自動駕駛技術的發展正呈現出鮮明的場景化特征。開放道路的高速場景與限定區域的低速場景,因其運行環境、作業目標和商業模式的根本不同,催生了截然不同的技術體系。本文將低速無人駕駛界定為在園區、機場、礦區、末端道路等結構化或半結構化環境中,以低于40km/h速度運行的無人車輛系統。厘清其與高速自動駕駛的技術分水嶺,對行業正確進行技術選型與產品定義至關重要。
感知與定位:從“預見未知”到“洞察細微”
感知系統是兩者差異的起點,其設計直接由場景的時空特性決定。
高速場景(乘用車):核心挑戰在于高速動態下的遠距離感知與預測。車輛以120km/h行駛時,每秒位移超過33米。因此,系統必須依賴高性能傳感器(如300米探測距離的激光雷達、高分辨率雷達)和高精地圖,實現對遠方障礙物、車道線及道路曲率的超視距感知,為決策預留寶貴的反應時間。其定位依賴GNSS+IMU+高精地圖的融合,以確保在高速公路網中的全局連續性。

低速場景(無人車):核心挑戰轉變為復雜近距離環境下的高精度、全要素識別。運行環境充滿突然出現的行人、孩童、寵物、臺階、減速帶以及臨時擺放的設施。感知的重點在于:
精細化識別:不僅檢測“物體”,更需識別其類別、姿態甚至意圖(如行人是否要橫穿)。對攝像頭和毫米波雷達的依賴度更高,通過深度學習算法實現對豐富語義信息的提取。
冗余化配置:在GPS信號不穩定或無信號的樓宇間、地下車庫,主要依賴多傳感器融合的SLAM(同步定位與建圖)技術。通過激光雷達、視覺和輪速計的數據,實時構建并匹配局部地圖,實現厘米級精度的定位與避障。
成本敏感:通常采用固態激光雷達、低成本攝像頭與超聲波雷達的組合方案,在滿足性能前提下極致優化硬件成本。
決策規劃:從“最優軌跡”到“社會兼容”
決策規劃模塊是自動駕駛的“大腦”,其智能水平體現在對環境的理解與交互策略上。
高速場景(乘用車):決策邏輯接近于人類駕駛員在高速路上的行為,核心是基于物理規則的動態軌跡預測與規劃。系統需要處理相對稀疏但高速的動態交互(如車輛并線),在毫秒級內計算出安全、舒適且符合交通法規的最優行駛軌跡。其算法模型高度依賴對車輛動力學和運動學的精確建模。
低速場景(無人車):決策的核心是密集人機交互下的“社會兼容性”。車輛往往需要與行人、騎行者、其他服務車輛在狹窄空間內共享路權。這要求:
博弈與協作:決策算法需具備基本的博弈論思想,能夠理解和預測他方意圖,并做出可被理解的協商行為(如主動禮讓、通過輕微移動表達意圖)。
擬人化與可預測性:行駛軌跡不僅要安全,更要符合人類社會的行為慣例,避免做出突兀、令人困惑的舉動,這是獲得公共接受度的關鍵。
長時程規劃:在園區配送、環衛作業等場景中,需進行全局任務級規劃(如遍歷所有垃圾點),而不僅僅是點對點的路徑規劃。
控制執行:性能冗余與成本效率的平衡
控制執行系統是將數字世界的決策轉化為物理世界動作的最后環節。
高速場景(乘用車):對控制的精度、響應速度和可靠性要求極高。必須使用高性能的線控底盤(轉向、制動、驅動),并設計多層次、高冗余的失效保護機制(如雙制動系統、冗余通信總線)。控制算法需緊密耦合車輛動力學模型,確保在極端情況下的穩定性。
低速場景(無人車):
執行器性能要求不同:由于速度低、動能小,對制動和轉向的響應速度要求相對寬松。但頻繁啟停、精準點位停靠(如停靠在快遞柜前)對低速下的控制平順性與重復定位精度提出特殊要求。
底盤專業化趨勢:當前許多低速無人車基于傳統車輛或電動車底盤改裝,存在“大腦發達,小腦遲鈍”的問題——先進的決策算法受限于底層底盤控制接口的封閉與響應延遲。行業正積極向場景定義的專用線控底盤演進,實現車輛控制與上層算法的深度協同優化。
成本控制貫穿始終:在滿足功能安全基本要求的前提下,執行器的冗余設計更為精簡,核心是通過系統架構和算法的魯棒性來提升整體可靠性,而非堆砌高成本硬件。
安全與成本:兩套截然不同的權衡體系
安全是自動駕駛的基石,但安全的實現方式因場景風險而異。
高速場景(乘用車):遵循 “功能安全(FuSa)”與“預期功能安全(SOTIF)”并重的原則。通過ASIL-D級別的系統架構、全面的V型開發流程和海量里程測試,致力于將失效概率降至極低。成本并非首要約束,百萬元級別的測試與研發投入是常態。
低速場景(無人車):安全理念更側重于 “運行設計域(ODD)內的風險評估與管控”。
ODD嚴格限定:通過地理圍欄、速度限制、運行時段等手段,主動規避無法處理的場景,從根本上降低系統復雜度。
安全策略差異化:在低速條件下,緊急剎停是可行且主要的避撞策略。安全設計更關注防碰撞、防夾傷等機械安全,以及遠程監控和接管能力。
成本是核心約束:商業化落地的前提是整車成本需低于其替代的人力成本。因此,安全方案必須在保障核心安全與控制硬件成本之間取得精妙平衡,推動著軟件定義安全、算法提升可靠性的創新。
結論
低速無人駕駛與高速自動駕駛是自動駕駛技術樹分蘗出的兩條主干。前者是以任務可靠性與商業經濟性為核心,在限定場景下追求極致性價比的專用解決方案;后者是以全場景覆蓋與絕對安全為核心,在開放道路上面向通用出行的尖端科技探索。
理解這一“分水嶺”,意味著認識到低速無人駕駛的成功,不在于盲目追逐L4級通用算法的復雜度,而在于深度理解垂直場景的痛點,進行從傳感器配置、決策邏輯到底盤控制的全棧技術協同創新。這不僅是技術路徑的選擇,更是產品定義與商業邏輯的勝利起點。