5月22日，貴州科學(xué)城PIX無人駕駛智造工廠，挑戰(zhàn)賽承辦方PIX負責(zé)人向參賽人員講解比賽規(guī)則。
PIX是一個提供模塊化無人駕駛實踐和體驗的移動空間，這里會定期舉辦關(guān)于自動駕駛的Hackathon。國內(nèi)很多工程師并沒有練習(xí)和測試無人駕駛的環(huán)境，也不太容易有機會經(jīng)歷完整全面的改造實踐，PIX希望以工程挑戰(zhàn)的形式“降低開發(fā)者們對無人駕駛的測試和實踐門檻”。
比賽第一天，來自6個國家的17名參賽工程師依次自我介紹后留下姓名，這17個人組成了三支隊伍展開角逐。
2DIFFICULT隊：上海交大師生+浙江移動工程師+墨西哥工程師
2 EASY隊：德國、西班牙工程師+貴州大學(xué)研究生
國際聯(lián)隊：土耳其、印度、巴西工程師
“世界各地報名參賽的工程師有200多名，最后我們選出了17位。”PIX COO曹雨騰向鈦媒體《在線》介紹，參賽隊伍要將算法和傳感器部署在官方的全尺寸比賽車上，在封閉園區(qū)道路計時跑圈，挑戰(zhàn)7項自動駕駛道路任務(wù)，最后根據(jù)每個單項完成情況和整體完成時間計算得分。
比賽為期6天，7項挑戰(zhàn)任務(wù)分別為：
紅綠燈識別、斑馬線行人避讓、下坡變道減速停止、障礙行駛、車輛掉頭、停止標(biāo)志識別、S型彎道行駛。
“2 DIFFICULT隊”（下文簡稱D隊）隊長馬臻在和隊員李黃河討論賽事方案。
馬臻博士畢業(yè)于英國謝菲爾德大學(xué)，研究方向為火焰動力學(xué)和結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像和信號處理，他就職于上海交大，是汽車工程研究院無人車課題組組長。
馬臻領(lǐng)銜的D隊由上海交大研究生團隊和中國移動AI算法工程師以及墨西哥算法工程師組成，一共6人。“這次帶交大的研究生一起參賽，就是想鍛煉一下團隊的實踐能力，讓學(xué)生們完整地參與一次無人駕駛車的改造。”馬臻對鈦媒體《在線》介紹。
D隊隊員林挺正在Ubuntu系統(tǒng)下準(zhǔn)備安裝Autoware、ROS、Qt5等軟件。
林挺是上海交大汽車工程學(xué)院研究生，這次主要負責(zé)激光雷達調(diào)試與控制以及核心軟件安裝。安裝軟件是改造車輛的第一步。第一天安裝，D隊就遇到了麻煩，他們連續(xù)裝了4次都沒成功，致使整體進度落后其他兩支隊伍。“倒不是技術(shù)難題，因為這臺電腦之前被人改過參數(shù)和IP，所以還要重新設(shè)置和修改，不過是比較打擊士氣。”林挺說。
D隊隊長馬臻和工程師在車內(nèi)調(diào)整數(shù)據(jù)，賽事主辦方準(zhǔn)備的車輛配備了Velodyne 16線激光雷達和單目攝像頭作為傳感器。
自動駕駛的核心是傳感器、計算能力和軟件，雷達（激光雷達、毫米波雷達等）加攝像頭（單目、雙鏡頭等）是比較主流的傳感器組合方式：雷達主要用于測量速度、距離，攝像頭主要用于識別道路上的人、物和交通標(biāo)識等，兩者相互補充，為自動駕駛車輛的計算和決策提供“材料”。
目前，這些關(guān)鍵傳感器都在某些方面有各自的局限性，比如毫米波雷達空間分辨率較低，激光雷達的穩(wěn)定性容易受到雨雪等特殊天氣影響，攝像頭視距有限且其穩(wěn)定性同樣容易受到天氣條件影響。
無論是對主機廠商還是自動駕駛公司來說，雷達高企的成本或許都是他們商業(yè)化的攔路虎。以實力較強的雷達設(shè)計制造商Velodyne為例，該公司目前最好的激光雷達Velodyne VLS-128售價接近人民幣90萬元，其上一代64線產(chǎn)品HDL-64售價也超過50萬元，這樣一個雷達的價格都遠遠超過一輛普通汽車。
路點錄入階段，D隊車輛通過Velodyne 16線激光雷達構(gòu)建的點云地圖。地圖中間黑色矩形是車輛，紅圈為可視化道路路徑，綠色軌跡是行駛線路。
去年以來，“純視覺自動駕駛”解決方案的聲量越來越大。特斯拉創(chuàng)始人馬斯克認為“依賴激光雷達的自動駕駛公司注定要失敗”。不久前，百度Apollo宣布了純視覺L4級城市道路閉環(huán)解決方案Apollo Lite，該方案可同時對10路攝像頭200幀/秒數(shù)據(jù)量并行處理，且“前向障礙物的穩(wěn)定檢測視距達到240米”，使自動駕駛不再依賴機械掃描式的激光雷達。
D隊隊員戚靚亮（右）在修改路點參數(shù)。 戚靚亮是中國移動浙江公司AI算法工程師，這次比賽中主要負責(zé)算法深度學(xué)習(xí)與圖像處理。
前期數(shù)據(jù)采集時，車輛行駛過程中，激光雷達會記錄車輛的坐標(biāo)點，這就是路點，路點的疏密可以由人工設(shè)置。“路點的疏密程度可以直接影響車輛平穩(wěn)度和方向盤轉(zhuǎn)向幅度。如果偏差過大，車輛極有可能失控。”戚靚亮向鈦媒體《在線》介紹，所有的修補偏差，都是為了自動駕駛能夠模擬人開車時的平穩(wěn)狀態(tài)，整個比賽前的準(zhǔn)備時間，D隊一共整體修改路點超過30次。
D隊為攝像頭采集到的紅綠燈、人行道照片進行人工標(biāo)注，供機器學(xué)習(xí)。
紅綠燈識別、斑馬線行人避讓、停止標(biāo)識識別三個任務(wù)，D隊使用基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測算法進行感知識別。
為了讓系統(tǒng)能夠辨認出紅綠燈、斑馬線、行人、停車標(biāo)識，車上的攝像頭從不同角度拍攝了4900張圖片，D隊兩名隊員用了半天時間對這些圖片進行了一一標(biāo)注，系統(tǒng)獲取所有圖片后，進行了3萬次算法訓(xùn)練。
“比賽時間有限，正常情況為了提高精準(zhǔn)度，需要在不同時段、不同天氣反復(fù)采集數(shù)據(jù)。”D隊隊員戚靚亮對鈦媒體《在線》說，“人工智能背后其實真的都是人工”。
D隊車輛路測時，模擬行人的假人由于失去平衡倒向人行道。通過算法訓(xùn)練，D隊可以保證“車在20米內(nèi)，只要0.1～0.2秒就可以對紅綠燈、行人等目標(biāo)完成識別，并作出停車、啟動等決策，識別準(zhǔn)確率達98%以上”。
D隊競爭對手 “2EASY”隊的道路訓(xùn)練中，隊員用衣物遮擋停車標(biāo)識來檢測系統(tǒng)識別效果。
“2EASY”隊有豐富比賽經(jīng)驗，成員對Autoware十分熟悉，并且在人形機器人和移動基地使用ROS框架也已超過7年，隊員們對鈦媒體《在線》表示，這個挑戰(zhàn)賽“So Easy”，對于冠軍他們“勢在必得”。
比賽準(zhǔn)備階段，第三支隊伍“國際聯(lián)隊”在利用“光學(xué)標(biāo)定板”進行圖像校準(zhǔn)。
每臺賽事車輛都配備了車載計算系統(tǒng)，系統(tǒng)由蓄電池、穩(wěn)壓變電器、電源、CAN盒、激光雷達的處理盒、網(wǎng)絡(luò)交換機以及工控機等組成，這套裝備被安置在車輛后備箱，是整個車輛實現(xiàn)自動駕駛的“大腦”。
D隊在園區(qū)封閉賽道進行自動駕駛路側(cè)，對這些平時很少有機會哪怕是在封閉道路進行路側(cè)的工程師來說，這是一個難得的機會。
大規(guī)模路測和大量真實數(shù)據(jù)積累是自動駕駛商業(yè)化的重要前提。
知名自動駕駛公司W(wǎng)aymo去年10月對外宣布，從2009年開始，其路測里程累計已達1000萬英里（超1600萬公里）。數(shù)據(jù)顯示，Waymo前400萬英里的累積花了8年，隨著Waymo車隊不斷壯大，該里程數(shù)將出現(xiàn)幾何級增長。
以對自動駕駛態(tài)度最為開放的美國加州為例，截止2018年底，該州已至少給60家企業(yè)頒發(fā)了自動駕駛路測牌照。中國也在迎頭追趕。據(jù)北京市交委此前發(fā)布的報告，2018年北京為8家企業(yè)發(fā)放了56輛車的自動駕駛路測牌照，其中百度擁有45輛，完成了13.988萬公里路測里程，這占到2018年北京路測總里程15.356萬公里的91%。
D隊隊長馬臻在無人駕駛路測訓(xùn)練中，他的左手握著遙控器，用來切換自動駕駛和手動駕駛模式。
5月27日凌晨1點14分，林挺（圖左）和馬臻（圖右）仍在車內(nèi)優(yōu)化路點數(shù)據(jù)，此時距離正式比賽不到11個小時。正式賽前連續(xù)幾天的安裝、調(diào)試，D隊的練習(xí)狀態(tài)并不穩(wěn)定，甚至幾次出現(xiàn)碰撞的小“意外”。
5月27日決賽當(dāng)天，凌晨1點39分，D隊連夜練習(xí)避障。
“整個任務(wù)中最具有挑戰(zhàn)性的就是‘障礙行駛’，我們使用激光雷達點云濾波算法進行識別，使用動態(tài)路徑規(guī)劃來切換車道線。” D隊戚靚亮對鈦媒體《在線》介紹，正式比賽時，會有三個紙箱隨機分布在左右兩個車道上，針對這個情況，他們把避障任務(wù)路段的左右車道切換成多段路徑，將路面模擬成S彎路線，使用動態(tài)路徑規(guī)劃來切換車道線避障。
正式比賽當(dāng)天早晨，馬臻在補覺，為了最后沖刺，他們已經(jīng)連續(xù)通宵兩個晚上。“準(zhǔn)備階段這六天，睡覺時間不超過30小時，高強度的工作讓人累得腿發(fā)抖。” 馬臻對鈦媒體《在線》說。
5月27日上午，正式比賽前兩小時，D隊對車輛進行最后復(fù)查。為了讓控制系統(tǒng)更好地散熱，他們決定在行駛過程中打開后備箱。
D隊成功完成所有挑戰(zhàn)任務(wù)，隊長馬臻激動地豎起了大拇指。
“頂著巨大的壓力，堅持拼到最后，圓滿完成任務(wù)，比平時訓(xùn)練時發(fā)揮的更完美，很滿意。” D隊馬臻對鈦媒體《在線》說。
相比之下，三支隊伍中的奪冠熱門“2Easy”隊卻發(fā)揮失常：在“下?lián)茏兊罍p速停止”任務(wù)中，由于車上人太多，導(dǎo)致車輛慣性過大壓到停車線；在“停車標(biāo)識”識別任務(wù)中，程序死機車輛失控，導(dǎo)致任務(wù)未能完成。
D隊完成7項挑戰(zhàn)用時4分25秒，排名第一。在斑馬線行人避障環(huán)節(jié)，由于起步時間遲緩被扣除4分，其他環(huán)節(jié)滿分通過，最終以96分的成績獲得冠軍。“從第一天進度落后到熬夜追趕進度，之前踩過的坑都是值得的，努力沒有白費。” 馬臻對鈦媒體《在線》感嘆。
5月27日晚，D隊隊長馬臻上臺領(lǐng)獎時，主持人問其團隊如何勝過勁敵，馬臻逗趣地說：“因為我們熬夜了！”引來臺上臺下一片大笑。
馬臻表示對比賽結(jié)果有些意外，對手都是在機器人、無人駕駛等領(lǐng)域造詣很深、實力強大的工程師。“整場比賽競爭氛圍并不激烈，團隊之間還會互助，在交流和切磋中大家已成為朋友。把理論和想法應(yīng)用到實踐驗證上，這些意義遠超過比賽名次。比賽結(jié)束了，但學(xué)習(xí)不會停止。”（本文首發(fā)鈦媒體，鈦媒體攝影師/孫林徽 編輯/陳拯 視頻/田毅濤）
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