冗余的惯性测量系统能够帮助车辆准确地追踪它的行驶轨迹。主惯性测量系统、冗余惯性测量系统相互反复核对，并在其中一个系统检测到故障时由另一个系统执行车辆定位。
数据记录和事故后的行为
Waymo自动驾驶技术永远不会停止进步。Waymo有一个强大系统来收集和分析现有上路车辆所产生的数据。对从一辆车中学习到的任何有用经验，我们会同时体现在整个车队中。
Waymo的系统能够检测到碰撞的发生，并将自动通知Waymo后台运营中心，在那里我们训练有素的专家可以启动碰撞后响应程序，包括与执法人员和急救人员进行沟通，并派人员到现场。我们的运营中心也有乘客支持专家，他们可以通过车载音响系统直接与乘客沟通。
在碰撞发生后，我们可以分析所有可用的数据，包括视频和其他传感器数据，以评估可能导致这一事故的原因。同时，我们可以做出任何适当的软件更改，并相应地升级车队中每辆车。任何影响车辆安全的隐患都会被修复，同时在车辆升级前我们会进行安全测试。
自动驾驶车辆的网络安全
Waymo已经开发了一个健全的识别、划分优先级并降低网络安全威胁的流程。我们的安全实践是建立在谷歌的安全流程基础之上，遵循NHTSA及Auto-ISAC发布的指导策略。
为了进一步提升网络安全性，Waymo还加入了Auto-ISAC，这是一项旨在加强全球汽车行业网络安全意识和协作的行业行动计划。
如何建立自动驾驶车使用的地图
在自动驾驶车辆上路前，我们的地图团队会首先使用测试车辆的传感器来创建高度详细的3D地图。这些地图不同于基本的卫星图像或在线地图。
相反，Waymo的地图给汽车提供了对于物理环境的深刻理解：道路类型、道路的距离、尺寸和其他地貌特征。
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我们使用这些数据并添加凸显的信息，包括交通控制信息，如人行横道的长度、红绿灯的位置、相关标识等。
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通过安装在车上的地图，Waymo的系统会重点关注环境动态变化的部分，如其他道路使用者。我们的系统交叉引用实时传感器数据和车载3D地图以检测道路变化。
如果一个道路的变化被检测（如前方发生碰撞导致一个十字路口拥堵），我们的汽车可以在设计运行环境内对路径进行重新规划，并通知后台运营中心，让其他车辆可以避免在该地区行驶。
在这种情况下，地图不仅作为参考点添加到我们的软件，同时也向系统提供重要的信息反馈。这些详细的自定义地图提供了对每个行驶位置的全面的理解。再加上我们对于系统的的深入了解，Waymo能够确保车辆只在设计运行环境内使用。
Waymo实现安全的方法
1. 构建可验证的软件和系统
2. 对通信进行加密和验证
3. 为关键系统构建冗余的安全措施
4. 限制关键系统之间的通信
5. 提供及时的软件更新
6. 对安全威胁建模并优先考虑
我们从实体车辆的内部和外部对自动驾驶系统的所有潜在安全访问点进行了全面审查，并采取措施限制这些接入点的数量和功能。
这首先要与我们的汽车厂商合作伙伴合作，以确定和减轻基础车辆的漏洞。我们在软件设计和汽车设计过程中充分考虑已知的威胁，以确保我们的系统和车辆设计能够对抗这些威胁。
新软件版本需通过同行评审和验证过程。我们的风险分析和风险评估过程旨在识别和降低这些风险，包括那些与网络安全有关的风险。在Waymo的设计中，安全性至关重要，如转向、制动、控制器与外界通信隔离。
我们同时也考虑无线通信的安全。Waymo的车辆不依赖于一个固定的连接来保持安全性。在路上行驶时,所有的车辆和Waymo的通信（如：冗余的连接）会加密，包括那些Waymo运营支持人员和乘客的通信。车辆可以同我们的运营中心通信以收集更多的路况信息, 而同时我们的车辆在实时执行驾驶任务。
这些保护措施有助于防止那些对自动驾驶汽车有物理访问权限的人，包括乘客和附近的恶意者。我们有不同的机制来观察异常行为和内部机制来分析这些事件。
如果我们意识到有人试图破坏车辆安全性，Waymo将会触发公司级别的事件响应程序，包括评估、遏制、恢复和补救。
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三、测试及验证方法：确保车辆的性能与安全
Waymo的技术经过了广泛测试，包括公开道路，封闭道路和模拟等，这使得系统的每个部分在运行时都有效，可靠和安全。
Waymo自动驾驶汽车由三个主要子系统组成，它们都经过了严格的测试：
车辆本身，由OEM认证；内部硬件，包括传感器和计算机；自动驾驶软件，用于做出驾驶决策。
上述子系统组合成全自动驾驶车辆，然后作进一步测试和验证。对硬件和软件进行整体测试，可以确保自动驾驶车辆符合我们为系统设定的所有安全要求。
车辆安全
Waymo目前的自动驾驶汽车，是由2017年款的克莱斯勒Pacifica混合动力Minivan改装的，加入了自动驾驶系统。这些改装的车辆通过了菲亚特克莱斯勒（FCA）的认证，符合所有适用的联邦机动车辆安全标准（FMVSS）。
自动驾驶硬件测试
在FCA和Waymo的技术合作中，Waymo的自动驾驶系统（包括传感器和硬件）与FCA提供的改装的Pacifica Minivan进行了整合。
为了保证两者整合的效果，Waymo在FCA的测试的基础上，还进行了数千次额外测试。这些测试包括了私人测试场景，实验室和模拟等情景，可以评估车辆的每个安全功能，比如制动器、转向，以及锁、前灯和门等物理控制。
通过测试，我们可以确保车辆在手动模式，自动驾驶模式（有测试司机在方向盘后）和全自动驾驶模式（车辆中没有人）的安全。总得来说，测试的目的是保证加入自动驾驶系统后车辆能安全运行。
自动驾驶软件测试
与硬件一样，自动驾驶软件也遵循“安全设计（Safety by Design）”的原则。Waymo严格测试了软件的各个组件，包括感知、行为预测和规划以及整体软件。
我们的技术会不断学习和提高。软件的每一次更新都经历了严格的发布过程。每个更新都会经过模拟测试，封闭路段测试和公共道路测试。
模拟测试
在模拟中，我们会严格测试任何修改和更新，然后再部署到车辆中。我们还找出了车辆在公共道路上遇到的最具挑战性的情况，并将其数字化为虚拟场景，供自动驾驶软件在模拟中练习。
封闭路段测试
新软件会首先推送到少数几辆车，以便有经验的驾驶员在私人场地中测试。我们可以在不同的车辆上使用不同版本的软件，从而测试新的或特定的功能。
现实世界测试
一旦确认软件如预期一样良好，我们就开始在公共道路上测试。开始会很小心，在自动驾驶车可以安全且持续按预定路线行驶后，才会将软件更新推送到整个车队。在公共道路上行驶的距离越多，就越能监控和评估软件的性能。
随着驾驶里程的增长，我们会进一步完善驾驶体验和更新软件。这种持续的反馈过程使我们对系统建立了信心，也让车辆能达到SAE Level 4级的自动驾驶水平。
模拟器：虚拟世界帮助车辆学习高级的现实世界驾驶技巧
Waymo的模拟器可以在每个新软件版本里回放我们在真实世界里驾驶的数据，还可以针对我们的软件构建全新的现实虚拟场景进行测试。
每天有多达25000辆虚拟的Waymo无人车在模拟器中驾驶高达八百万英里的里程，来巩固已有的技能和测试新商务技能，从而帮助车辆安全地在现实世界中驾驶。
举个例子：有一个左转黄灯在亚利桑那州梅萨的南隆摩街和西南大街的拐角处闪着。 这种类型的路口对于人类和无人车来说都是棘手的，因为司机在进入五个方向的路口后，要在车流里找到缝隙通过。 过早左转可能会造成危险，太晚转弯可能会阻碍交通。
模拟器能够让我们有很多次机会练习这种单一情况来精通一个技能。
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模拟器如何工作
第一步：从视觉世界开始
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我们可以重建一个非常详细的虚拟现实版本东部山谷
我们用强大的定制传感器套件构建了具有相同的尺寸、车道线、路肩和交通信号灯的虚拟路口。
在模拟器中，我们可以专注于最具挑战性的路口而不是单一的高速公路，比如闪着黄灯的左转路口、犯错的司机和不按规则出牌的自行车。
第二步：驾驶、驾驶、再驾驶
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在模拟器里，我们可以让车队中不同的车辆在相同的驾驶条件下通过同一个路口很多次。 如上图，我们正在模拟自动驾驶汽车通过的一个路口。
随着这个闪黄色的左转路口在虚拟世界中被数字化，我们的软件可以练习这个场景数千次。 每当我们更新软件时，我们都可以在各种驾驶条件下测试软件对同一路口的改变。
这就是为什么我们能够在闪黄灯的路口自然地向前挪动车辆，并插入到复杂的车流中。 此外，在模拟中我们可以在遇到的每个闪黄灯的路口练习这个新技能，以便更快地迭代这个软件。
第三步：创造大量的变化
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通过“模糊”过程我们可以改变这些虚拟街道上各种物体的速度、轨迹和位置
接下来，我们可以通过这个棘手的左转来探索无数种可能性。
通过一个叫“模糊”的过程，我们改变车流的速度和交通信号灯的时间，以确保无人车仍然可以找到安全的车距。 通过添加模拟行人、摩托车变道甚至慢跑者过马路，现场可以变得更繁忙和更复杂，看他们如何影响我们的无人车。
第四步：验证和迭代
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为了使场景更加复杂，我们可以添加原场景不存在的车辆、行人和骑自行车的人
如今，我们的无人车已经学会了如何自信地在闪着黄灯的路口左转。
这个新技能成为了我们永久知识库的一部分，与车队中的每一辆车共享。 反过来，我们将使用现实世界的驾驶和我们自己封闭式测试场地来验证模拟器里的经验，然后循环又从第一步开始。
正常驾驶的行为能力
完全自动驾驶的车辆必须能够处理在同一业务设计领域内所有人类驾驶员所期望的日常驾驶任务。
这意味着自动驾驶系统需要证明他们具有足够的技能，或者说“行为能力”，这对预期的地点和操作条件是必需的。
美国运输部（DOT）已经建议，Level 3，Level 4和Levle 5级（SAE）自动驾驶应该能够证明至少28项核心竞争力，易满足加州合作伙伴先进交通技术研究所（PATH）在加州大学伯克利分校交通运输研究院的研究成果。 DOT还鼓励公司“在考虑所有已知行为能力下，对自动驾驶系统的设计，测试和验证”。
Waymo的安全计划则在广度和深度上扩展了28项核心竞争力，我们在复杂性方面测试了大量的场景变化，确保我们的系统能够安全地处理现实环境的挑战。 另外，我们已经确定了更多的类别来扩展最初的28个核心竞争力。
对于每个能力，Waymo团队在封闭场景和模拟器上创建了各种各样的单项测试。例如，为了测试Waymo的左转能力，我们搭建了数十个现实生活中的情形，并测试我们的车辆能否适当地作出反应。 我们把有挑战性的变量带进普通道路练习，包括多条线路的车流、用大卡车挡住车辆的视野等。
我们在每一种场景中还使用模拟器来创建数百种不同的变化。通过虚拟测试，我们还可以创建辆左转的全新场景，以便我们进一步测试此技能。
随着我们扩展业务设计领域，核心竞争力的数量可能会增加（例如在北美地区开展业务，我们的系统必须能够安全地在雪中行驶），并且每个类别中的测试数量可能会扩大以包含更多复杂独特的场景。
虽然这种情景测试可以展示我们软件的核心驾驶技巧，但这些能力需要转化到现实世界。所以这只是一个起点，接下来我们的需要把模拟验证的结果用来测试我们车辆的硬件和软件，然后进行软硬件无缝整合，以便它在公共的道路上驾驶，在现实交通状况下展现Waymo自动驾驶汽车的能力。
在封闭设施进行现场测试
Waymo在加利福尼亚州专门为测试需求而设计和建造了一个占地91英亩的私有封闭式测试设施。
这个绰号为“城堡”的私有设施就像一个模拟城市，包括从高速公路、郊区车道到铁路道口。 我们的团队使用这些设施来验证新软件，然后再将其更新到我们在道路上的车队。
我们还可以在这些场地创造出有挑战性或罕见的路况，以便我们的车辆获得在特殊情况下的经验。
我们能够在封闭道路中进行数千个“结构化测试”，重新创建用于学习和测试的特定场景。为了帮助我们的模拟器获得素材，我们在Castle设置了超过20000个模拟场景。
每个场景都重新创造了一个我们想要练习的驾驶状况，比如一个心急的驾驶员快速变道，或者一个突然从停在路边的汽车上下车的人，这可能在公共道路上很久才能见一次。
我们已经重现了人们从路边的帐篷或移动厕所里走出来，玩滑板的人躺在他们的滑板上，并在传感器前扔了一堆纸等情况。
这种“结构化测试”是加速技术进步和确保车辆在日常驾驶和具有挑战性的驾驶状况下的安全性的关键。
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完整的自动驾驶汽车测试
测试完底层车辆、自动驾驶系统和软件之后，我们测试了整体的自动驾驶汽车，包括封闭道路上的防撞测试，可靠性和耐久性测试，以及测试驾驶员坐在方向盘后面的道路测试。
公开道路测试
Waymo 有一个综合性的道路测试项目，过去 8 年中一直在不断更新改进。
这是非常重要的一个环节，它可以帮助我们验证技术，发现新的具备挑战性的解决方案，不断开发新的技能。道路测试需要有经过高度训练的驾驶员坐在车上，来保证其安全性。
我们的测试驾驶员经过大量专业训练，了解整个驾驶系统，以及如何在公开道路上监控汽车安全行驶。同时，他们也学习了防御驾驶课程。经过这些训练，在公开道路上测试车辆时，驾驶员可以监控系统状况，在需要时及时控制车辆。
道路测试中，每周行驶的成千上万英里里程都用在了软件评估上。我们监控系统，确保其有效展示车辆行为特征。之后，我们再寻找可以建构这种特征的解决方案，以促成更稳定的驾驶。
实际场景测试则提供了一个连续的反馈环路，可以帮助我们持续更新系统。工程师们监控真实场景的解决方案、调整软件、更新驾驶系统，进而完成这些改变。
反复测试后，再在公开道路上确认，这帮助我们在扩展车辆能力操作设计的同时，也更安全地测试了自己的能力。
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真实场景体验
过去 8 年，Waymo 在美国 4 个州进行了测试，在 20 多个城市里实现了自动驾驶——从晴朗的凤凰城，一直到多雨的柯克兰，整个过程中积累了超过 350 万英里的自动驾驶数据。每到一个新的地方，我们就可以获得多种不同道路环境、街景和驾驶习惯的经验。
比如，在凤凰城，我们得以测试传感器和软件在沙漠环境下的反应，包括极端温度和扬尘情况。另外，我们还学习如何让新型交通工具更持久地驾驶，例如浇水车在路中间浇水的时候，速度可从 3 英里/小时提高到 45 英里/小时。奥斯汀有水平交通信号灯，柯克兰则提供了更多湿润气候下的经验。
在新的城市，我们每天都会遇到还不习惯在路上看到自动驾驶汽车的人。我们从这些不同的人群中得到很多新鲜的视角和观点——人们使用自动驾驶汽车的意愿，他们如何看待自动驾驶汽车等等，这些人可以为我们发展和更新自动驾驶技术提供很多指引。
极端温度下的自动驾驶
在极端寒冷和非常炎热的温度下，我们的自动驾驶车辆也需要可靠并且安全地运行。Waymo工程师研发了自动驾驶的硬件和软件，由此创造了一整套可以在极端环境下可靠运行的系统。
高温对所有的现代科技提出了挑战。电子设备，例如手机，当在烈日下使用，可能过热而关机。然而，我们的自动驾驶系统在炎热环境下也必须安全工作。
我们的车辆装有一个特殊的冷却系统，能让这些电子设备在非常高的温度下也能工作，比如发动机运转在最大功率以及系统在最大能耗的情况。Waymo的工程师在一个几乎能模仿各种天气情况的风洞进行了大量实验，包括地球上曾记录的最高温度。
除了风洞测试，我们也在美国三个最热的地方也测试了我们的自动驾驶车辆：拉斯维加斯，戴维斯丹以及死亡峡谷。
戴维斯丹位于亚利桑那和内华达州的边境，有漫长陡峭的沙漠公路可以在烈日下行驶。拉斯维加斯可以让我们在烈日下无数停停走走的城市拥堵路况下测试我们的车辆。死亡峡谷则拥有地球上官方记载的最高温度134℉（57℃）。
在测试中我们密切的监视着系统温度，每秒记录超过200个不同的温度点，来验证我们的自主开发的传感器套装和算法正常工作。
测试车辆防撞能力
除了测试核心能力，我们的工程师也在不同的情景下进行了防撞测试（附录8记载了Waymo防撞测试情景）。
Waymo在私有测试道路上完成了上千次的防撞测试。每一次测试都在不同的驾驶情况下进行，让我们的分析汽车的反应。我们用仿真器来测试这些情景并改善总体软件能力。
我们从大量数据中了解应该测试哪种碰撞，包括我们的分析，例如NHTSA的致命碰撞数据库，我们在自动驾驶汽车方面的广泛经验，来扩展到NHTSA的37个预碰撞情景。我们也测试了其他情景，例如其他道路使用者造成了潜在的危险情况，比如车辆突然驶离了车道，大型车切入目标车道，摩托车进入道路，行人乱穿马路等等。
