特斯拉、小鹏、蔚来的自动泊车产品测评
泊车场景作为一段行驶路径的起点和终点，一直是驾驶车辆的高频场景。目前的停车场受限于场地和空间的限制，普遍存在通行空间狭小、障碍物复杂、行人干扰等问题。这些因素极大地考验驾驶员的停车技巧，消耗驾驶员的时间和精力，一直被吐槽和诟病。
随着智能驾驶技术的发展，许多车企开始配置自动泊车功能（APA），希望能在一定程度上解决泊车难的问题，满足用户便捷停车的需求。那么，这些自动泊车产品的具体表现如何？目前的自动泊车能够实现哪些效果？在哪些地方可以改进提升？
带着这些问题，我们选取了目前市场上已经量产的几款主流车型的自动泊车产品，从多个维度、系统地开展测评，给各位同行提供一些参考。
Part 1：自动泊车的基本原理
自动泊车，Automated Parking Assist（APA），是一项驾驶辅助类功能。APA系统可以通过传感器识别出车辆周围的可用车位，并在识别到多个车位后，让用户选择自己想要泊入的车位；系统根据用户选择的车位，和当前车辆的位姿，计算出泊入车位的轨迹，并控制车辆的横、纵向运动，实现自动泊入目标车位的效果，并且达到一定的位置精度和姿态要求。同样的，系统也可以控制车辆自动泊出车位，这是与自动泊入的反向过程。
在整体的泊车过程中，驾驶员无需对车进行操控，全程由APA系统自动完成，驾驶员只需要观察周围环境，在紧急状态或系统无法完成泊车时接管车辆即可。
△图1 自动泊车APA示意图
（图片来源：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1664818696478762937&wfr=spider&for=pc）
已有的量产自动泊车产品中普遍采用的是摄像头+超声波雷达的方案。其中，摄像头负责检测车位线，从而识别出标线车位；超声波雷达负责探测可以停车的空间，从而确认车位的可用性。
另外，超声波雷达也可以探测出没有车位线、由周围物体形成的可停车区域（空间车位）。除了识别车位外，摄像头和超声波雷达一起，也能实时检测车辆周围的障碍物，避免发生碰撞。
对于带摄像头的方案来说，目前大部分是采用环视摄像头，形成车辆周围的全景影像。此时，可以认为自动泊车APA是在全景影像AVM之上的更高一级功能。
△图2 摄像头检测车位
（图片来源：https://www.sohu.com/a/469806759_121124366）
（图片来源：https://rohm.eefocus.com/module/forum/forum.php?mod=viewthread&tid=626693&simpletype=no）
Part 2：泊车能力的评价指标
从Part 1的基本原理中，不难看出，自动泊车主要分为两个环节：识别车位和泊入车位。因此，我们的评价指标也主要围绕着这两个环节。另外，我们也会考虑泊出车位和APA的人机交互评价。
2.1 识别车位的评价指标
对于识别车位来说，最重要的是考察系统可以识别出来的车位类型，以及识别的准确程度、可靠程度。
车位的类型有很多，并且涉及到的车位元素也很多，比如场地类型、地面材质、车位方向、标线特征、参照物特征等等，几乎无法穷举。我们整理了车位涉及到的主要元素，并分析归类，从而形成一套系统化的车位描述方法，进而形成通用化的泊车场景库。
△表1 泊车场景-车位的元素及类别
注：
①无标线车位，即没有停车线，通过前后或左右的物体，形成的可停车空间，又称空间车位。
②机动车和非机动车，如果是长时间处于静止状态，则归类于静态障碍物，如停放在车位上的其他车辆；如果是移动状态，则归类于动态障碍物。表1中为了体现行人、动物、非机动车、机动车的可移动特性，所以把这几类物体作为动态障碍物来分类。
表1中的各种元素，可以排列组合成多种多样的停车位，形成系统化、完整化的泊车场景库。
在真实的泊车场景中，我们通常遇到的停车位，大部分都是标准、统一化的常见停车位。这里用图示的形式，说明常见的几种停车位，这些停车位可以覆盖90%以上的泊车场景。本次我们的实车测评，也将针对常见的停车位展开。
（1）垂直-标线车位
△图4 垂直-标线车位示意图
（2）水平-标线车位
△图5 水平-标线车位示意图
（3）垂直-空间车位
△图6 垂直-空间车位示意图
（4）水平-空间车位
△图7 水平-空间车位示意图
2.2 泊入车位的评价指标
泊入车位的过程，考察的是系统规划泊车轨迹的能力，以及控制车辆按计算出的泊车轨迹准确行驶的能力。我们将从泊车的成功率、用时等客观层面，以及平稳性、舒适性等主观层面，来综合评价泊入车位的表现。
表2所示的是泊入车位的主要评价指标，其中一些评价指标，还可以再细分，我们将在具体的实车测评中介绍。
△表2 泊入车位的评价指标
（1）泊入车位的成功率，是评价APA系统泊车能力的最重要指标，成功率高的产品，其泊车能力自然更强。我们将通过多次地重复泊车过程，得出具有统计意义的泊车成功率数据。
（2）泊车车速，是指泊车过程中，车辆稳定行驶的车速。泊车车速可以反映泊车过程的舒适性和泊车效率，合适的车速可以保证泊车过程高效且平稳。
（3）泊车用时，是泊车效率的最直接体现。用时越短，泊车效率越高。
（4）揉库次数，是指在泊车过程中，档位在D档和R档之间切换的次数；揉库次数反映了系统规划泊车轨迹的能力，一般情况下，揉库次数与泊车用时正相关，揉库次数越少，泊车用时越短，说明系统规划的泊车轨迹越合理。
（5）泊车过程的流畅度，是用户可以直观感受到的泊车过程的流畅程度。优秀的APA系统应该做到，泊车过程的横纵向运动协调统一，无明显停顿和卡滞，无原地转方向盘等现象。
（6）泊车过程的舒适度，是用户可以直观感受到的、泊车过程的平稳与舒适程度。泊车过程中，车辆横向运动的稳定性、加速与减速的轻重缓急等，都直接影响用户体验的舒适度。
（7）泊车完成后的车辆位姿，是指泊车完成后，车辆相对停车位的位置和姿态，主要是与车位边界的距离，以及相对角度等。
泊出车位的过程，是车辆从停车位上，自动驶出车位的过程，是泊入车位的反向过程。
2.3 泊出车位的评价指标
当前的量产APA产品中，并非所有产品都具有泊出车位的功能（因为使用场景并不多，这个功能实际上比较鸡肋）；并且，泊出车位的轨迹规划比较简单，泊出过程短暂，因此我们将只对泊出后的车辆位姿做出评价，不仔细考察泊出的过程。
2.4 人机交互的评价指标
在任何场景下，车辆的行驶都是“人-车-环境”的动态闭环过程，因此对于APA来说，除了2.1～2.3中的车与环境交互的评价维度外，我们同样要考虑人与车的交互，即人机交互的内容。
人机交互的具体评价指标，与APA的各个过程紧密相关，我们在测评识别车位、泊入车位和泊出车位的同时，同步关注相关的人机交互表现。
人机交互主要从系统的显示、对用户的提示等内容，以及用户对系统的操作方式等内容，这两个层面来评价。
Part 3：实车测评的结果
本次测评，我们选取了三款主流车型的APA产品，分别是特斯拉Model 3、小鹏P7和蔚来ET7，其软件均已升级到最新。
我们按照Part 2中的APA产品评价指标，对这三款产品，展开具体的实车测评。
3.1 车型配置
三款车型的具体车型配置，以及智能驾驶相关的硬件参数，请看表3。可以看出， 特斯拉没有环视摄像头，因此其自动泊车功能，依赖12颗超声波雷达实现；小鹏P7和蔚来ET7则都是通过4颗环视摄像头+12颗超声波雷达融合的方式，实现自动泊车。
△表3 测评车型的配置参数
3.2 识别车位的测评结果
在2.1章节中，我们已经整理了系统化的泊车场景，以及常见的车位类型。实车测评时，我们首先针对车位的各类元素，让APA系统尝试识别各种各样的车位，记录其能够识别出的车位元素类型；然后针对常见的车位，记录不同APA产品识别车位的准确率等参数，考察其识别车位的准确性。
（1）可识别的车位元素。
受限于实际的场地条件，我们无法对2.1章节中提到的所有车位元素都进行实测。因此，我们测评了这三款产品对大部分车位元素的识别效果，如表4所示。
表4中，打√表示系统可以识别该元素类别，打×表示不可以识别带有该元素的车位，标注—则表示实测中未遇到带有该元素的车位。
△表4 不同产品对车位元素的识别能力
从表4的实测记录中，我们可以得出以下结论：
停车场地的类型，不是车位识别能力的限制条件，在光照充足的环境下，无论停车场类型是露天停车场、路边停车位、地下停车库还是停车楼，参与测试的三款车型的APA系统都可以识别出车位。
停车场地的地面材质，也不是车位识别能力的限制条件，对于常规的水泥地、地坪漆、塑胶、地砖等材质的场地，三款产品都可以识别出车位。
基本的垂直车位和水平车位，三款产品都可以识别并区分。
常规的单层实线停车位，小鹏P7和蔚来ET7都可以识别出来，但特斯拉Model 3无法识别车位线，因此识别不出对应的停车位。
小鹏和蔚来识别车位线时，车位线的颜色对识别能力没有影响；但是，U型的标线车位，即开口的车位，目前不能作出识别。我们初步判断，这是因为U型车位的前端没有任何线段，而这部分线段恰好是目前视觉语义识别的重要特征，不可或缺。
对于没有标线的车位，APA通过超声波来探测可停车空间，三款产品对于车-车形成的车位和车-障碍物形成的车位，都可以识别出。我们推测，应该也可以识别出障碍物-障碍物形成的车位。
三款产品都不能识别车位上的任何字符，说明三款产品都没有做字符检测的算法。因此，系统不会对某些特殊车位做出特别处理。
对立柱、标志牌、雪糕筒、地锁、墙体、绿化带等停车场常见的静态障碍物，以及机动车、非机动车、行人等动态障碍物，三款产品都可以识别；但对部分静态障碍物，三款产品会以其他元素替代显示，如小鹏P7就是用车辆模型来代替地锁，在中控屏上显示车位的不可用性。
以上，是对三款产品可以识别出的泊车场景元素的测评结果，结果显示：小鹏P7和蔚来ET7可以识别出的场景元素基本一致，特斯拉不能识别标线车位，但是可以通过超声波雷达，探测出无标线的停车空间。
下面，我们选取常见的车位类型，考察这三款产品识别车位的准确性。
（2）识别车位的准确性。
识别车位的准确性，反映了APA功能识别车位的精准度和可靠程度，以及受环境影响的程度，对量产的APA产品具有十分重要的意义。
在日常的泊车场景中，垂直-标线车位和水平-标线车位是最常见的车位类型，因此，我们针对这2种车位，测试Model 3、P7和ET7这三款车的自动泊车产品识别车位的准确性。（空间车位也是常见的车位类型，但由于空间车位是由周边物体形成的区域，其尺寸、方位等都不可控，随机性较大，因此难以统计空间车位识别的准确性，我们本次就不做测评了。）
其中，垂直-标线车位的测评在地下停车库进行，我们对全封闭、半封闭和角点标线的车位都进行了测试；水平-标线车位的测评在某园区内的路边停车位进行，只测试了全封闭的标线车位。
具体的测试方法与步骤如下：
（a）进入停车区域后，控制车辆以车速低于10kph行驶，同时在中控屏的HMI界面中，打开自动泊车APA；
（b）APA开启后，控制车速从10kph开始，以1kph为步长，在不同的车速下行驶，直至因速度超出阈值而退出车位识别，记录此时的车速阈值；
（c）保持车速为10kph，重新进入车位识别，控制车辆连续经过若干车位（垂直-标线车位200个，水平-标线车位50个），记录此过程中系统识别出的车位数，以及漏识别和误识别的车位数；同时记录对车位占用情况的识别效果；
（d）整理分析c步骤中的各项分析，分别得出三款APA产品识别车位的准确性统计结果。
识别车位的准确性的测评结果如表5所示。可以看出：
对车速的要求：特斯拉Model 3和小鹏P7可以使用自动泊车寻找车位的车速上限均为24kph，即当车速达到25kph时，会退出识别车位的状态；蔚来ET7可以使用自动泊车寻找车位的车速上限则为21kph，即当车速达到22kph时，退出车位识别。按照通常的工程开发习惯，我们猜测：特斯拉和小鹏是按车速25kph作为阈值来开发的；蔚来是按车速20kph作为阈值来开发的，但为了规避车速的超调引起的状态跳变，因此显示给用户的车速上限是24kph和21kph。
垂直-标线车位的识别准确性：特斯拉Model 3无法检测车位线，因此不能识别标线车位；小鹏P7共识别出196个车位，漏识别4个，没有误识别（把非车位识别成车位）的现象；蔚来ET7识别出全部的200个车位，没有漏识别和误识别。
水平-标线车位的识别方面：特斯拉Model 3依然无法识别；小鹏P7和蔚来ET7都识别出了全部的50个车位，没有漏识别和误识别。但由于水平-标线车位的样本量小，所以结果的统计意义不是很高，结果仅供参考。
另外，小鹏P7和蔚来ET7都可以准确地识别出车位被占用的情况，即车位上有其他车辆，或地锁、锥桶等常见障碍物的情况，准确率达100%。
△表5 不同产品识别车位的准确性
可见，小鹏P7和蔚来ET7识别车位的准确率高，甚至可以达到100%，说明其APA识别车位的性能稳定可靠，效果较好。而特斯拉无法依据车位线识别车位，只能识别出空间车位，此项无法作出评价。
3.3 泊入车位的测评结果
在2.2章节中，我们已经初步整理了泊入车位能力的评价指标。在实车测评中，我们可以把一部分评价指标进一步细化，然后根据这些评价指标，逐一测评三款APA产品的泊入车位能力。
考虑到车位尺寸的标准化，我们需要在常规的标线车位中测评，又考虑到特斯拉只能识别空间车位而无法识别车位线，因此我们选取左右两边都有车的垂直-标线车位，和前后都有车的水平-标线车位，分别测评。其中垂直车位的测评在地下停车库进行，水平车位的测评在园区内地面停车场进行。
具体的测试方法与步骤如下：
（a）提前选定某一特定车位，作为测试车位，该车位必须是标准的标线车位，两侧有车（垂直车位）或前后有车（水平车位），并且有足够的泊车空间；
（b）开启APA，待系统识别到该车位后，选中车位并按系统的提示操作，然后系统开始控制车辆自动泊车；
（c）除了遇到突发状况如有障碍物闯入外，其余情况下，全程不干预车辆，直至系统提示泊车完成，或提示用户接管；
（d）记录泊车过程中的车速、用时、揉库次数等客观数据；
（e）记录泊车过程中，系统对车辆的横向控制和纵向控制表现，如方向盘转动的幅度、速度，以及制动是否急促等，并记录横纵向综合控制的协调性与流畅性；
（f）重复b～e过程，统计得出三款APA产品泊入车位的成功率，以及每次泊入时的系统表现，其中垂直车位和水平车位各重复测试50次。
图8是我们选定的测试车位示意图。
△图8 泊入能力测评车位示意图
表6是泊入车位能力的测评结果。可以看出：
在泊入车位的成功率方面，三款产品并无太大差别，特斯拉Model 3比小鹏P7和蔚来ET7略低，但也超过90%；也就是说，在50次泊入车位的测试中，至少成功45次，仅有少数几次提示无法完成，需要用户接管。
另外，对于垂直车位和水平车位来说，三款产品泊入的成功率基本没有差别。但是，考虑到蔚来ET7的车辆尺寸（长、宽、轴距）比特斯拉Model 3和小鹏P7大一个级别以上，我们认为蔚来ET7能取得超过90%的泊入成功率非常难得。
泊入车位过程中的车速方面，三款产品是一样的， 都保持2kph的车速行驶，这也是车上的驾乘人员感觉比较舒适的车速。
在50次的垂直车位泊入测试中，三款产品的平均用时都在40～50秒之间，这与正常的人工泊入用时相差不大，说明APA系统应对垂直车位时，已经基本达到了人工泊车的水平。其中小鹏P7平均用时最短，蔚来ET7平均用时最长，两者相差8.8秒，但考虑到ET7的尺寸，我们认为这个差距是可以接受的。特斯拉Model 3的尺寸小于小鹏P7，但泊车用时却比P7多了6.8秒，其表现是不如小鹏P7的。
在50次的水平车位泊入测试中，三款产品的平均用时都在40秒左右，比通常的人工侧方位停车用时要短，可见APA在水平车位的泊入表现，要优于人工泊车。三款产品的平均用时长短顺序，与垂直车位的测试结果一样，但相差不太大。
前面2.2章节中提到，揉库次数与泊车用时正相关，实际的测试结果也验证了这一点：三款产品的平均揉库次数，其排序与平均用时的排序一致。实车测试中，最少的揉库次数是1次，最多揉库4次。
在泊入过程的流畅度方面，这三款产品的总体体验都很一般，最大的问题是原地转方向盘，以及泊车过程中存在多次停车调整方向的情况。这给我们的感觉是“过于机械化，不够聪明，对车辆的横纵向综合控制不协调，像是一位科目二的学员，而不像老司机”。并且，原地转方向盘对转向系统部件也有一定的损害。
在用户的舒适度方面，三款产品的体验也一般。虽然纵向的加速和减速都很平稳，但横向的平稳性较差——具体表现为方向盘转动速度过快，幅度过大，非常“猛”，不够“丝滑”。
泊入车位完成后，三款APA产品都能达到比较好的车身位置与姿态，居中度高，与左右或前后车辆的距离适中，并且车身与车位朝向的角度一致，无明显夹角和偏差。
△表6 不同产品泊入车位的能力
综合表6中各项指标的测评结果，我们可以得出以下结论：蔚来ET7泊入车位的能力最强，小鹏P7次之，特斯拉Model 3最弱，但三者的差距不太大，基本都能达到人工泊入车位的水平。
3.4 泊出车位的测评结果
泊出车位的功能，目前并不是所有APA产品都具备，本次测评的三款车型，只有小鹏P7有泊出车位的功能，因此我们不作对比，只考察小鹏P7泊出车位的表现：
（1）必须是使用APA自动泊入车位后下电，再重新上电后，才能使用自动泊出功能；如果是人工泊入到车位，则无法使用自动泊出。
（2）对于垂直车位，系统只将车身泊出一半，即完成自动泊出，车辆交由用户接管。
（3）对于水平车位，系统将车身泊出至与前方车辆平齐的位置，即完成自动泊出。
△图9 自动泊出车位的完成效果
可见，自动泊出车位的功能，其使用的条件苛刻 ，并且垂直车位的泊出效果也不理想，因此使用率不高。对于大部分车位来说，用户完全可以快速人工泊出。
3.5 人机交互的测评结果
APA的人机交互，我们主要从功能的开启方式、界面的显示内容与效果、语音提示的效果等3个方面来评价。
（1）APA的开启方式。
特斯拉Model 3：没有单独的APA功能开关，当车速低于24kph行驶时，就自动实时检测停车位。
小鹏P7：中控屏有APA图标，通过点击图标开启APA功能，开始识别车位；也可以通过语音唤醒APA功能：“你好小P，自动泊车”。
蔚来ET7：与小鹏P7一样，通过中控屏的APA图标开启功能；或语音唤醒APA功能：“Hi NOMI，我要泊车”。
小鹏P7
蔚来ET7
△图10 自动泊车功能图标
（2）识别车位时HMI的显示。
识别车位时，三款产品都会实时显示车辆周边的车位情况，但具体的显示内容和显示效果有所区别。
特斯拉Model 3：不能显示车位线，只显示可以停车的区域，以及停车区域周边的其他车辆或障碍物；停车区域用P标注。
小鹏P7：显示检测到的车位线以及其他车辆或障碍物，最多能同时显示6个可用车位，并会以数字的形式给这些车位编号。但是，车位的编号并不能被记忆，当车辆移动导致可用车位发生变化时，系统又会重新编号，打乱原先的编号，因此用户无法准确判断HMI显示的车位与实际车位的对应关系，体验较差。
蔚来ET7：显示检测到的车位线以及其他车辆或障碍物，最多能同时显示8个可用车位，并同样会以数字的形式给这些车位编号。但蔚来ET7也同样存在车位编号不能记忆的问题。
特斯拉Model3
小鹏P7
蔚来ET7
△图11 识别车位时HMI的显示效果
（3）泊入车位时HMI的显示。
泊入车位时，三款产品都会实时显示车辆泊入过程中，摄像头探测到的周围环境，并在渲染的模型中，显示目标车位和车辆行驶的信息，但具体的显示内容与效果并不相同。
特斯拉Model 3：显示自车即将泊入的车位，但在渲染的模型中不显示车位周围的物体。
小鹏P7：显示自车即将泊入的车位，车位周围的车辆与障碍物；自车的模型中会显示当前车辆的行驶方向。
蔚来ET7：显示自车即将泊入的车位，在渲染的模型中不显示车位周围的物体；在渲染的模型中，显示车辆即将继续行驶的距离，体验很好，用户可以对车辆的下一步动作提前知晓，增加可控感；同时，在环视摄像头形成的俯视图中，蔚来ET7的车体上方会显示当前的档位，告知用户当前处于前进或是后退状态，即D档或是R档。
特斯拉Model 3
小鹏P7
蔚来ET7
△图12 泊入车位时HMI的显示效果
（4）语音提示。
语音提示可以通过声音播报的方式，告知用户当前系统的状态，以及用户需要执行的操作，是提升功能使用体验的一项重要内容。
特斯拉没有任何语音提示，小鹏和蔚来都有语音提示，在识别车位和泊车过程中，告知用户当前自动泊车系统的状态，如泊车开始、泊车完成等。
我们从流畅度、准确度和及时程度这3个方面来主观评价语音提示的效果，结果如表7所示。小鹏和蔚来的语音提示流畅且准确，但蔚来语音提示的实时度差，经常在车辆开始移动后1～2s，才发出语音提示。也就是说，蔚来ET7的语音提示内容经常是1～2s前的状态，而小鹏P7则没有这个问题。
△表7 不同产品的语音提示效果
Part 4：结论
本文从自动泊车的基本原理出发，整理出泊车的场景基本元素和通用化场景库，并提出自动泊车产品的重点评价指标；基于这些评价指标，我们对三款主流的新势力车型的自动泊车产品展开测评，从识别车位、泊入车位、泊出车位、人机交互等几个方面，综合考察三款APA产品的表现。
从我们的测评结果可以看出，蔚来ET7和小鹏P7的自动泊车能力不相上下，考虑到车身尺寸的因素，可以认为蔚来ET7略胜一筹；特斯拉的自动泊车能力则不如蔚来和小鹏。
这样的测评结果，与三款车型的硬件配置也是正相关的：蔚来ET7的超强算力，远大于小鹏P7的30TOPS算力，因此略胜一筹也无可厚非；而特斯拉缺少环视摄像头，仅靠12颗超声波雷达，其效果当然不及蔚来和小鹏的环视与超声波融合方案。不过，我们仍然可以看出，小鹏仅靠30TOPS的算力，就可以在泊车方面和蔚来的1016TOPS算力相媲美，可见小鹏的APA软件和算法水平是非常高的，对算力的使用也很合理。
本次测评，由于场地和时间的限制，我们只对常见的泊车场景进行了重点测评，仍存在一定的局限性，所以结果仅供参考。后续在条件允许的情况下，可以扩展更多的场景元素，去考察APA识别车位的能力；也可以用更多的泊车次数，如1000次甚至更多，去考察APA泊入车位的能力。
本次测评相关的原始数据均有存档，如有感兴趣的同行，欢迎随时交流。
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