自动驾驶 | 自动驾驶冗余设计的必要性

1 什么是冗余设计

冗余最早是飞机常用的技术术语，指的是飞机的电子控制系统均进行了安全备份，防止一套系统突然坏掉，影响飞机的正常运行。这也是为什么说飞机是目前最安全的交通工具的原因之一。

同理，高级别自动驾驶的实现也是需要冗余设计。即使一套系统出了问题，另一套系统也可以及时补上，确保安全。冗余结构的设计虽然带来的更好的安全性，却也额外增加了倍数成本。但是安全是无价的，所以冗余结构的设计及应用在未来也是大势所趋。

2 冗余设计的主要应用

冗余设计由于成本问题，量产乘用车鲜有应用。不过，仍有一些冗余设计方案公布，比如博世自动驾驶团队提出的冗余设计方案，贯穿了实现自动驾驶的整个过程中的各个技术环节——环境感知，定位，决策规划、执行模块等均有冗余系统解决方案。

感知冗余主要是靠传感器冗余。即在一个任务上增设多个传感器，这是车上最为常见的冗余设计。由基础的1V1R到6V4R2L，都是感知冗余的体现。做到多种覆盖车前后360°的传感器搭配。

定位冗余即是在基于卫星信号绝对定位和基于道路特征相对定位形成的冗余定位方案。卫星定位精度极高，且多种工况都能够稳定运转。在自动驾驶汽车运转过程中，一般主要依靠卫星定位，相对定位通过车载传感器采集生成道路特征数据上传到云端后台与高精地图比对，确定汽车在当前车道中的位置，实现定位。

冗余设计中，最核心的还是决策冗余和执行冗余。因为这两处冗余直接决定车能否在关键时刻做出正确的反应。能不能做是执行冗余负责，正不正确则是决策冗余负责。

执行冗余通常安置于制动、转向系统。一般是设互不干扰的两套。

决策冗余我们通过一个案例重点介绍。

3 冗余设计案例

由于自动驾驶感知冗余和定位冗余会产生诸多数据，这些数据的存储，计算，传输就成了大问题。在决策冗余时就需要考虑算力能否达标，然而，算力达标后也要考虑如何让系统平稳散热长久运转。这里介绍虹科提供的冗余设计。

这一套冗余设备足够应对L4级以上的自动驾驶车辆。同时，上述解决方案也可供科研院校在恶劣环境下验证算法，发表优质paper。