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我們離實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車上路還很遙遠(yuǎn)。傳感器現(xiàn)有的功能雖然有些幫助，但對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車來說卻還是比較初級(jí)。
汽車行業(yè)在過去幾年中得到了顯著的發(fā)展。五六年前一輛新車可能包含大約60到 100個(gè)傳感器，而今天一輛汽車的傳感器數(shù)量接近200個(gè)甚至更多。隨著汽車變得更加智能及更加自動(dòng)化，傳感器的發(fā)展和復(fù)雜程度也隨之增加，并且隨著車輛不斷增加新的功能，傳感器還將繼續(xù)發(fā)展。
為了推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展，技術(shù)供應(yīng)商和汽車制造商正積極應(yīng)對(duì)傳感器性能退化、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、以及在汽車使用壽命內(nèi)維護(hù)軟件的網(wǎng)絡(luò)安全等挑戰(zhàn)。
汽車行業(yè)激烈競爭
汽車制造商和原始設(shè)備制造商面臨的最大挑戰(zhàn)之一，是要跟上傳感器和數(shù)據(jù)開發(fā)的快速發(fā)展。傳感器必須提供一定的數(shù)據(jù)精確度，以滿足汽車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。圖1顯示了各種不同的傳感器。
在人口密集的大都市里，司機(jī)、行人，以及自行車和摩托車騎行者非常多，需要車輛在瞬間做出停車或轉(zhuǎn)向的決定，以免撞到行人或其他車輛。這種情況下，傳感器組合發(fā)揮了重要作用，例如，高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 通過獲取并解析各種輸入數(shù)據(jù)，能夠做出人類駕駛員可能無法做出的反應(yīng)。
在傳感器制造的初級(jí)階段，汽車制造商必須遵循汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)，防止芯片或軟件出現(xiàn)故障。汽車標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262強(qiáng)制要求汽車OEM和供應(yīng)商遵循并記錄其設(shè)備的開發(fā)過程，確保設(shè)備的功能是安全的。汽車OEM和供應(yīng)商如果遵循了 ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，就可以保證他們的設(shè)備按預(yù)期工作。
應(yīng)對(duì)傳感器性能退化
傳感器性能退化是一個(gè)需要重視的問題。傳感器性能退化是自動(dòng)駕駛汽車的正常現(xiàn)象，特別是當(dāng)今汽車的使用壽命長達(dá) 10 到 15 年。退化的主要原因包括傳感器的一般磨損、惡劣的操作環(huán)境以及其他電子系統(tǒng)元件的退化。
汽車制造商和技術(shù)提供商需要考慮用于不同功能（例如激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波等）的傳感器的性能，在汽車的整個(gè)使用壽命期間，這些傳感器的性能需維持同樣的水平。汽車制造商和技術(shù)提供商還必須知道萬一傳感器出現(xiàn)故障要怎么辦（如何提醒駕駛員、內(nèi)置安全功能等）。為了避免傳感器性能退化，OEM需要對(duì)汽車內(nèi)的半導(dǎo)體和其他組件進(jìn)行建模和設(shè)計(jì)，以便可以預(yù)測不同環(huán)境中的故障率并提供替代方案。
網(wǎng)絡(luò)安全問題
為保證自動(dòng)駕駛汽車傳感器的安全性，有幾個(gè)因素需要考慮。自動(dòng)駕駛汽車所面臨的黑客入侵始終是一個(gè)需要解決的問題，但還有另一個(gè)不太明顯的安全問題：攻擊者惡意篡改嵌入在車輛中的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，讓車輛做出錯(cuò)誤反應(yīng)。
例如，英國展示了一個(gè)被篡改過的視頻廣告牌，其顯示停車標(biāo)識(shí)的時(shí)長僅有幾分之一秒。自動(dòng)駕駛汽車能夠捕捉到停車標(biāo)識(shí)的圖像，所以能夠感應(yīng)到停車標(biāo)識(shí)并停下來。但人類駕駛員無法看清圖像并做出反應(yīng)，這時(shí)如果前面的自動(dòng)駕駛汽車在沒有預(yù)警的情況下突然停下來，就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。這些“幻影物體”是汽車制造商在確保自動(dòng)駕駛汽車安全方面面臨的又一個(gè)挑戰(zhàn)。
為了避免傳感器漏洞，NHTSA（美國國家公路交通安全管理局）建議汽車行業(yè)遵循美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 的網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)文件。該架構(gòu)提出了圍繞以下關(guān)鍵功能構(gòu)建的分層網(wǎng)絡(luò)安全法：識(shí)別、保護(hù)、檢測、響應(yīng)和恢復(fù)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全，并在發(fā)生緊急情況時(shí)向駕駛員發(fā)出警報(bào)。例如，ADAS可以警告駕駛員道路上即將發(fā)生的危險(xiǎn)以及潛在的系統(tǒng)故障。如果由于安全漏洞而引起了系統(tǒng)錯(cuò)誤，通常需要將汽車召回至經(jīng)銷商，對(duì)汽車制造商而言，這意味著需要進(jìn)行昂貴的修復(fù)。更好的方法是建立一種安全機(jī)制，從一開始就能阻止這些惡意行為，從而避免系統(tǒng)錯(cuò)誤。
隨著設(shè)備的復(fù)雜性和功能的增加，網(wǎng)絡(luò)攻擊的途徑也在成比例增加。設(shè)計(jì)人員和汽車制造商需要改進(jìn)他們的防御措施，并對(duì)這些車輛的意外反應(yīng)進(jìn)行控制，從而阻止這種非傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊。防御措施應(yīng)該包含強(qiáng)大的軟件生命周期管理程序，以便設(shè)計(jì)人員和汽車制造商分享經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。同樣的理念也適用于傳感器本身的物理性能，以便抵抗傳感器性能退化。
隨著自動(dòng)駕駛汽車越來越普及，更多的法規(guī)將會(huì)出臺(tái)，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)各種消費(fèi)者習(xí)慣，這將有助形成未來的市場。雖然要跟上傳感器融合領(lǐng)域的發(fā)展很有挑戰(zhàn)，但這是必要的，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛汽車終將成為主流。