自動駕駛汽車想在雪中飛？這些公司邁出了蹣跚的一小步

大雪可以抹去城市的所有痕迹，讓世界煥然一新。很多自動駕駛測試車都曾追逐雨雪，跑到這個特殊場景去收集數據。然後研究人員發現，即使是在以前熟悉的場地溜達，雪天對於自動駕駛汽車來說，也是一個需要拿出來單獨研究的場景。雪天究竟給自動駕駛汽車帶來了哪些挑戰？

雨雪對感測器的干擾和混淆

第一個難題是雨雪遮蓋感測器。聽起來只是一個小問題，卻讓自動駕駛汽車寸步難行。2015年起亞在測試Sedona配備的駕駛輔助系統時，車輛前方和後方的攝像頭和雷達感測器被飄落的雪花覆蓋，觸發了車輛的安全警報。車子不停地發出嘟嘟嘟的警報聲，導致研究人員不得不關閉駕駛輔助功能。

因此，很多自動駕駛汽車在改裝時，感測器嵌入車身的方式會稍作設計，目的是利用車身來遮擋一些浮塵和飛雪。一些帶自動駕駛功能的量產車做得就更加細緻了，他們會為感測器配備專門的清潔系統和防水裝置。比如激光雷達ScaLa就配有一個類似雨刷的設備用來清潔灰塵和積雪。還有一些毫米波雷達會配有特殊的塑料薄膜，用來防雪防水。

Waymo自動駕駛原型車的車頂支架上，安裝了一個360°掃描環境的激光雷達。在最早的豆莢車原型車上，激光雷達屬於「裸奔」狀態，但是在升級版豆莢車以及後來的克萊斯勒自動駕駛車上，我們都可以看到Waymo使用了自帶擋風玻璃刮水器的穹頂式安裝。

其次，雨雪會直接影響能見度。在雪花密集的場景下，攝像頭就沒有了用武之地。激光在探測周圍環境時，常常會打到雪花反射回來。毫米波雷達具有高穿透、全天候的特性，是雨雪天氣時，自動駕駛汽車更依賴的感測器。

在一些雪天測試中，激光雷達會認為車子周圍有一群憤怒的蜜蜂在飛舞，然後導致車輛剎車。沃爾沃在測試自動駕駛汽車時，還發現前車捲起的雪煙也是一大困擾。

另外，就是冰面和水塘對感知的影響。激光遇到冰面會發射折射，產生雜訊。部分融化的積雪會在坑坑窪窪的路面上形成水塘。自動駕駛汽車觀察前方路面時，無法確定地上的黑斑是一個陰影、是一個坑窪還是一個不小的水坑。這些都容易給自動駕駛車帶來困擾，產生不必要的制動或停車。

如何在白茫茫的世界裡找自己

在強降雪之後，很多人剛一出門就會迷路。因為我們找不出熟悉的房屋以及平時的道路，根本沒法判斷自己身在何方。自動駕駛汽車普遍採用的定位的方式也很類似，就是通過攝像頭觀察地面的車道線來保證自己在車道中間行駛。

當積雪掩蓋了作為參考的車道線，自動駕駛汽車又有哪些Plan B呢？

研究人員說，堅持使用攝像頭也是有方法噠。雖然沒有車道線，人類自己駕車也有一些安全行駛的小心得。比如我們會跟著前面車走，沒有車的時候還會跟著別的車留下的車輪印前進。況且大家都看不到車道線的時候，不再按照原始的車道線分割行駛，自動駕駛汽車也需要「違反」自己原本記住的交通規則。

Mobilye的整體路徑規劃功能，可以通過很少的視覺線索來決定前進方向。

Mobileye曾經公開展示過一個視頻，介紹僅僅通過視覺得到的很少線索，在雪地里生成一條代表車輛可以安全行駛的虛擬綠線。Nvidia說他們用深度學習通過訓練自動駕駛汽車，可以創造出「超人類態勢感知」。通過反覆的學習訓練，讓車在暴風雪中跟隨車轍前進。

一些公司選擇把激光雷達作為主感測器，搭配自動駕駛地圖使用來幫助定位，福特就是其中之一。在天氣晴好的時候，他們就會用激光雷達預先掃描整條行駛路線，生成周圍環境的三維地圖。這張地圖裡會包括道路邊緣、車道線位置、樹木、標誌牌以及當地限速和其他相關規定等細節。

等到大雪把世界變了個樣子，自動駕駛汽車上的激光雷達會持續工作，福特會通過一種演算法來過濾掉雪花飄落的「噪音」，並且把過濾後的數據與之前採集的三維地圖信息相結合，使汽車的定位精度達到幾十厘米。

當然，上面這些做法都是依賴自動駕駛汽車的傳統單車感測器。一旦涉及到安全，需要藉助更多的技術來做冗餘。

麻省理工學院（MIT）林肯實驗室的研究比較有意思，他們打破常規的地方在於，不是繪製外部環境地圖，而是創建了自動駕駛汽車使用的「地下地圖」。他們把這套系統稱為探地雷達定位（LGPR，Localizing Ground Penetrating Radar）。

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為了生成地圖，LGPR設備被安裝在車輛的底部，在手動駕駛期間收集數據。在自動駕駛中，車輛會將LGPR設備實時採集的數據與早期生成的基本地圖進行比較，以確定自主車輛的位置。這種定位方法的一個優點是，它完全不依賴於道路標線或周圍環境。

很多公司認為，惡劣天氣時，就要靠衛星定位服務發揮作用了。三菱電機嘗試用日本准天頂衛星系統（QZSS）提供「厘米級增強服務」（CLAS）。自動駕駛汽車可以採用位置服務提供商給到的GPS衛星的數據、地面感測器的讀數，以及用於糾正錯誤的「位置增加」演算法，來獲得自己的準確位置，最高精度可以達到厘米級。

還有不少研究人員提到，如果雪天感測器都失效了，車與車之間，以及車輛與基礎設施（例如安裝在公路上的停車燈和感測設備）之間的無線通信，可以輔助車輛行駛到安全的地方。對於行駛困難的路況，也可以用無線通信的方式提前告訴後方的自動駕汽車繞道行駛。當然啦，對於極端惡劣的雪天，自動駕駛汽車要具備判斷情況安全停車的能力。

車雲小結

谷歌曾經宣稱在2012年就開始在極寒地帶測試自動駕駛汽車。2015年的一份常規測試報告里，谷歌略帶興奮地宣布他們的自動駕駛汽車已經可以在雪天安全停車。2016年5月，Waymo還專門在密西根建立了專門針對冬季天氣的測試基地。自動駕駛汽車在不斷地挑戰著雪天環境，但顯然任重道遠。

很多研究人員說，風雪給自動駕駛汽車帶來的不少難題依然未知，技術也沒有成熟。近年，包括福特、通用汽車、安波福等公司，也開始路線加入冬天雪天測試自動駕駛原型車的隊伍。隨著越來越多的公司加入測試隊伍，大家都開始向這個方向邁出了一小步。