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两段式端到到自动驾驶系统中,大模型输出什么给到安全监控器,监控器如何判断输出是否安全的?

  • 2026-08-17 18:25:10
两段式端到到自动驾驶系统中,大模型输出什么给到安全监控器,监控器如何判断输出是否安全的?
摘要:E2E 不应该向监控器(仲裁器)直接输出方向盘和油门等控制指令 —— 那样监控器没法判断。标准做法是输出"未来轨迹 + 不确定性",让监控器有充分信息做安全仲裁。E2E 大模型输出"我打算这么走"(轨迹+意图+置信度),监控器用独立感知建立的世界模型,从物理 → 最小安全距离 → 碰撞 → 规则 → 互检 → OOD 七层关卡逐一校验,分级仲裁。

一、E2E 应该输出什么

推荐输出格式:

为什么是轨迹而不是控制量?

  • 轨迹是物理意义明确的"行为意图",可以被几何/物理校验
  • 控制量(方向盘角度)必须结合车辆动力学才能反推行为,监控成本高
  • 轨迹粒度让监控器能预判 3-8 秒后的风险

二、监控器的安全判断逻辑

监控器像驾校教练坐在副驾——他不需要懂学员怎么开,但他要能判断"这个动作会不会出事"。

前提:监控器必须有独立感知

监控器不能信任 E2E 大模型的感知,否则 E2E 把货车看成天空,监控器也会被骗。所以监控器要有自己独立的感知通道(通常是传统模块化的检测+跟踪+预测)。


第 1 层:物理可行性检查

直接边界检查,毫秒级完成:

判断量
典型阈值(参考值)
纵向加速度
-10 ~ +4 m/s²
横向加速度
≤ 4 m/s²(舒适)/ 8 m/s²(极限)
纵向 Jerk(加速度变化率)
≤ 5 m/s³
转向角速度
≤ 0.5 rad/s
速度
≤ 道路限速 + 缓冲

→ 任何一项越界,直接拒绝。


第 2 层:运动学一致性

  • 轨迹是否光滑连续?相邻点不能"瞬移"
  • 是否符合车辆动力学(自行车模型)?阿克曼几何能不能跟得上?
  • 时间戳是否合理?

第 3 层:安全包络检查

监控器监控 E2E 大模型输出的未来 8 秒轨迹,检查每一时刻自车与所有交通参与者的距离是否 ≥ 最小安全距离。任意时刻违反 → 不安全。


第 4 层:碰撞前向仿真(TTC 检查)

  • 用独立感知预测其他车辆/行人未来 8 秒的轨迹(多假设:常速、常转向、紧急刹车等)
  • 把 E2E 自车轨迹叠加上去
  • 计算 TTC(Time to Collision)
  • 阈值:TTC < 1.5s 报警,TTC < 0.7s 紧急接管

第 5 层:交通规则合规

机器可读的规则引擎检查:

  • 红灯时轨迹是否越过停止线
  • 是否在禁止变道区变道
  • 是否压实线、逆行、超速
  • 路权判断(让行规则)

→ 这一层需要高精地图 + 信号灯独立识别。


第 6 层:与兜底规划器对比(互检)

  • 兜底规划器(传统规则方案)计算算一条保守安全轨迹
  • 监控器对比 E2E 轨迹 vs 兜底轨迹的"差异"
  • 差异过大(比如横向偏移 > 1m,或减速命令相差 > 2m/s²)→ 警示

类似两个医生独立诊断,结论分歧太大就要复议。


第 7 层:OOD / 不确定性检查

OOD = Out-of-Distribution,模型没有学过的东西

  • E2E 输出的置信度低于阈值 → 不信任
  • 当前场景的 OOD 分数高(罕见场景)→ 降级
  • 多帧不一致(轨迹剧烈跳变)→ 不信任

三、监控器的最终仲裁

监控器不是只有"通过/拒绝"两态,而是分级响应:

仲裁(参考)
触发条件(参考)
动作(参考)
✅ PASS
全部 7 层通过
执行 E2E 轨迹
⚠️ MODIFY
物理略越界 / 速度偏快
裁剪轨迹(限速、限加速度)
🟡 DEGRADE
最小安全距离边缘 / 置信度低
切换 E2E 的次优轨迹(候选 #2)
🔴 TAKEOVER
最小安全距离违反 / TTC 危险
切换兜底规划器
🚨 MRM/MRC
兜底也搞不定
最小风险策略紧急刹停/靠边

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