至17日，主题为“发展新格局与汽车产业变革”的第七届中国电动汽车百人会论坛(2021)在北京举行。今年的百人会论坛首次在网上举行。来自国内外政府、行业组织、研究机构和相关企业的200多位代表在线分享观点、交流心得。17日下午，智能汽车论坛拉开帷幕，嘉宾齐聚一堂，共同探讨汽车如何成为智能终端。在论坛上，博世汽车底盘控制系统中国区总裁陈黎明发表了精彩的观点。以下为演讲实录:

陈黎明:各位嘉宾、业内同仁、朋友们，下午好！我叫陈黎明，来自博世。我负责博世底盘控制系统在中国的业务，同时也负责高级自动驾驶战略的制定。首先非常感谢来自中国的电动汽车100委员会邀请我参加本次论坛的主题演讲。我今天要和大家分享的话题是“安全是汽车成为智能终端的基石”。在我分享之前，我们先想象一下智能汽车到底是什么样子的。我们都期待自动驾驶进入我们的生活。每个人都有蓝图。我把它总结为一个把人和车融为一体的载体，是我们生活中的第三生活空间。我们希望它能在这个空间里解放我们的时间和双手，让我们有更多的时间去做自己想做的事情，觉得更有意义。例如，为了享受智能手机带来的便利和好处，我们可以去看电影，看书，甚至在车上工作，开电话会议等等。但在我们使用这些便利和好处之前，有一个前提，就是我们要在车里感到充分的安全和安心，才能最大限度地享受自动驾驶带来的便利。自动驾驶要解决两大问题:一是提高交通安全性；第二，解放我们的双手和时间。所以安全是自动驾驶的基石。接下来，我们来看看自动驾驶的安全性。据研究，人类目前的安全记录是每两百万公里发生一次伤害事故，每1.47亿公里发生一次死亡事故。换句话说，要证明自动驾驶比人类驾驶更安全，那么我们就要在不发生致命事故的情况下行驶超过1.47亿公里。但这需要两百年，我们知道这是不可能的。因此，我们必须解决R&D过程中的安全问题，并设计确保我们的自动驾驶在量产时是安全的。那么首先要满足车辆安全的基本要求，同时还要进一步满足功能安全、预期功能安全、网络安全的要求。功能安全是为了避免电子电气系统异常带来的危害。预期的功能安全要求系统能正常运行，不能在不该工作的时候工作，也就是不能误操作。网络安全需要防止黑客入侵，黑客入侵可能造成功能误触发。那么，在功能安全和预期功能安全方面，并不是一个新的话题。在过去几十年的汽车研发过程中，这些方法都在支撑着汽车技术的发展。在过去，我们积累了丰富的经验，开发了非常成熟的工具和方法。比如故障树分析、失效模式和影响模式分析、基于失效模式的设计评审等。通过我们的V-model，我们的设计和最终结果得到了大量的台架实验、模拟实验和道路实验的验证，以验证系统的正确性，保证我们的安全性。但同时我们也知道，没有办法覆盖所有可能的场景，所有的问题都解决了，这就导致了我们目前说的很多的长尾问题。为什么自动驾驶时功能安全和预期功能安全更受关注？最重要的是，自动驾驶的复杂性在增加，这给我们带来了新的挑战。让我们一起来看看吧。这里我们可以看到，随着自动驾驶水平的提高，场景更加复杂，更多的功能和责任从人转移到系统，这就对系统发生故障时的故障安全性提出了更高的要求，即从故障安全性到故障可控性。这是什么意思？我们可以通过右图做一个解释。大家可以看到，右图最左边的部分是紧急情况下一个刹车最基本的要求，也就是说至少我应该能在紧急情况下安全停车。但是我们知道，如果停在最左边的路，可能会被追尾，所以我们更愿意停在最右边的紧急停车道，这样会更安全。当然，理想状态是右图。我可以开到一个非常安全的停车场，甚至是修理厂，这样会提高我们自动驾驶的安全性。但我们知道，要做到这一点，必须有另一个系统在系统失效时执行所需功能，这就提出了冗余设计的概念。下面我想和大家分享一下博世在这个领域的思考和应用。这里展示了博世自动驾驶冗余设计方案的系统架构，涵盖了主要功能和主要子系统。它包括环境感知、定位、环境分析、路径规划、转向、制动，此外，它还包括通信和电源。我们相信这种架构可以涵盖我们可能想象到的所有安全问题。博世的环保意识解决方案如下所示。我们的方法是先收集所有可能的运行场景，建立一个非常大的场景库。根据所有的场景，我们对未来自动驾驶需要的传感器提出了新的设计要求，包括它的探测距离、精度、分辨率等等，让我们能够更好的感知我们的周围环境。第二步，我们搭建传感系统，通过不同传感器的配置和搭配互补，保证我们的感知准确可靠。这里是博世的定位方案，我们有两套方案。第一，绝对定位；第二，特征定位。在绝对定位上，我们开发了智能高精度定位传感器，可以通过GPS信号和路边纠偏为汽车提供精确的定位信号。我们知道GPS信号在城市里不是很稳定。由于这些建筑，我们开发了基于道路特征的解决方案。它通过雷达和摄像头采集道路特征，生成我们说的特征图层，进行精确定位。我们知道空旷的地方没有参照物和建筑物，所以特征定位可能会变得很弱，然后绝对定位这个时候就能起到很好的作用。因此，两种方案的结合可以互补，同时产生冗余，从而实现互补和冗余的功能。让我们再来看看方向盘。在转向系统中，我们正在开发一种冗余转向，它由两个控制系统组成。我们可以看到它的执行机构是一个键，但是控制是两条轨道，分别供电，分别通讯，分别ECU，驱动电机的不同模块。当一个系统出现故障时，另一个系统可以降级并运行，以将汽车开到安全的地方。接下来我们可以关注制动系统。博世的系统是两个独立的机构，我们的iBooster和ESP。除此之外，我们还有两套通讯系统和两套传感系统，这样当一个部件或一个系统出现故障时，另一个系统可以互补，使汽车安全停下来。右边是我们应用场景的分享。在制动系统中，我们有两个系统，一个是正常行驶，一个是汽车不稳定时的控制。正常工况下，iBooster可以正常工作，ESP可以在汽车不稳定时进行ABS和防跑偏校正。第二个是iBooster的失败。在这种情况下，正常驾驶需要ESP执行制动要求。保证汽车在雨雪天气失控时的正常运行。第三种情况是ESP失效时，正常行驶制动仍由iBooster实施。在雨雪天，汽车失控时，由于ESP的故障，我们需要使用iBooster来补充ABS相关的功能。我希望这能很好地解释冗余系统是如何工作的。接下来我们来看看开发的共享，量产，以及我们对长尾问题的解决方案。左边我们看到我们用我们传统的V型开发模型，通过系统的需求到组件的需求，再到我们的开发，一步步验证所有开发功能的正确性和准确性。最后通过大量的台架实验、大量的仿真和大量的道路实验，找出潜在的危险，制定相应的解决方案。这样就可以保证在量产时所有已知的危险情况都能得到及时解决，系统也能正常工作，避免我们知道情况时误触发。然而，如前所述，汽车控制系统中最困难的问题是误触发。如何发现和避免误触发也是我们开发过程中的一个长尾问题。这就需要我们使用一套新的开发工具和方法，即数据驱动的迭代模型，在汽车量产后的道路运行过程中不断收集相应的危险场景和故障模式，最终进行持续迭代开发，进一步提高自动驾驶系统的性能和安全性。最后，对今天的分享做个总结。自动驾驶的安全性是我们享受汽车作为智能终端所有好处的一个基础。如何保证自动驾驶的安全性，是自动驾驶着陆的又一新挑战。零件的可靠性是我们自动驾驶的一个基础，但冗余设计方案为故障情况下的智能驾驶提供了安全保障。传统汽车安全开发与数据驱动迭代相结合的验证方案，可以加速自动驾驶的落地，不断提升安全性和性能。我今天的分享就到此为止，谢谢！

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