直接控制如何使自动驾驶汽车更安全的远程操作

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我们只是人类。我们会感到疲劳和分心，这就是大多数交通事故发生的原因。这就是为什么这么多公司都在拼命工作的原因自主车辆(AVs)。然而，人类仍然需要能够控制。

遥控操作——自动驾驶汽车的远程监控——也不能幸免于人类的弱点。这就是为什么远程操作平台必须具有内置的防止伤害和死亡的能力，这与远程操作人员的技能无关。这种能力被称为ATAS:高级遥操作辅助系统。

在任何驾驶情况下，ATAS都能最大限度地减少远程操作人员的人为失误。然而，这只是作为最后的手段。人工干预的首选方法是间接控制，也称为“远程协助”。无论如何，本文特别关注直接控制，以及如何安全地使用它。

ATAS是一组子系统和特性，支持对特定形式因素、用例和操作设计域(ODD)的适应性。

ATAS集成了以下功能:

• 车辆侧算法，为车辆、车内人员和周围环境创建一个安全区
• 优先建立安全区，以取代远程站的直接指令
• 最大化车辆传感器收集的信息，包括激光雷达、雷达和传感器融合

ATAS和动态轨迹:增强、辅助、更安全的遥操作

远程操作人员可能会遇到两个重大的远程操作挑战:态势感知和(他们自己的)人为错误。车辆侧安全算法和驾驶辅助是缓解这些挑战的关键。

标准的高级驾驶员辅助系统(ADAS)框架只能作为一个起点。安全的远程操作要求更高，尤其是能够取代远程操作员发出的指令。ATAS提供了车辆速度、方向和周围环境的清晰信息，以及远程操作人员如何接收和感知信息的模型。

同样，设计用于增强或辅助远程驾驶会话的特性需要额外的信息和如何将这些信息呈现给远程驱动程序的模型。实时视频、音频和其他车辆和环境数据可以通过其他信息来补充，以弥补在车内驾驶的不同体验。这些补充信息应包括:

• 当前和预期的车辆速度和方向
• 当前和预期的方向与车辆的环境
• 安全制动距离，最大合理制动力
• 网络延迟，特别是与安全制动的合理反应时间有关

在远程操作过程中，ATAS可以根据操作人员的动作，即时计算并可视化车辆的轨迹。车轮位置和车辆速度被用来计算这个轨迹。这就产生了安全制动车辆所需的停车距离的图像。这种方法的灵感来自于Mobileye的责任敏感安全性和英伟达的安全力场模型，在该模型中，AV使用了类似的计算来实现其运动规划逻辑。然而，这两种方法与普通ADAS系统一起，对于远程操作所面临的特殊情况是不够的。

ATAS方法考虑了延迟参数，然后将这些参数包含在定制的自动制动算法中。计算并显示了一种新的运动轨迹，即动态轨迹(DT)。ATAS DT的计算作为一个层，在远程操作会话期间监视和防止不可接受的操作。

ATAS DT作为一个安全缓冲器。了解周围风险的位置和DT的区域，可以判断车辆是否存在碰撞风险。这将触发一个系统响应，通知并协助驾驶员进行干预以防止碰撞。这种DT与接近的风险的并列是几乎任何ATAS变体的关键构建块。

动态轨迹应用:避免碰撞

让我们以一个简单的例子来描述向前避碰在ATAS下是如何工作的。

随着车辆的前进，ATAS从车辆传感器堆栈中提取信息，不断监测车辆周围的障碍物或风险，类似于ADAS的风险检测。

DT在车辆侧平台上根据操作员收到的指令(如转向和加速)和车辆当前状态进行计算。然后，它被转换成动态的实时地图格式，并覆盖障碍或风险的位置。

当系统检测到DT区域内有障碍物时，避免碰撞将被激活。该系统会触发车辆的刹车，而不管操作人员的动作。即使在车辆完全停止后，如果危险仍然位于车辆附近，对刹车踏板的控制仍由车辆控制。

网络感知的操控援助

虽然避碰系统取代了不安全的远程人工指令，但一个最佳的系统也应该将这些干预的频率降到最低。这是通过远程操作人员的安全导航来实现的，尽管网络延迟和态势感知存在差异。

在操作员站的前屏幕上覆盖DT是一个有用的工具，可以让他们与ATAS系统进行通信和协调。为了保证协调的准确性和安全性，系统必须针对网络延迟进行精确的调整。

操作员界面有两个警告指示灯:

A.避碰DT:显示车辆将触发避碰的距离，以使操作人员的预期与车辆干预时的实际操作保持一致。为了确保准确性，站侧DT被调整为玻璃到玻璃视频馈送的延迟。

B.碰撞警告DT:显示操作人员为防止碰撞应启动刹车的距离。这不仅包括视频延迟的预先调整，还包括操作员的反应时间。

周围物体位置与车辆DT叠加，以识别潜在风险，车辆侧ATAS堆栈在几毫秒内将其转发到站侧堆栈。

这是ATAS框架如何解决远程操作固有挑战的一个例子。正面避免碰撞可能是ATAS最简单的功能，但它并不是唯一一个设计和开发以满足不同操作环境需求的功能。

同样的ATAS框架解决了更有挑战性的场景，并允许上下文敏感的应用程序。

车辆侧安全计算、算法层次结构、充分利用车辆传感能力和特定环境的调整都在ATAS的设计和实施中发挥作用。

开车已经够难的了。增加延迟和基于摄像头的态势感知，会让测试更加困难。通常，遥控人员会选择间接的控制方法。然而，有时这并不是一个选择，在这种情况下，与ADAS不同，ATAS成为远程驾驶的关键任务。

关于作者

Amit Rosenzweig是Ottopia该公司提供了一个平台，使人们能够从远处安全地控制任何类型的车辆。罗森茨威格喜欢将技术与客户需求结合起来，过去14年来一直在这么做。

在创立Ottopia之前，他曾是微软领先的网络安全产品主管，一家开发低延迟无线视频解决方案的公司的产品副总裁，以及IDF 8200 Unit的网络安全研发部门的负责人。Rosenzweig毕业于著名的Talpiot项目。