Apollo公开课丨软硬一体的Valet Parking解决方案
Valet Parking是Apollo未来在自动驾驶领域要发力的一块业务，它主要分两段，一段是开车到一个地方，人下车之后车自己找一个位置停下；另一段是人召唤车，车从车位出来开到人面前。如下图所示，Valet Parking的应用场景包括从家里到公司分别召唤和停车到各自停车场，租车公司的远程投放和回收等。
▲Valet Parking全景图
目前，业界做Valet Parking的有很多，百度在这个方面做得还比较有特色。
第一是高精地图解决方案的定位精度高，百度的高精地图在室内定位精度已经达到厘米级别，提供了丰富的地图元素。
第二是场端的Marker设计和部署，在Marker方面，百度采用比较轻的方案。我们现在做左上表贴Marker，通过张贴知道这一区可以做自动驾驶，如下图所示。
▲完备的室内定位方案
第三是提供了个性化的人机交互机制，分为移动端和车端。如下图所示，百度的Valet Parking解决方案在移动端支持多种设备和一键完成还取操作。车端支持整个可视化过程。因为停车场里边信号不好，做到全程可视化是比较难，我们有完整的Valet Parking方案，实现这些功能就比较简单。
▲人性化的人机交互
最后是提供全面的安全策略。从软件视角来讲，首先，系统上电自检及运行过程中实时的状态监测，保证在出现系统故障时及时采取异常处理机制；其次，Valet Parking包含多个维度的障碍物感知策略，对于静态环境层、非移动障碍物层和实时动态交通层的障碍物可分别处理；最后，对于Valet Parking过程中的事故，也可基于交通规则及数据记录进行清晰的划分。所有的这些安全策略可以保证Valet Parking可靠的运行。
▲全面的安全策略（软件视角）
下面我们介绍一下百度的技术方案，其整体框架如下图所示，包括车、云、图、场四个部分。图是高精地图。车端就是大家平时理解的自动驾驶系统。场端是刚刚介绍Marker，虽然没有任何智能，但是毕竟是一个很轻的改造，更热门的场端包括一些V2X技术。云端属于相关的数据上传下载，做高精地图，共享汽车运营还可能有远程控制。
▲百度Valet Parking技术方案——整体框架
下面介绍一下硬件部分。首先是ACU（Apollo Computing Unit），它承载所有算法。ACU分为三档：Basic、Advanced和Professional。Basic具有百度高精地图自定位能力；Advanced增加了自动泊车功能；Professional包括高速或者城市道路等场景的解决方案。
▲ACU：软硬一体的百度自动驾驶产品
然后是Apollo ACU—ADV，它是行业首创针对Valet Parking专属车载计算平台，兼容APA技术方案及高速L2级别自动驾驶功能。具有以下特点：
Xilinx ZU5（FPGA）设计，AI加速算力达到1.5TOPS，且更加安全，更低成本，更低功耗；
兼容百度Paddle框架（第一款适配深度学习开源平台的FPGA架构）；
支持8路摄像头，6路毫米波雷达，16路超声波雷达，并预留激光雷达接口；
-40℃~85℃超宽工作温度范围，超越所有GPU/X86平台的自动驾驶方案；
功能安全最高等级（ASIL-D）。硬件安全岛设计，即便出现断电重启、安全芯片死机等极端状况，也可以保证自主泊车安全停车；
基于IATF16949车规流程设计，100%全车规元器件，抗冲击震动，耐电磁干扰，全面胜任严酷的车载环境；
全面的AUTOSAR能力部署，车规基础软件质量国内领先；
基于PPAP的供应链和生产管控，确保量产无忧。
目前，我们提供的ACU具有软硬一体的特点，包括AI算法、SoC支持软件、MCU软件和车规硬件，如下图所示。
▲ACU的软硬一体特点
图右边比较有趣，算法工程师只看到算法，可能会意识到有一些支持软件的存在，对于硬件是什么？尤其怎么跟车内其他信号连接起来，他们是不关心的。传统汽车行的工程师看到是比较传统的，如整车控制器、电池管理、电机扭矩等。硬件工程师看到的就是ACU里面的硬件计算部件，如FPGA和MCU，它们具有多大的算力，是否能够支持上层的算法。我们百度把这几部分全部集成到ACU里面，提供一个软硬一体的解决方案。
那么为什么要用FPGA？很多人认为FPGA不是做量产的，为什么我们会用FPGA？首先FPGA是可以做量产，并且某些情况下是做量产最好选择。如果要做一个自动驾驶的演示，比如Valet Parking，至少大于1T，现在选择并不多。从这个角度来讲，赛灵思可能是现在更好选择，因为它符合车规也比较安全，并且它的计算力足够，存储容量也有几个TB，选择落地商用是比较好的选择。
▲ACU—ADV硬件架构
下面从硬件视角来看ACU-ADV单元，如上图所示，它包括FPGA处理单元、硬件同步单元、供电系统、网络交互单元和一个安全岛，提供了HMI接口和车辆接口，分别对接客户端和整车网络。左边的传感器接口连接了各种传感器，其中有一个称之为数据盒子的单元，它可以串在视频通路里面，视频经过它传出去，把所有环境记录下来。这个数据盒子还可以做在环测试。
从功能安全角度考虑，我们的系统提供了各种安全机制，是一套ASIL-D的硬件解决方案。在硬件层面，增加了300多项安全特性和200多项独立的安全机制，满足系统FMEDA要求。
▲ACU—ADV：Up to ASIL-D的硬件方案
正常运行的时候，车辆会是有一整套的安全策略，但是任何时候都可能失效，需要再做一套系统，觉得有任何不对的时候跳出来，比如应急操作。另外涉及安全监控，在ACU上大概需要给17路电源供电，每一路都要监控过压、电源的抖动等。正常情况下不太会出现这种情况，因为有一个安全的自动驾驶算法系统，感知模块如果正常会发现各种问题，这里展示的是假如安全系统没有发现问题会怎么办？会被我们的MCU系统拦截，如下视频展示的是MCU的安全系统功能。
▲MCU安全子系统
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