蔚来NIO全新的自动驾驶系统NAD解析

美丽的冬天

​“2021年1月9日，2020蔚来日（NIO Day 2020）在成都举行，蔚来首款自动驾驶车型，智能电动旗舰轿车ET7正式发布。”
蔚来NIO ET7搭载最新的蔚来自动驾驶技术，基于NIO Aquila蔚来超感系统、NIO Adam蔚来超算平台等，将逐步实现高速、城区、停车、加电等场景下轻松安全的点到点自动驾驶体验。



NIO ET7

ET7补贴前起售价44.8万元，BaaS方案补贴前起售价37.8万元；首发版补贴前售价52.6万元，BaaS方案补贴前售价39.8万元，即日起于蔚来App开放预订，预计在2022年一季度开启交付。





NIO ET7售价

ET7全系标配NAD 19项安全与驾驶辅助功能，NAD的完整功能将采用“按月开通、按月付费”的服务订阅模式，即ADaaS（AD as a Service）。
蔚来将全新的自动驾驶系统命名为NAD，即NIOAutonomousDriving。



NIO ET7 NAD

而在目前已量产的蔚来车型（ES6/ES8/EC6）上，蔚来的智能驾驶辅助系统为NIO Pilot，仍属于自动辅助驾驶系统。
而NAD相比于Pilot，不管是从硬件传感器配置及控制器配置，到软件功能实现，都有很大的不同和本质的飞跃。
但注意到蔚来NIO NAD的声明：

• 蔚来自动驾驶系统仅为辅助驾驶之目的而设计，不能完全替代驾驶员的操控，不能完全应对交通、天气和路况可能出现的所有情形；
  
• 驾驶员需时刻保持必要的注意义务，并根据周边环境及时予以干预或接管；
  
• 在交通情况复杂、天气恶劣、特殊路况等情形下需慎重选择使用。
  

带着这样的大前提，我们来介绍一下蔚来NIO全新的自动驾驶系统。
01 NIO NAD AQUILA超感知系统
蔚来将全新的感知系统命名为AQUILA超感知系统，配备33个高性能感知硬件。
而鉴于增加了这么多的传感器，ET7在外造型设计上也独创性的将车顶作为了部分传感器的布置区域。
往常我们会经常见到很多自动驾驶路试车辆车顶会有很多外加的传感器设备，最为瞩目的肯定是激光雷达。但是那只是在测试车上，毕竟在功能开发前期，传感器的布置与整车的造型并没有极大化的融合。
但是ET7作为一款量产的轿车，确实得花很多心思在既要满足造型的需求，又要满足功能的实现。所以蔚来将ET7上的传感感知布置称为“瞭望塔式”传感器布局，如下图所示。



NIO ET7瞭望塔式传感器布局

左侧及右侧均为摄像头，中间部位则布置了一个激光雷达。特斯拉Tesla Autopilot则布置在左右B柱上，相对来讲可完全融入到车身，从外观上不会有任何凸起。但因为NIO NAD系统配置了一个激光雷达，可能造型设计时也考虑了与中间激光雷达的整体设计布置效果。

可能很多人第一眼看到这样的布置，立马会想到“小龙人”主题曲里的歌词“我头上有犄角，我身后有尾巴”。恰好，在车顶靠近后玻璃的区域，ET7还布置了一个后向摄像头，代替了原来鲨鱼鳍天线的位置。



NIO ET7车顶后向摄像头

对于这样的车顶部造型设计，想必消费者也需要一段时间才能适应。而对于工程实现来说，这样的视线可以有效的越过遮挡，特别是城市复杂交通场景，能有效减少盲区，提升安全性。只不过是需要工程设计与造型设计寻求最佳的平衡，以满足两方不同的需求。

同时，ET7在两边翼子板也各增加了一个摄像头，布置方式与特斯拉Tesla Autopilot类似，而这样的设计也越来越多的被应用到新的车型上。





NIO ET7翼子板侧向摄像头

其他的传感器布置则和ES6/ES8/EC6的车身传感器布置一致，在这里就不再一一赘述。NIO NAD系统多达11个摄像头传感器，每秒产生的图像数据可达到8GB，这无疑对数据处理能力的要求变得非常高，后面会介绍处理器系统。
这次的ET7 NAD传感布局，涵盖了车身周围360°的区域，不仅如此，同一个区域至少会有2种传感器识别范围的覆盖，向车辆正前方，包含激光雷达、摄像头、毫米波雷达等3种传感器的三重识别范围覆盖。
对比NIO Pilot如下表所示：

传感器	数量	NIO NAD	NIO Pilot
前向摄像头	1	✔	✔
前向车顶摄像头	2	✔	×
侧向摄像头	2	✔	×
后向摄像头	1	✔	×
激光雷达	1	✔	×
前向毫米波雷达	1	✔	✔
侧向毫米波雷达	4	✔	✔
环视摄像头	4	✔	✔
超声波雷达	12	✔	✔
高精度定位单元	2	✔	×
车路协同感知	1	✔	×
增强主驾感知	1	✔	×

（1）增加激光雷达，可以提高前向区域的识别准确性和安全性，对于部分毫米波雷达和摄像头无法感知的场景，如夜间高速行驶、黑暗路面有深色物体、强光炫目、道路井盖遗失、图像算法未能识别的特殊物体等，高精度、超远距的激光雷达不可或缺，很好的补充了感知识别能力。同时，前向区域具备三重感知冗余，提供更加安全的感知识别结果。
但目前激光雷达供应商中，除法雷奥之外，再无已量产的产品，大部分仍处于研发中，蔚来选的这家激光雷达几时能够量产，是否能够满足ET7的量产时间也未可知。
（2）增加侧向及后向摄像头，可以覆盖车周围360°范围，有效解决上一代系统中毫米波雷达无法准确识别物体类型的问题，同时，可以与毫米波雷达形成互相冗余校核，以便更加安全的提供感知识别结果，为行驶策略提供准确的依据。
（3）增加高精度定位单元，提供当前车辆准确的位置信息，一方面，可以作为电子围栏，以便约束自动驾驶功能开启的范围，以保证系统可以在被验证过的区域运行，另一方面，配合高精度地图，可以为车辆提供更加详细丰富准确的周边道路信息，以便NAD可以实现更加安全的行驶策略。
（4）增加车路协同感知，即常说的“V2X”系统，为以后车联万物做准备。
（5）增强主驾感知，在自动驾驶过程中，NAD系统需要实时监控驾驶员状态，以便驾驶员能够及时接管汽车。
（6）传感感知冗余设计，车辆周围同一区域至少有两种传感器识别，从而保证在单个传感器失效时，另一个传感器仍可以工作，以保证在紧急情况车辆不至于“抓瞎”，并协助车辆进行安全策略的实行。
但如此“豪华”的传感配置，让NIO ET7的传感感知系统成为了各车型中配置最丰富和最全面的系统。这也契合2021年NIO Day的主题，ready for tomorrow。



NIO ET7 AQUILA感知系统

目前ET7全系标配这些硬件系统，为后续OTA升级实现NAD所有的功能做准备。



NIO ET7 标配NAD硬件系统

02 NIO NAD ADAM超算平台
从上一章节NIO超感系统来看，配置了那么多摄像头，每秒产生的图像数据可达到8GB。可见，需要对应强大算力的数据处理器才能与之匹配。
而蔚来则也毫不吝啬，为NAD配备了功能强大、算力丰富的ADAM控制器。这块控制器搭载了4颗NVIDIA DRIVE Orin芯片，算力则高达1016Tops。在各大电动新势力不断推出高算力控制器之后，蔚来的ADAM控制器则将这一最强算力控制器祭出，足见蔚来后续自动驾驶开发的决心和重视。



NIO NAD ADAM控制器

甚至但从算力来看，ADAM的1016Tops已经超过特斯拉Tesla FSD HW3.0的144Tops太多。当然我们不能但从芯片算力来较高下，毕竟这是软件、硬件、算法、架构设计、冗余设计、安全设计等多重因素的结合体。
而且算力的提高，不可避免带来的是成本、安全、功耗等问题，而蔚来选择如此高的算力的芯片集成，也需要大量的工程验证才能保证顺利的量产落地。其预计2022年量产ET7，但是到时候未必能够顺利量产ADAM，但不管怎么样，蔚来已经在高算力的布局，我们也只能拭目以待。
但是从芯片算力来看，起码ADAM控制器可以为后续多次的自动驾驶软件升级提供硬件条件，从而让更多的现阶段车主使用几年后的自动驾驶服务提供了可能。
硬件先行的方式，又一次被用在了新能源电动汽车车型上。而未来，会有更多的类似的产品方案。



NIO NAD ADAM控制器内部芯片布局

分布在ADAM内的四颗Orin芯片，则被赋予了不同的角色。

• 主控芯片：通过两颗主控芯片，实现NAD的全栈计算，包括多方案相互校验的感知、多源组合定位、多模态预测和决策。充足的算力，使得NAD在处理复杂交通场景时，算的更多，算的更准，算的更快。
  

NAD ADAM 主控芯片

• 实时冗余：独立的冗余备份芯片，任何一个主芯片失效，NAD都能确保安全，不仅如此，整个超算平台的电源、影像和主控系统，全都是热备份的冗余设计。
  
• 群体智能与个性训练专用SOC：可以大大加快NAD的总体进化速度，同时又可以针对每个用户的用车环境，进行个性化本地训练，确保每个用户自动驾驶体验更好。
  

四颗芯片，各司其职，也要互相协作，以保证系统的安全，毕竟在大数据量运算时，系统出错宕机的概率也会增加。
03 NIO NAD可以辅助我们做什么？
1、NAD标配安全与驾驶辅助功能



NAD标配的驾驶辅助功能

从配置表来看，大部分属于预警类，涉及到车辆控制的功能则包括：ACC自适应巡航、APA自动泊车，在上一篇文章已对各功能有详细说明，可参考。
这里面有几项新增的功能：
驾驶员紧急辅助EDA、紧急车道保持ELK
以上两个功能都属于在紧急情况下，系统辅助驾驶员并提供适当的转向助力，帮助驾驶员驶离危险工况。其中的典型工况包括：
EDA，相邻车道车辆突然压线行驶，驾驶员驾驶车辆避让不及，系统判断后输出一个转向控制力，辅助驾驶员避让障碍物；
ELK，如在正常人工驾驶时，驾驶员驾驶车辆有冲出车道并与对象来车碰撞的危险时，系统判断后，会主动输出一个转向控制力，辅助车辆行驶回正常的车道内，避免碰撞的危险等。或者车辆有冲向路边时，辅助车辆行驶回正常的车道内。
换电站自动泊车PSAP
这个是APA功能的延伸，目前蔚来的换电站已经越来越多，而换电的需求也会越来越多，刚刚NIO Day也发布了第二代换电站。其中一项端云结合更智能的说明里就包括了车辆自动泊入换电站，从而可以实现无人值守、用户车内一键自助换电的功能。



NIO第二代换电站自动泊入

2、NAD完整功能服务订阅，680RMB/月
与上一代Pilot相比，这一次的NAD全功能的开通方式发生了变换。上一代是用户需花费39000RMB一次性开通便可一直使用。
而ET7的NAD则采取了服务订阅的模式，也就是说采用按月开通，按月付费。这很类似我们现在常用的一些会员服务形式，而蔚来采取这样的策略，无疑是想将自动驾驶软件的附加值提升，从而增加卖车卖软件带来的增值服务和价值。长期来看对车企的收入会有明显的提升，但是用户得按月不停的续费。
当然一方面，这种方式对蔚来来说是很好的，另一方面，对于用户来说，确实也可以享用到更新的技术，这在以前的一锤子买卖中无法实现，总会觉得买了车之后车就一直在贬值。
但此种种，也要建立在蔚来NAD提供的功能服务，能够满足大部分用户的需求，且能够带来更多的好的体验，才能有不断的用户为其买单。



NAD完整功能服务订阅

NAD完整功能包括了：
NAD辅助驾驶，包含NOP领航辅助、ALC转向灯控制变道、Pilot自动辅助驾驶等，属于上一代NIO Pilot的功能，可参考之前文章。

NIO Pilot

NAD自动驾驶，覆盖部分城区道路、封闭高速道路的自动驾驶体验，因目前NIO并未释放具体的功能详细定义，我们猜测NAD自动驾驶功能应该是具备L3+层级自动驾驶能力，即驾驶员可以脱手hands off，但是需实时关注行驶路况，以便能够在紧急情况及时接管车辆。
NAD低速及泊车自动驾驶，支持停车场内的全自动领航泊车入位、遥控泊车、远程召唤（可参考之前Tesla autopilot文章）及窄路通行、倒车等体验。

Tesla autopilot

对于上述NAD辅助驾驶和自动驾驶，蔚来作为一个整包，不免会有些冲突，但想必蔚来有以下几种考虑：

• 在NAD自动驾驶尚未OTA发布时：用户仍可以开通辅助驾驶功能使用；
  
• 在NAD自动驾驶OTA发布后：因为我们前面介绍过ET7配备了高精度定位和地图，那系统可以检测当前车辆处于哪个位置哪段道路，从而可以判断当前路段是否满足开启的条件，若不能，则当前路段可能要降级到辅助驾驶，即驾驶员需实时监控车辆，并将双手扶在方向盘上，以便随时接管。
  

同时，ET7宣称在整车平台也有全冗余设计，包括核心控制器供电通讯冗余、转向系统控制冗余、驻车制动冗余、双电机动力冗余。
从目前的信息看，从超感系统→超算平台→整车平台，均有冗余设计，所谓冗余设计，即系统具备一套备份系统，当主系统出现故障时，备份系统可以启动并持续运行，从而保证车辆在出现故障的时候，还能继续运行，并辅助车辆行驶至安全的区域。
但目前暂未有相关功能的详细定义信息，在文章一开头，我们就提到蔚来对NAD的声明，驾驶员需时刻保持必要的注意义务，并根据周边环境及时予以干预或接管。
也就是说，上述的NAD功能还是建立在驾驶员作为最终安全备份的基础上设计功能和系统。所以，这与现在各家车企争相宣布自家即将在xx年量产L3/L4系统一样，系统硬件具备了这个能力，但是软件层面目前均是未知。
这也算是蔚来NIO立的新年FLAG吧，我们也会持续关注其产品动向，待到那时再来看蔚来是否能把现在立的FLAG给实现了。
04 NIO NAD小结
蔚来今年NIO Day的主题是NIO Ready For Tomorrow，遥想去年的NIO Day时，蔚来还在为生存苦苦寻求融资，但是2020年整年的销量，为蔚来提供了一剂强心剂，蔚来也开始畅想未来。
而这畅想的未来中，对于自动驾驶，目前NAD能做的也已经将行业里面可能存在的一套较为完整的可量产落地的产品提前布局了，作为硬件先行的践行者，蔚来的NAD系统也是ready for tomorrow了。
但是所说的自动驾驶功能要何时才能实现，那我们也不得不与NIO一起，wait for tomorrow了。
希望蔚来的NAD系统量产顺利。
<hr/>

微信公众号：XS实验室，X_Sci_Tech。

赵伟俊

貌似表格有错误，pilot有7个摄像头，3个前视，4个环视

水润万物

你好，ET7一共有12个摄像头，1个是在车内+4个环视+3个前视+3个侧后视+1个行车记录

热心市民李太太

这么强,支持楼主，佩服