Waymo自动驾驶背后的技术

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自动驾驶汽车正迅速成为一个蓬勃发展的科技产业。大多数该领域的公司都位于全球科技中心加州。毫不奇怪，早在二十年前，一些大型科技公司就已经开始研发全自动驾驶汽车。

21年前，斯坦福大学的斯坦福赛车队开始参加美国国防高级研究计划局（DARPA）的“挑战赛”。DARPA“挑战赛”是一项全程212公里的无人驾驶汽车越野长距离比赛，奖金高达200万美元。斯坦福赛车队的参赛车辆是一辆改装的2005款大众途锐SUV，配备了车载电脑和传感器，最终击败了其他22辆参赛队伍的自动驾驶汽车，夺得冠军。

Waymo 之旅的开始

2009年，谷歌招募了斯坦福大学人工智能实验室主任、斯坦福赛车队的几名工程师以及其他赢得DARPA Grand Challenge大赛的团队成员。谷歌自动驾驶汽车项目最初名为“Project Chauffeur”，于2010年开发了一款改装版丰田普锐斯，该车可以在遵守交通法规的情况下，在不同的现实路况下自动驾驶。该车辆配备了车载电脑、车顶激光测距仪、雷达传感器、摄像头和GPS。

截至 2015 年，Project Chauffeur 已行驶超过一百万英里，并使用内部开发的参考车辆 Firefly 在公共道路上进行了首次完全自动驾驶公路旅行。谷歌已于 2010 年至 2015 年期间在该项目上投入了 11 亿美元，用于开发自动驾驶软件和硬件。2016 年，谷歌的项目更名为 Waymo，一家自动驾驶技术公司。该公司成为 Alphabet 的子公司，Alphabet 是一家科技集团，旗下拥有谷歌和其他子公司。

Waymo背后的技术

Waymo 已成立十余年，其全自动驾驶技术被称为 Waymo Driver。Waymo Driver 负责从乘客上下车开始的操控。Waymo 车辆上，实际上无人驾驶，这与其他车辆上各种需要人类驾驶员始终坐在驾驶座上的自动驾驶辅助系统截然不同。

当 Waymo 在某个区域行驶时，它会拥有该区域的详细地图，包括道路标志、车道标记、路缘和人行横道。这些高度详细的自定义地图比普通汽车导航系统中仅使用 GPS 更胜一筹。Waymo 车辆使用实时传感器数据和人工智能 (AI) 来确定其在道路上的精确位置。Waymo 车辆可以利用人工智能及其传感器阵列“看到”交通信号灯以及各种危险和障碍物，例如施工活动、行人、骑行者和其他移动车辆。

要召唤 Waymo 车辆，乘客需要使用 Waymo One 自动驾驶叫车服务，其运作方式与 Uber 类似。该服务目前在美国旧金山、洛杉矶、菲尼克斯和奥斯汀提供服务。亚特兰大、迈阿密和华盛顿特区也将很快推出。Waymo 机器人出租车被召唤后，乘客可以使用应用程序上车。这些车辆完全无人驾驶，用户可以使用应用程序或车载屏幕输入指令，例如在紧急情况下打开后备箱或靠边停车。

第五代 Waymo Driver 搭载于捷豹纯电动 I-PACE SUV 车队。这些车辆配备了定制设计的硬件和软件组合。每辆 Waymo 车辆都配备了激光雷达、摄像头和雷达，使车辆能够在几毫秒内“看到”任何方向 275 米范围内的物体。激光雷达为车辆提供周围环境的 3D 图像，摄像头提供 360 度全景视图，雷达则能够在所有天气条件下探测来袭物体。

Waymo 汽车的未来车型包括现代 Ioniq 5 EV SUV 上的第六代 Waymo Driver 以及与 Zeekr RT 合作设计的骑手优先自动驾驶汽车平台。

配备服务器级 CPU 和 GPU 的车载计算机利用来自传感器的所有数据，规划通往目的地的安全路线。它还利用人工智能实时规划最佳路线或行动。车辆中的各种冗余系统，例如辅助车载计算机、备用碰撞检测和避碰系统、备用电源、冗余转向和制动以及网络安全，可始终确保车辆和乘客的安全。

Waymo Driver 经过编程，能够遵守正确的道路规则，同时执行自然的驾驶动作，例如平稳转向和加速，以及轻柔地踩刹车。它甚至可以“听到”紧急车辆的警报声，并知道如何在拥堵的交通中驾驶。

Waymo 的目标是在其服务运营的任何地方减少交通伤亡。目前的数据似乎表明，Waymo 汽车在避免造成人员伤亡的事故方面甚至比人类驾驶员更胜一筹。全球领先的再保险公司之一瑞士再保险公司 (Swiss Re) 认为，Waymo 比人类驾驶员的汽车更安全。目前，Waymo 的财产损失索赔减少了 76%，人身伤害索赔减少了 100 起。

第六代 Waymo Driver 内部一探

Alphabet Inc. 子公司 Waymo于去年 8 月 19 日在一篇博客文章中宣布，已推出第六代“Waymo Driver”自动驾驶传感器套件。Waymo 表示，安装在每辆网约车上的新硬件可提供 360 度重叠的环境视野，能够在黑暗或恶劣天气条件下识别最远 500 米外的物体。

第六代 Waymo Driver 配备 13 个摄像头、4 个激光雷达、6 个雷达单元以及一系列外部音频接收器。它结合高分辨率地图、摄像头、激光雷达和雷达，监控周围环境并实现安全的自动驾驶。该系统使用高度详细的自定义地图并结合实时传感器数据，随时确定车辆的精确位置。

Waymo 表示，第六代自动驾驶汽车在确保安全性的前提下，大幅降低了成本。传感器技术的进步，加上其在车辆上的战略性布局，使得 Waymo 能够减少最新版本自动驾驶汽车的传感器总数，同时仍保持高水平的冗余度，包括备用转向和制动系统，以防止系统出现任何单点故障。

冗余对于自动驾驶系统至关重要，它能够提供安全的备份功能，确保可靠性，并应对意外天气。正因如此，Waymo Driver 能够通过三种互补的传感模式提供环视视野。凭借增强的摄像头-雷达环视系统和功能更强大的激光雷达系统，我们的第六代传感器套件能够安全应对各种路况下可能遇到的各种事件。

通过传感器技术的进步和战略布局，Waymo能够减少传感器数量，同时保持对安全至关重要的冗余配置。这种方法在优先考虑安全性的同时，也能够优化我们的自动驾驶系统。除了提高效率之外，Waymo还可以根据每种运行环境的具体情况更换各种传感组件，例如，在寒冷气候条件下调整车辆的传感器清洁方式。

据该博客文章称，第六代 Waymo Driver 传感器套件已完成数千英里的真实世界测试，并在计算机模拟中完成了数百万英里的测试，以确保高水平的安全性。测试包括计算机模拟、封闭式赛道测试和公共道路评估。

在所有天气条件下安全驾驶自动驾驶汽车对开发者来说是一项挑战。但 Waymo 已根据其在美国 13 个州测试自动驾驶汽车的经验采取了预防措施，以确保每个车辆传感器即使在恶劣条件下也能保持清晰的周围环境视野。

最新的 Waymo Driver 也设计得非常灵活，允许公司根据每个操作环境的具体需求更换组件和其他传感器。例如，Waymo 能够针对在寒冷气候下行驶的车辆调整传感器清洁方式，因为在寒冷气候下，积雪和冰雪会降低传感器的性能。

Waymo Driver 利用从公司车队收集的真实数据不断改进。Waymo 已收集了超过2000 万英里的真实驾驶数据和 200 亿英里的模拟驾驶数据，这些数据用于训练机器学习算法，以增强决策能力并预测其他道路使用者的行为。

Waymo 的知识共享缩短了新版本的训练和验证时间，有望将其自动驾驶出租车中移除人类安全驾驶员的时间缩短一半。特斯拉也采取了类似的方法，持续收集车辆数据，以推进全自动驾驶和自动驾驶技术的发展。

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