传感器故障会对华为海思自动驾驶技术的多传感器融合系统产生多维度影响,但通过系统设计的冗余机制和容错能力,可最大限度降低风险,具体影响及应对逻辑如下:
一、传感器故障对融合系统的直接影响
1、数据缺失或失真,影响环境感知完整性
2、不同传感器承担的感知任务存在差异,单一或部分传感器故障会导致对应维度的数据缺失或失真:
- 若激光雷达故障,会丢失高精度三维点云数据,影响远距离障碍物的距离测量和轮廓识别(尤其在高速场景下对远距离车辆、行人的定位精度下降);
- 若摄像头故障,会失去对交通信号灯、车道线、交通标志的细节识别能力,依赖视觉的语义理解(如行人姿态、车辆类型)会失效;
- 若毫米波雷达故障,在暴雨、大雾等恶劣天气下,对移动目标(如车辆、摩托车)的速度和方位角检测精度会大幅下降;
若超声波雷达故障,会影响低速场景(如泊车、近距离跟车)的近距离障碍物探测,增加碰撞风险。
- 这些数据缺失会导致融合系统无法获取 “完整环境画像”,可能出现局部感知盲区。
1、融合算法精度下降,增加决策不确定性
2、多传感器融合的核心是通过数据互补提升感知鲁棒性,若部分传感器数据不可靠,会直接影响融合算法的输入质量:
- 例如,摄像头因镜头遮挡(如暴雨、灰尘)导致图像模糊时,其输出的目标检测框置信度降低,与雷达数据融合时,可能出现 “误匹配”(如将静止障碍物误判为移动目标);
- 若毫米波雷达受电磁干扰出现虚假目标,融合系统需花费更多算力甄别数据真实性,可能导致决策延迟或误判。
- 极端场景下容错压力增大
- 当多个传感器同时因恶劣环境(如强太阳光直射导致摄像头过曝、暴雨导致毫米波雷达信噪比下降)出现性能衰减时,融合系统的 “数据冗余度” 降低,对算法的容错能力要求更高。若此时遇到复杂场景(如无保护左转、突发横穿行人),可能因感知精度不足导致决策滞后或错误。
二、华为海思融合系统的抗故障设计:降低影响的核心机制
华为通过硬件冗余、算法优化和动态适配策略,弱化传感器故障的影响,保障系统稳定性:
硬件层面:多传感器冗余配置与故障检测
- 物理冗余:关键传感器(如激光雷达、前视摄像头、毫米波雷达)采用多模组冗余设计(例如前向配置双毫米波雷达、双摄像头),单一模组故障时,备用模组可快速接管数据输出,避免核心感知维度完全失效;
- 实时故障诊断:通过传感器自校验(如摄像头帧率检测、雷达回波强度校验)和硬件监控模块,实时监测传感器工作状态,一旦发现故障(如数据中断、精度超出阈值),立即标记数据可靠性等级,触发融合策略调整。
算法层面:动态权重分配与数据可信性评估
- 自适应融合策略:融合系统会根据传感器的实时状态动态调整数据权重。例如,摄像头故障时,提升毫米波雷达和激光雷达在目标检测中的权重;激光雷达故障时,通过双目摄像头的视差计算补充深度信息,并结合毫米波雷达的距离数据修正误差;
- 数据一致性校验:通过多传感器数据交叉验证识别异常值。例如,当摄像头检测到 “静止障碍物” 但雷达未反馈距离数据时,系统会结合历史轨迹和地图数据(如高精地图中的固定障碍物信息)判断是否为误检,避免基于单一不可靠数据做出决策。
功能安全机制:故障降级与紧急应对
- 分级降级策略:根据故障严重程度触发不同级别的功能降级。若仅次要传感器(如侧向超声波雷达)故障,系统可维持高阶自动驾驶功能,但增强对该方向的人工接管提示;若核心传感器(如前向激光雷达 + 主摄像头)同时故障,系统会立即切换至 L2 级辅助驾驶(如仅保持车道居中 + 自适应巡航),并通过声光报警提示驾驶员接管;
- 紧急安全兜底:若融合系统判断感知可靠性低于安全阈值,会激活紧急避险机制,如自动减速至安全车速、开启危险警示灯,直至驾驶员接管,避免因感知失效导致事故。
- 数据驱动优化:通过仿真与实测强化抗故障能力
- 华为通过 “真实道路测试 + 虚拟仿真” 双闭环,大量模拟传感器故障场景(如单目摄像头遮挡、雷达信号丢失、多传感器同步失效等),训练融合算法在极端数据缺失下的鲁棒性。例如,利用 NeRF 技术构建虚拟故障场景,让算法学习 “如何在激光雷达失效时仅用摄像头 + 毫米波雷达完成隧道内跟车”,持续优化故障状态下的感知精度。
三、总结:故障影响可控,冗余设计是核心保障
传感器故障会导致融合系统的感知数据质量下降,增加环境判断的不确定性,但华为海思的多传感器融合系统通过硬件冗余、动态权重分配、实时故障诊断和分级降级策略,将单一或部分传感器故障的影响限制在可控范围内。其核心逻辑是 “不依赖单一传感器,通过多维度数据交叉验证和容错算法,确保系统在故障状态下仍能维持基本安全功能”,最终实现 “传感器可故障,但系统不可失效” 的安全目标。