自动驾驶汽车：BT 和 UWB 可以保护易受伤害的道路使用者

在 AV 系统中使用蓝牙和 UWB 等地面无线电技术有助于保护易受伤害的道路使用者。

虽然媒体上有很多关于我们街道上全自动驾驶汽车 (AV) 的曙光的讨论，但我们离这个现实还有很长的路要走。这包括缺乏保护弱势道路使用者 (VRU) 的技术。

今天的大多数“自动驾驶”车辆最多只能提供汽车工程师协会 (SAE) 所称的“驾驶员支持”，而不是“自动驾驶”。这意味着驾驶座上的人始终是驾驶车辆的人，即使在驾驶员辅助系统启动时也是如此。

要进入自动驾驶领域(SAE J3016 驾驶自动化等级等级 3-5 级)，车辆必须能够在某些情况下完全控制。这是当前驱动程序支持功能的一大进步。

自治级别 3 及以上的可见进展并不像驾驶辅助技术那样快。原因之一是仍在不断发展的监管环境。另一个是需要使使能技术成熟以支持更多情况下的自动驾驶。

监管基础

为更高水平的车辆自主性奠定基础的《维也纳道路交通公约》的修改正在酝酿之中。假设这些没有被拒绝，他们将看到管理 AV 的监管框架在未来几年出现，特别是围绕与 SAE 规模中的 3 级和 4 级相关的功能。事实上，2022 年初，公路安全保险协会宣布了其对部分自动化车辆的评级计划。此类发展带来的更大确定性将推动创新步伐加快，以应对技术挑战。

提升自治规模

当前围绕更高水平自动化进行的大部分研发都集中在高速公路驾驶上。相对而言，这是最简单的公共道路环境之一。没有复杂的布局，例如环形交叉路口，可以导航。在正常情况下，没有人走路、轮子或骑自行车——所有类别的 VRU——都在场。

城市地区的自治

城市地区完全不同，部分原因是道路布局的复杂性增加，部分原因是环境中 VRU 的数量和种类。从汽车制造商的角度来看，保护 VRU 极具挑战性。大多数 VRU 可能会以突然和不可预测的方式移动，并且很难使用目前在具有更高自动化水平的车辆中使用的技术来检测。例如，摄像头依靠视线，无法看到即将从停放的货车后面踏入车道的行人。

对于具有 3 级及以上自动化能力的车辆被认为足够安全以在城市地区自主运行，VRU 的检测需要显着发展。

没有任何一项技术本身就足够了。关键将是使用多种互补的技术。例如，使用激光雷达辅助车载摄像头的工作已经在进行中。然而，在 VRU 保护方面尚未出现重大发展的一个领域是使用地面无线电技术，特别是蓝牙和超宽带 (UWB)。

蓝牙和超宽带：发展成熟

u-blox 最近进行了一项研究，该研究证明了使用地面无线电测距来补充 GNSS 在城市地区进行高精度车辆定位的前景。对此的自然延伸将是探索将其用作保护 VRU 的一种手段。蓝牙几乎已内置于每一辆新车、智能手机和可穿戴设备中，而且组件的低成本意味着它可以集成到其他尚未实现的地方，例如微型移动车辆。UWB 也获得了发展势头，已开始出现在智能手机中，并被汽车制造商用于无钥匙进入等应用。

地面无线电技术如何运作

那么蓝牙或 UWB VRU 检测系统将如何工作，需要进行哪些进一步的研发才能使这些技术成为未来车辆自动驾驶能力的一部分?

启用蓝牙或 UWB 的检测系统将要求易受攻击的道路使用者在他们的身体或他们正在使用的车辆上或附近安装某种标签。这可能在智能手机或手表内。标签会周期性地发出信号，使附近的 AV 能够计算到 VRU 的距离和信号来自的角度。该解决方案提供了巨大的希望，但需要在许多领域进行重大开发。

挑战一：建立数据可信度

首先，来自蓝牙或超宽带测距系统的每条数据对车辆决策的影响有多大?鉴于 VRU 可能正在移动，重要的是决策系统了解来自 VRU 的任何数据的新近程度，因此，它周围可能存在多少不确定性。然后如何将它与来自其他系统的数据集成，这可能会发生冲突?

我们需要建立可靠的流程和指标来评估蓝牙和 UWB 测距信息的完整性。这将涉及对无线电信号在不同情况下的样子进行更深入的统计理解。创建这些模型将使系统能够发现异常值并将确定性或可信度评级附加到它们收集的每个读数中。这将有助于车辆的控制系统评估每个数据点应具有的影响。

挑战 2：防止不良行为者

不幸的是，不友好的行为者总是会试图通过破坏 AV 的安全系统来引发碰撞。因此，这些关键的防撞功能必须足够强大，以保护车辆周围和内部的人员。UWB 在这方面具有固有的优势，因为它能够进行安全的距离测量，不受中间人攻击的影响。因此，对其测量范围的信心将高于蓝牙和其他传统技术。

也就是说，无论采用哪种技术，防御不良行为者的行为都是必不可少的。结合安全措施，如身份验证、合理性检查和不当行为检测都是故事的一部分。另一个是将可怕事件的特征整合到我们上面提到的信号模型中，以提高车辆控制系统识别何时发生攻击并知道如何响应的能力。

正如我们所提议的那样，对任何破坏防撞系统的尝试进行防御的另一个重要方面是并行使用多种技术。同时组织对多个车辆系统的攻击比只针对一个车辆系统要复杂得多，因此这种冗余极大地提高了保障水平。

挑战三：隐私

任何跟踪个人活动的事情都会引发对隐私的质疑——正如我们在大流行初期看到的那样，当时政府正寻求使用人们的智能手机推出 Covid-19 接触者追踪。存在用于分散和匿名数据的技术解决方案，但需要做更多工作来保护人们的信息并确保个人保留对他们共享的内容、与谁共享以及出于什么目的进行的控制。

挑战 4：没有标签的易受伤害的道路使用者

虽然大多数青少年和成年人总是随身携带智能手机或智能手表，以提供支持蓝牙或 UWB 的可发现性，但总会有 VRU 没有，包括幼儿和老年人。

这进一步强调了使用多种技术避免碰撞的重要性。个人保护标签的市场也可能出现：低功耗蓝牙和 UWB 可穿戴设备，其唯一目的是通知附近的 AV 个人的存在。

挑战 5：易用性和集成性

最后，需要围绕蓝牙和 UWB 进行进一步开发，以将它们集中在这个应用领域。关键要求将是降低成本、简化部署、增强可用性以及更好地与生态系统的其他部分集成。

是时候创新了

正如我们在这里所概述的，未来的自动驾驶汽车将需要复杂的系统来保护易受伤害的道路使用者，这将需要设计人员以新的方式结合技术来提供卓越的安全水平。蓝牙和 UWB 在本地化测距方面显示出巨大的潜力，并且已经在车辆领域用于其他目的。因此，我们看到了这两种技术令人兴奋的机会，可以让未来的车辆更安全，从而解锁更高水平的自动驾驶。