[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號(hào)]在自動(dòng)駕駛技術(shù)中，“時(shí)序”是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的詞匯，時(shí)序是指系統(tǒng)在處理數(shù)據(jù)時(shí)，不僅關(guān)注當(dāng)前的瞬時(shí)狀態(tài)，還能夠整合歷史信息并預(yù)測未來走勢的能力。

這種能力類似于人類的記憶與預(yù)判，當(dāng)我們看到一個(gè)球滾向路中央，我們不會(huì)把它當(dāng)成一個(gè)靜止的圓點(diǎn)，而是會(huì)根據(jù)它過去幾秒的軌跡，本能地意識(shí)到后續(xù)可能有一個(gè)孩子跑出來。

在機(jī)器的邏輯中，時(shí)序就是將這種對(duì)時(shí)間的感知轉(zhuǎn)化為算法可以處理的數(shù)學(xué)向量，確保感知、預(yù)測和規(guī)劃各個(gè)環(huán)節(jié)在時(shí)間軸上保持嚴(yán)密的邏輯一致性。

從靜態(tài)切片到動(dòng)態(tài)流動(dòng)的感知演進(jìn)

早期的自動(dòng)駕駛算法大多基于單幀圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測。這種方式在處理靜態(tài)物體時(shí)表現(xiàn)尚可，但在動(dòng)態(tài)環(huán)境下卻存在天然的缺陷。

如果系統(tǒng)只看當(dāng)下的“照片”，它很難準(zhǔn)確區(qū)分路邊停放的車輛與正在等紅燈的車輛，因?yàn)閺膯螏曈X特征上看，它們可能是完全一致的。

引入時(shí)序信息后，感知模塊開始從“看照片”轉(zhuǎn)向“看視頻”。系統(tǒng)會(huì)維護(hù)一個(gè)歷史特征隊(duì)列，記錄周圍物體在過去一段時(shí)間內(nèi)的位置、速度和姿態(tài)變化。通過對(duì)比相鄰幀之間的位移，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出物體的速度和加速度。

圖片源自：網(wǎng)絡(luò)

這種基于時(shí)間的連續(xù)觀察，能夠有效濾除傳感器的瞬間噪聲，避免物體在屏幕上由于算法波動(dòng)而頻繁閃爍或消失。

在復(fù)雜的城市路段，遮擋是感知系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。一輛正在橫穿馬路的自行車可能被路邊的大型公交車擋住幾秒鐘。在純單幀感知模式下，自行車一旦被遮擋，系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為它消失了，這可能導(dǎo)致車輛在公交車前移后反應(yīng)不及。

而像是采用鳥瞰圖（BEV）架構(gòu)算法的具備時(shí)序建模能力的系統(tǒng)，可以將歷史觀測到的特征存儲(chǔ)在“記憶”空間中。即使當(dāng)前時(shí)刻物體不可見，模型也可以利用之前的特征進(jìn)行位置推演，在內(nèi)部視圖中維持該物體的存在感。

通過這種時(shí)空特征的深度融合，系統(tǒng)不僅能“看到”現(xiàn)在，還能“記住”過去，從而在感知層面上實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的補(bǔ)全。

時(shí)序作為連接感知與規(guī)劃的邏輯橋梁

感知解決的是環(huán)境認(rèn)知問題，而時(shí)序則是為其后續(xù)的軌跡預(yù)測和決策規(guī)劃提供必要的輸入。軌跡預(yù)測本質(zhì)上是一個(gè)從“過去”推演“未來”的過程。通過分析障礙物在過去3到5秒的運(yùn)動(dòng)模式，預(yù)測模塊可以生成多條可能的未來行駛路徑及其概率分布。

這種未來的“想象”對(duì)于安全駕駛至關(guān)重要。如果沒有時(shí)序信息，規(guī)劃模塊只能基于當(dāng)前瞬間的靜態(tài)快照做決策，這這就像在高速公路上閉著眼睛開車，只能偶爾睜眼看一瞬，必然會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)遲鈍或動(dòng)作突兀。

在實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)測模塊會(huì)對(duì)時(shí)間進(jìn)行分層處理。短期預(yù)測關(guān)注物體的物理約束，而中長期預(yù)測則會(huì)結(jié)合道路語義和主體交互。這種基于時(shí)序的因果推理，使得自動(dòng)駕駛車輛能夠提前布局。

例如，當(dāng)系統(tǒng)預(yù)測到前方車輛可能減速時(shí)，本車可以平順地釋放油門而不是等到距離過近時(shí)才猛踩剎車。時(shí)序在此處的作用是確保決策的“前瞻性”，讓車輛的行駛質(zhì)感更接近經(jīng)驗(yàn)豐富的人類司機(jī)。

為了保證這種前瞻性決策的連貫性，系統(tǒng)在規(guī)劃路徑時(shí)還需要考慮時(shí)間維度的平滑約束。這意味著車輛的軌跡方程不僅要保證坐標(biāo)連續(xù)，還要保證速度（一階導(dǎo)數(shù)）和加速度（二階導(dǎo)數(shù)）在時(shí)間軸上是連續(xù)可導(dǎo)的。

如果規(guī)劃算法在每一毫秒都獨(dú)立產(chǎn)生一個(gè)最優(yōu)解而不參考前一時(shí)刻的指令，車輛就會(huì)出現(xiàn)左右擺動(dòng)或頻繁顛簸的現(xiàn)象。

通過引入時(shí)序上的邏輯一致性，系統(tǒng)能夠確保當(dāng)前的動(dòng)作是過去意圖的延續(xù)，并服務(wù)于未來的目標(biāo)，這種時(shí)間上的整體性是實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛穩(wěn)健運(yùn)行的核心要素。

系統(tǒng)架構(gòu)中的時(shí)間同步與確定性保障

在底層的工程實(shí)現(xiàn)中，時(shí)序表現(xiàn)為對(duì)數(shù)據(jù)流采集和處理頻率的精確控制。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)集成了一系列異構(gòu)傳感器，攝像頭的采樣頻率一般是30Hz（每秒30幀），而激光雷達(dá)可能是10Hz或20Hz。

如果系統(tǒng)無法將這些頻率不同、產(chǎn)生時(shí)刻不同的數(shù)據(jù)對(duì)齊，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的認(rèn)知偏差。如在車速為120km/h的情況下，車輛每毫秒行駛約0.033米，如果傳感器之間存在100毫秒的同步誤差，系統(tǒng)計(jì)算出的障礙物位置就會(huì)產(chǎn)生3.3米的偏移，這在高速行駛中是不可接受的。

為了消除這種偏移，硬件架構(gòu)中引入了全局統(tǒng)一時(shí)鐘和時(shí)間戳機(jī)制。每個(gè)數(shù)據(jù)包在產(chǎn)生的一瞬間都會(huì)被貼上一個(gè)精確的時(shí)間標(biāo)簽。系統(tǒng)通過精密時(shí)間協(xié)議（PTP）確保所有處理器和傳感器都在同一個(gè)節(jié)拍下工作。

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在進(jìn)行多模態(tài)融合時(shí)，算法會(huì)根據(jù)時(shí)間戳從緩存隊(duì)列中檢索最接近的數(shù)據(jù)對(duì)，并利用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到當(dāng)前的時(shí)間坐標(biāo)系下。這種對(duì)“毫秒級(jí)”時(shí)序的極致追求，是感知精度從理論走向?qū)嵻嚨募夹g(shù)前提。

在軟件執(zhí)行層面，時(shí)序還涉及到計(jì)算鏈路的延遲管理。

一個(gè)完整的自動(dòng)駕駛閉環(huán)流程包括傳感器觸發(fā)、數(shù)據(jù)傳輸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理、決策生成以及執(zhí)行器響應(yīng)等。每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生一定的耗時(shí)。如果系統(tǒng)在處理過程中出現(xiàn)了邏輯上的時(shí)序錯(cuò)亂，系統(tǒng)就會(huì)失去對(duì)車輛的有效控制。

因此，現(xiàn)階段的自動(dòng)駕駛架構(gòu)會(huì)采用確定性的調(diào)度策略，確保關(guān)鍵任務(wù)在固定的時(shí)間窗口內(nèi)完成。這種像節(jié)拍器一樣的穩(wěn)定運(yùn)行，為整個(gè)系統(tǒng)提供了功能安全層面的保障，使其能夠應(yīng)對(duì)各種極端突發(fā)狀況。

時(shí)序未來發(fā)展路徑？

隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，時(shí)序信息的應(yīng)用也將從“短時(shí)緩存”向“長時(shí)記憶”跨越。

目前主流的感知框架主要利用過去幾秒的數(shù)據(jù)來增強(qiáng)當(dāng)前的識(shí)別效果，而未來的方向則是構(gòu)建城市級(jí)的長時(shí)先驗(yàn)。這意味著當(dāng)車輛第二次經(jīng)過同一條街道時(shí)，它能夠回憶起之前的觀察結(jié)果。這種將歷史觀測轉(zhuǎn)化為知識(shí)儲(chǔ)備的能力，能夠顯著降低在線感知的難度，提升系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的表現(xiàn)。

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在端到端（End-to-End）的技術(shù)架構(gòu)中，時(shí)序處理變得更加集成化。系統(tǒng)不再人為地切分感知和預(yù)測，而是通過一個(gè)統(tǒng)一的深度學(xué)習(xí)模型，將連續(xù)的圖像序列直接轉(zhuǎn)化為駕駛軌跡。

在這種模式下，模型會(huì)自動(dòng)學(xué)習(xí)到時(shí)間維度的特征，通過引入多步預(yù)測和時(shí)序反饋機(jī)制，端到端模型能夠模擬出車輛在未來不同動(dòng)作下的場景演變，從而在無數(shù)種可能的未來中篩選出最安全、最高效的一條。

最后的話

時(shí)序是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)從“機(jī)械反應(yīng)”走向“智能理解”的必經(jīng)之路。它不僅解決了感知層面的遮擋和抖動(dòng)問題，還為預(yù)測和規(guī)劃注入了預(yù)判能力，并在硬件底層提供了嚴(yán)絲合縫的同步保障。

對(duì)時(shí)序信息的深度挖掘和精密管理，不僅提升了自動(dòng)駕駛的安全性，更賦予了機(jī)器像人類一樣的駕駛智慧和從容。在未來的技術(shù)迭代中，如何更高效地存儲(chǔ)、索引和利用海量的時(shí)序數(shù)據(jù)，將成為決定自動(dòng)駕駛系統(tǒng)智能化上限的關(guān)鍵命題。

審核編輯 黃宇