自動駕駛汽車必須對傳統執(zhí)行機構進行電子化改造，這部分技術國內積累薄弱，幾乎被國外零部件供應商壟斷。

自動駕駛分為感知定位、規(guī)劃決策、執(zhí)行控制三個部分。但目前自動駕駛有關執(zhí)行控制的部分一直談得很少，這部分掌握在Tier1和主機廠手中的技術，因為國內積累薄弱，幾乎成為了避而不談的話題。然而，執(zhí)行控制層是自動駕駛真正落地的基礎，規(guī)劃決策也無法和執(zhí)行控制剝離，今天這篇文章，就來談談自動駕駛的「腿腳」問題。

不能脫離「雙腳」談「大腦」

做好自動駕駛的規(guī)劃決策，必須要懂得執(zhí)行控制。

簡單來看，自動駕駛的路徑規(guī)劃可以分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。其中全局路徑規(guī)劃是為車設計一條從A點到B點安全通過的路線，局部路徑規(guī)劃是指根據某段路程的環(huán)境信息和車輛自身狀態(tài)，規(guī)劃一段無碰撞的路徑。前者就像在地圖上輸入起始點和終點，生成可行路線，后者主要包括轉彎、變道、超車、遇到施工等情況的車輛運動，這部分和執(zhí)行控制的關系便密切起來了。

為了說明「大腦」和「雙腳」如何相互影響，車云菌要在這里虛構一個反面案例——在感知定位無誤的情況下，一輛自動駕駛汽車原本只是想變道超個車，為什么一頭懟到了馬路牙子？

在局部路徑規(guī)劃中，自動駕駛汽車綜合考慮當時外部環(huán)境、車輛狀況等一系列約束條件后，模擬老司機安全駕車，給出了一條理想的局部路徑——小角度切入實現換道，并且將指令傳達給相關執(zhí)行機構。

這時，理想和現實發(fā)生了偏差。

▲虛構一個自動駕駛交通事故，但很常見

從a點到b點時，理想的局部路徑規(guī)劃對車輛轉角的要求值是N。但執(zhí)行器無法達到N值，從而導致偏離理想路徑，實際走出了虛線軌跡。

汽車發(fā)現軌跡偏差后開始修正，于是開始不斷重復上面發(fā)生過的轉向過度或者轉向不足的情況，最后在彎彎曲曲地前進過程中，吻上了路牙。如果你此時坐在車中，就會發(fā)現方向盤激烈地來回震蕩，乘坐體驗一定也不太愉快。

不難發(fā)現，導致上面事故發(fā)生的主要原因是規(guī)劃決策沒有很好考慮車輛動力學因素，轉向特性估計不足，導致車輛實際行駛軌跡與規(guī)劃局部路徑產生較大偏差。同樣在動力的輸出扭矩控制和制動力矩控制上，如果模型數據缺失或不夠優(yōu)化，會造成車輛頓挫感，導致車輛剎不住或者油門跟不上，甚至在極端場景下產生極大危險。

另一個原因可能是底層執(zhí)行協議的開放性不足。目前Tier1執(zhí)行控制產品都會做成一個黑盒子，控制協議都是付費公開，即便公開，接口開放程度也直接影響著汽車操控的可調程度。

因此，自動駕駛規(guī)劃決策不是拍腦袋規(guī)劃。一輛自動駕駛汽車的執(zhí)行控制有沒有花功夫，從換車道，轉彎這些場景可以看出一二。

國外壟斷與國內缺失

我們有時會在一些高校的自動駕駛改造車上看到外加電機，主要目的就是達到自動化效果。然而這種方法只能給出很粗糙的控制，并不能滿足車輛動力學控制，當然也就完全談不上車輛可靠性。

面向量產的自動駕駛汽車必須對車輛的傳統執(zhí)行機構進行電子化改造，升級為具有外部控制協議接口的線控執(zhí)行部件系統，主要包括線控油門、線控轉向、線控制動三個部分。

目前落地自動駕駛的執(zhí)行控制部分被博世、大陸等國外Tier1壟斷。這些Tier1擁有自成體系的全套底盤控制系統，且大多不開放。比如博世研發(fā)了Ibooster，日立研發(fā)了EACT，大陸研發(fā)了MK C1 ，而天合研發(fā)了IBC。

這部分技術國內基礎薄弱，可替代的核心零部件產品稀缺。據資料顯示，國內線控制動方面，如亞太股份、萬向錢潮、萬安科技等廠商仍處在研發(fā)初始階段。EPS方面，株洲易力達有一定規(guī)模的配套，恒隆、豫北、浙江世寶等轉向企業(yè)已有產品。但從助力到線控轉向有一個較大的臺階，能不能突破還要再拭目以待。

為什么國內在執(zhí)行控制部分的積累存在如此大的差距？

這是國外零部件供應商利用時間積累下的優(yōu)勢。執(zhí)行控制產品研發(fā)講究工程化，主要依靠數據積累，要經過不停的測試和模型優(yōu)化。國家技術轉移東部中心智能汽車技術轉化中心（IVTTC）總工程師劉興鍵告訴車云菌，至少需要10年對一線工程數據的調試采集優(yōu)化標定，才能說對底盤控制有個初步理解，國外Tier1在此方面都有一大批至少擁有二十年以上一線經驗的工程師，持續(xù)進行優(yōu)化迭代。

相比而言，國內的供應商技術底子薄弱，大多為生產型Tier1（偏生產能力，研發(fā)能力欠缺），技術積累不足。另一方面國內工程師流動性大，在一線崗位堅持10年的很少，即便放到一家零部件公司來看，愿意在一個項目上穩(wěn)定持續(xù)地投入10-15年，也幾乎是不可見。在上一代EPS、ABS等技術積累不足的情況下，國內零部件供應商要想一步躍升到線控系統，需要跨越的臺階就更大了。

因此，目前自動駕駛方面的嘗試，很大程度上是受制于國外廠商。

一方面，依靠執(zhí)行控制上的的積累，自動駕駛汽車想要平滑行駛、并保持舒適性，很大程度上取決于底盤控制能力。并且，是一個新司機還是老司機，在于自動駕駛團隊做決策規(guī)劃時對車輛控制動力學的理解程度。

另一方面，博世、大陸等零部件供應商在感知與決策部分也有自己的產品。掌握了單雙目攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等傳感器部件和系統，再加上執(zhí)行控制上的優(yōu)勢，并且不少已經成熟量產，符合車規(guī)級要求。靠著多年積累的工程能力和汽車經驗，國外Tier1在產品化和成本控制等能力上，也明顯優(yōu)于國內感知類創(chuàng)業(yè)公司。

國內自動駕駛團隊如何搞定執(zhí)行控制？

繞不過國外零部件巨頭，國內自動駕駛的研究只能止步不前了嗎？

顯然，國內主機廠并不愿意接受零部件供應商的打包方案，將自己逼退到代工廠的角色。一個典型的現象是，在ADAS階段，主機廠仍然傾向使用零部件供應商的整套產品。不過在高階自動駕駛項目中，主機廠則能夠盡量拆包，擺脫對國外Tier1整體依賴。

目前，國內主機廠通過要求供應商接口透明的方式，在試圖拆開自動駕駛的感知定位、規(guī)劃決策和執(zhí)行層。于此同時，主機廠在自己培育感知、規(guī)劃決策和執(zhí)行層的供應商，前期做Demo測試，示范應用，等到技術成熟進行部分替換。

另外有一些主機廠選擇使用新能源汽車的平臺，來進行自動駕駛研究。從而繞開傳統的發(fā)動機和變速箱等壁壘技術，轉而替換成電動車的核心三電系統，因為后者相對前者，研發(fā)周期較短，難度會小一些，國內零部件供應商技術更成熟一些。

整個產業(yè)鏈中，深諳執(zhí)行器改裝的團隊，成為了其中一環(huán)。比如說國家技術轉移東部中心智能汽車技術轉化中心主攻車輛底盤、動力控制，通過采用整體替換底盤電子的部分，把線控底盤與線控動力調通，讓車輛擁有平順的操控體驗，可為感知和規(guī)劃決策部分提供平臺，擁有對乘用車、大型商用車、專用場地車等進行線控底盤改造的能力和技術方案。另一個類似的團隊——智行者有高校汽車專業(yè)背景，擅長領域是規(guī)劃決策，會在對執(zhí)行控制理解的基礎上，提出與其算法相關的執(zhí)行器關鍵指標及其范圍，建立執(zhí)行器性能評價體系，將指標范圍對接到執(zhí)行器供應商。

現狀對執(zhí)行控制的國內零部件供應商而言，壓力不言而喻。面對單個零部件技術和價格的劣勢，國內零部件供應商正在考慮抱團合作的方式，盡快推出產品。目前有國內零部件供應商與感知類、決策規(guī)劃類創(chuàng)業(yè)公司合作，率先將縱向打通，開發(fā)出可規(guī)模化量產的整套底層平臺，用整套供貨的方式向主機廠出售，從而在時間上占據優(yōu)勢，不過這其中也要打消主機廠對系統化供貨的顧慮。

留給國內團隊在執(zhí)行控制上的挑戰(zhàn)很大，但挑戰(zhàn)和機遇并存。

目前自動駕駛在國內的應用環(huán)境需求更高，國內比國外跑得快，車廠擺脫國外零部件供應商壟斷的意愿也十分強烈。自動駕駛不同部分的關聯也在提示著我們合作的重要性。在這場時間賽跑中，拼的不是哪家公司率先抵達，而是哪個聯盟率先撞線。