最近，因?yàn)橐咔樾蝿?shì)嚴(yán)峻，美國的很多自動(dòng)駕駛企業(yè)暫停了道路測(cè)試和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

Waymo 也被迫關(guān)停了帶安全員的 Robotaxi 商業(yè)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，只有少部分沒有安全員的自動(dòng)駕駛車輛依然可提供服務(wù)，車輛在出車前都會(huì)進(jìn)行全方位的消毒。

無法進(jìn)行實(shí)際道路測(cè)試了，很多企業(yè)依然可以在仿真軟件上訓(xùn)練自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的性能，這在很大程度上保證其研發(fā)進(jìn)度不會(huì)受到太大影響。

借著這個(gè)機(jī)會(huì)，我們以 Waymo 為例，來聊一聊自動(dòng)駕駛車輛測(cè)試的那些事。

自動(dòng)駕駛車輛上路之前，必須對(duì)其硬件、軟件等各方面進(jìn)行非常嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證，但這不是件一勞永逸的事情，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛硬件、軟件會(huì)不斷進(jìn)行更新迭代，每一輪迭代都意味著要進(jìn)行一次完整的測(cè)試驗(yàn)證流程。

現(xiàn)在很多的自動(dòng)駕駛公司都是以月為單位（周期甚至更短）發(fā)布軟件新版本，每一個(gè)版本都必須要經(jīng)過周全測(cè)試才能進(jìn)行部署。

即使是已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的車輛，依然肩負(fù)著測(cè)試的任務(wù)。

因?yàn)檐囕v一旦上路，各種各樣奇怪的問題都會(huì)出現(xiàn)，系統(tǒng)需要發(fā)現(xiàn)這些問題，工程師才能找到解決方案，以后再遇到這類問題，自動(dòng)駕駛車輛應(yīng)對(duì)起來才能游刃有余。

Waymo 在進(jìn)行自動(dòng)駕駛車輛測(cè)試時(shí)，會(huì)先對(duì)自動(dòng)駕駛軟硬件的三大子系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試驗(yàn)證，然后再測(cè)試整車的安全和穩(wěn)定性。

這三大子系統(tǒng)分別是：

• 基礎(chǔ)車輛平臺(tái)，OEM 本身就有嚴(yán)格驗(yàn)證；

• 自研的硬件，包括各類傳感器以及計(jì)算單元；

• 自動(dòng)駕駛軟件系統(tǒng)，感知、規(guī)劃、決策、控制系統(tǒng)。

在基礎(chǔ)車輛平臺(tái)方面，Waymo 現(xiàn)存的兩大主力車型是 FCA 的大捷龍以及捷豹路虎的 I-Pace。

這兩款車的背后是兩大歷史積淀的主機(jī)廠，在車輛質(zhì)量測(cè)試和驗(yàn)證方面有深厚的積累，這些車在出廠前各種功能安全已經(jīng)通過了相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

車輛本身并不是問題，主要的任務(wù)還是集中在自研的硬件和自研的自動(dòng)駕駛軟件方面。

Waymo 現(xiàn)在在密歇根州有自己的自動(dòng)駕駛車輛組裝產(chǎn)線，而且還與麥格納的資深車輛工程師團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行自動(dòng)駕駛硬件套件的安裝和標(biāo)定。

傳感器、計(jì)算單元等硬件在上車前，都會(huì)進(jìn)行各種各樣的失效驗(yàn)證和效果分析。

比如攝像頭傳感器在裝車前，都要在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過上百項(xiàng)的單獨(dú)性能驗(yàn)證，之后還要測(cè)試其與其他傳感器的配合情況。

這是一個(gè)非常系統(tǒng)化的測(cè)試，將耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。

在自動(dòng)駕駛軟件的可靠性驗(yàn)證方面，Waymo 會(huì)對(duì)其系統(tǒng)的感知單元、行為預(yù)測(cè)單元以及規(guī)劃決策單元進(jìn)行單獨(dú)、嚴(yán)格的測(cè)試。

由于系統(tǒng)是不斷迭代的，因而每一次更新迭代都要經(jīng)過一個(gè)完整的功能驗(yàn)證流程。

針對(duì)以上三個(gè)子系統(tǒng)的測(cè)試，除了基礎(chǔ)車輛平臺(tái)不需要 Waymo 花太多功夫之外，自研硬件和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的測(cè)試都需要 Waymo 進(jìn)行大量的投入，這些投入主要包括仿真測(cè)試、封閉測(cè)試場(chǎng)測(cè)試以及公開道路測(cè)試。

那么，Waymo 是如何從這幾個(gè)方面入手，構(gòu)建出完整的自動(dòng)駕駛車輛測(cè)試能力的？

1.Carcraft：Waymo 的仿真測(cè)試?yán)?/span>

仿真測(cè)試已經(jīng)是所有自動(dòng)駕駛公司的標(biāo)配，因?yàn)檫M(jìn)行實(shí)際道路測(cè)試所耗費(fèi)的資源量太大，而且在效率和效果上也無法完全滿足要求。

2017 年，Waymo 首次對(duì)外公開了其自動(dòng)駕駛仿真模擬器 Carcraft，這個(gè)名字取義自著名的網(wǎng)絡(luò)游戲 World of Warcraft（魔獸世界）。

事實(shí)上，仿真模擬器與游戲的緣分很深，業(yè)內(nèi)很多公司在早期就利用賽車游戲里面的場(chǎng)景來測(cè)試自動(dòng)駕駛車輛。

Carcraft 是時(shí)任 Waymo 資深軟件工程師 James Stout（2013 年加入 Waymo，2019 年回到谷歌）一手打造的。Carcraft 運(yùn)行在谷歌的數(shù)據(jù)中心上。

這個(gè)軟件可以全年無休地對(duì)自動(dòng)駕駛車輛進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù) Waymo 官方在 2019 年給出的數(shù)據(jù)，其仿真測(cè)試?yán)锍桃呀?jīng)突破了 100 億英里。

作為參照，Waymo 創(chuàng)立 10 年來其車輛在實(shí)際道路上的測(cè)試?yán)锍淌?2000 萬英里。

2017 年的數(shù)據(jù)顯示，在 Carcraft 上，Waymo 的 25000 臺(tái)虛擬的自動(dòng)駕駛車輛不停地行駛，每天總的行駛里程達(dá)到 800 萬英里。

通過這些不間斷的訓(xùn)練，Waymo 的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不斷強(qiáng)化已有的駕駛技能，并且習(xí)得全新的駕駛技能。

如今，虛擬車輛的規(guī)模和每天可以完成的仿真測(cè)試?yán)锍虘?yīng)該更進(jìn)一步大幅增加了。

Carcraft 不但能回放路測(cè)車輛行駛的場(chǎng)景，還可以創(chuàng)造出完全虛擬的場(chǎng)景，真實(shí)與虛擬相結(jié)合，共同推動(dòng)自動(dòng)駕駛車輛性能的提升。

舉個(gè)例子，在 Waymo 已經(jīng)投放了自動(dòng)駕駛車輛的亞利桑那州的 Mesa 地區(qū)，很多路口都有用于指示左轉(zhuǎn)的黃燈，這樣的路口有五條車道，必須在特定的時(shí)間左轉(zhuǎn)進(jìn)入到特定的車道，轉(zhuǎn)早了不行、轉(zhuǎn)晚了也不行。

所以經(jīng)過仿真軟件的場(chǎng)景重建，Waymo 的工程師可以為這樣的場(chǎng)景增加各種各樣的難度，讓自動(dòng)駕駛車輛不斷進(jìn)行測(cè)試，未來才能完美應(yīng)對(duì)這樣的左轉(zhuǎn)路口。

在仿真環(huán)境下，Waymo 是這樣做的：

第一步，仿照該路口繪制一個(gè)高分辨率的可視化地圖，包括交通燈、車道、馬路牙子等等。

第二步，讓自動(dòng)駕駛車輛在這樣的場(chǎng)景中不斷一遍遍行駛，這個(gè)過程中還會(huì)改變路口交通參與者的類型，加入各種不同的元素來挑戰(zhàn)自動(dòng)駕駛車輛。

通過這些測(cè)試，車輛可以從中學(xué)習(xí)技能來完美通過這類路口。

第三步難度更大，Waymo 的工程師會(huì)加入一些更具挑戰(zhàn)性的內(nèi)容，Waymo 將這個(gè)過程稱為「Fuzzing」。

比如將場(chǎng)景中的車輛的車速改變、將交通燈的變換頻次改變、在場(chǎng)景中增加行人、自行車、摩托車來擠占車道。然后看看自動(dòng)駕駛車輛會(huì)如何應(yīng)對(duì)。

第四步就是驗(yàn)證和迭代，在經(jīng)過模擬仿真測(cè)試之后，系統(tǒng)已經(jīng)學(xué)會(huì)了一項(xiàng)新的駕駛技能，這一項(xiàng)技能會(huì)固化下來。

之后，自動(dòng)駕駛車輛將會(huì)在封閉場(chǎng)地和公開道路上去測(cè)試這些在仿真軟件中訓(xùn)練出的算法。

只有 Carcraft 還不夠，Waymo 也在不斷補(bǔ)強(qiáng)其自動(dòng)駕駛車輛仿真測(cè)試的能力。

2019 年 12 月，Waymo 收購了英國的 AI 技術(shù)公司 Latent Logic。

這家公司采用的「模仿學(xué)習(xí)」的方法可以對(duì)人類行為進(jìn)行模擬，包括行人、摩托/自行車騎行者等，這些能力可以用在 Waymo 自動(dòng)駕駛車輛仿真測(cè)試上。

有了 Latent Logic 的「模仿學(xué)習(xí)」技術(shù)和其團(tuán)隊(duì)的助力，Waymo 的模擬仿真測(cè)試能力將進(jìn)一步提升。

2.Castle：Waymo 的秘密基地

Waymo 很早就在加州秘密建設(shè)了幾處封閉測(cè)試場(chǎng)，其中最大的要數(shù)位于阿特沃特小鎮(zhèn)的 Castle 基地。

這個(gè)基地占地面積超過 36 萬平方米，這個(gè)基地內(nèi)有非常齊全的自動(dòng)駕駛測(cè)試設(shè)施，像一座微縮版的城市。

Castle 里面包含了各種類型的道路包括高速路、郊區(qū)道路（跨越鐵軌），還有很多極其少見的駕駛場(chǎng)景。

Waymo 在更新自動(dòng)駕駛系統(tǒng)之后，都會(huì)在這里進(jìn)行封閉測(cè)試，穩(wěn)定后才會(huì)規(guī)?；夭渴鸬杰囮?duì)上去。

在 Castle 里，Waymo 的測(cè)試工程師可以創(chuàng)造出上千種「結(jié)構(gòu)化測(cè)試」的場(chǎng)景用于自動(dòng)駕駛車輛測(cè)試和提升。比如針對(duì)車輛硬件的碰撞測(cè)試就會(huì)在這樣的基地里完成。

Waymo 還在 Castle 里創(chuàng)造出了 20000 多種模擬場(chǎng)景用來反哺仿真模擬器，比如一位魯莽的司機(jī)開著車沖出車道、一位行人突然從停著的車?yán)锵聛碜叩杰嚨郎稀?/p>

類似這樣的特殊場(chǎng)景還有很多，都能在 Castle 里面模擬出來。

Castle 基地的負(fù)責(zé)人是 Waymo 現(xiàn)任系統(tǒng)工程師 Stephanie Villegas，主要負(fù)責(zé)自動(dòng)駕駛車輛的「結(jié)構(gòu)化測(cè)試」。

她在 2011 年就加入了谷歌無人車項(xiàng)目組，是非常資深的測(cè)試工程師。

一開始，她和她的同事們嘗試著搭建一些極端的場(chǎng)景來測(cè)試自動(dòng)駕駛車輛的一些新的駕駛習(xí)慣和操控方式。

從那時(shí)起，Villegas 便到處收集一些小道具，包括一些仿制品、錐形桶、假植物、兒童玩具、滑板、球類等等，這些道具現(xiàn)在都被運(yùn)到了 Castle 基地。

正是在 Castle 基地測(cè)試中表現(xiàn)穩(wěn)定后，Waymo 的自動(dòng)駕駛車輛才有機(jī)會(huì)駛?cè)牍_道路。

3.真實(shí)道路的挑戰(zhàn)：極寒、酷熱、極端天氣

通過對(duì)基礎(chǔ)車輛平臺(tái)、自研硬件與自動(dòng)駕駛軟件系統(tǒng)的單獨(dú)的嚴(yán)格測(cè)試之后，Waymo 會(huì)對(duì)高度集成化的自動(dòng)駕駛整車進(jìn)行測(cè)試。

這個(gè)時(shí)候，Waymo 的自動(dòng)駕駛汽車會(huì)駛?cè)牍_道路，進(jìn)行可靠性/耐久性測(cè)試以及帶安全員的公開道路測(cè)試。

Waymo 的安全員們都會(huì)接受系統(tǒng)性的訓(xùn)練，以便及時(shí)接管出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況的測(cè)試車輛。

Waymo 在 2012 年就拿到了美國內(nèi)華達(dá)州的自動(dòng)駕駛路測(cè)牌照，過去的近 8 年時(shí)間里，Waymo 的自動(dòng)駕駛車輛在全美接近 30 個(gè)城市進(jìn)行測(cè)試，不斷面對(duì)新的挑戰(zhàn)（包括不同的道路環(huán)境、街道樣式、駕駛習(xí)慣等等），學(xué)習(xí)新的駕駛技能，一步一步成為老司機(jī)。

一輛成熟的自動(dòng)駕駛車輛，必須能夠應(yīng)對(duì)所有的極端環(huán)境、惡劣天氣。

Waymo 對(duì)車輛進(jìn)行了一系列可靠性和耐久性測(cè)試，工程師去過冰天雪地的美國東北部；也到過酷熱的拉斯維加斯、戴維斯大壩、死亡谷等地。

這些車輛駛過陡峭的沙漠公路，經(jīng)歷過擁堵的城市交通，也在保持著全美最高氣溫的死亡之谷穿梭過，還經(jīng)歷了大霧天、沙塵暴等極端的天氣狀況。

為了應(yīng)對(duì)炎熱的環(huán)境，Waymo 為其自動(dòng)駕駛系統(tǒng)配備了特殊的冷卻系統(tǒng)，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)、系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)失效。

另外，Waymo 的測(cè)試工程師還在風(fēng)洞里對(duì)車輛進(jìn)行了廣泛的測(cè)試，幾乎可以模擬任何天氣條件。

這樣的可靠性、耐久性測(cè)試，Waymo 的自動(dòng)駕駛車輛已經(jīng)經(jīng)歷過無數(shù)遍。

針對(duì)自動(dòng)駕駛車輛測(cè)試，Waymo CTO Dmitri Dolgov 表達(dá)過這樣一個(gè)觀點(diǎn)：

當(dāng)你的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)越先進(jìn)，提升的空間就越小，因?yàn)檐囕v已經(jīng)熟練掌握了基本的駕駛技巧。這個(gè)時(shí)候你就需要更大規(guī)模的測(cè)試?yán)锍蹋ふ腋噙吘壈咐╡dge cases），去挑戰(zhàn)一些極端的場(chǎng)景。

隨著實(shí)際道路測(cè)試?yán)锍痰睦鄯e，仿真測(cè)試也會(huì)變得更加復(fù)雜、其測(cè)試效果也會(huì)有所提升，這些可靠的仿真測(cè)試結(jié)果反過來又能幫助自動(dòng)駕駛車輛更好地進(jìn)行實(shí)際道路測(cè)試。

這是一個(gè)正向的是測(cè)試循環(huán)。

擁有 Carcraft 仿真系統(tǒng)、Castle 封閉測(cè)試基地以及在全美近 30 個(gè)城市測(cè)試的超 600 臺(tái)自動(dòng)駕駛車輛，Waymo 的自動(dòng)駕駛測(cè)試的技術(shù)閉環(huán)已經(jīng)建立起來。

這個(gè)測(cè)試體系將大大推動(dòng) Waymo 在未來大規(guī)模部署自動(dòng)駕駛車隊(duì)的進(jìn)程。

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