全球自動(dòng)駕駛發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（下）

作者　陳大明　孟海華　湯天波

全球自動(dòng)駕駛發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（下）

作者陳大明孟海華湯天波

編者按：繼上一期對(duì)全球自動(dòng)駕駛技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的分析，本期軟科學(xué)基于中科院上海生命科學(xué)信息中心1和上海市科學(xué)學(xué)研究所2的有關(guān)研究成果，重點(diǎn)就各國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)布局與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展策略進(jìn)行梳理，分析我國(guó)及上海自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的發(fā)展基礎(chǔ)與現(xiàn)狀，提出布局重點(diǎn)的建議。

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，全球主要汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大國(guó)積極布局相關(guān)領(lǐng)域，通過(guò)項(xiàng)目資助、聯(lián)合研發(fā)、推廣示范等多種手段推動(dòng)本國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展。我國(guó)也于上世紀(jì)80年代開(kāi)始自動(dòng)駕駛汽車(chē)的研制，并取得了一定的成果。

主要國(guó)家和地區(qū)的布局重點(diǎn)

美國(guó)，以創(chuàng)造應(yīng)用環(huán)境為主。上世紀(jì)80年代初，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）就大規(guī)模資助了自動(dòng)駕駛陸地車(chē)輛的軍事化應(yīng)用研究。本世紀(jì)自動(dòng)駕駛技術(shù)民用化以來(lái)，以谷歌為代表的企業(yè)成為美國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)最強(qiáng)有力的推動(dòng)者。美國(guó)政府層面則更多關(guān)注于政策法規(guī)的制定和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。密歇根州、佛羅里達(dá)州、內(nèi)華達(dá)州和加利福尼亞州等已出臺(tái)包括保險(xiǎn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試等方面的關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的法律，另外十多個(gè)州和地區(qū)也正在考慮出臺(tái)。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）去年發(fā)布了《自動(dòng)駕駛車(chē)輛聲明》，對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)進(jìn)行了分類(lèi)，并對(duì)部分州允許測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車(chē)提供了基本建議。

歐盟，持續(xù)資助自動(dòng)駕駛研發(fā)項(xiàng)目。歐盟依托歷次框架計(jì)劃（Framework Programme）對(duì)自動(dòng)駕駛開(kāi)展了長(zhǎng)期持續(xù)的資助，開(kāi)發(fā)了一系列實(shí)驗(yàn)車(chē)型（如Cyber Cars1、Cyber Cars2、Cyber Cars3、Cyber Move、HAVE-IT、City-Mobill、City-Mobil2等）。其中，HAVE-IT項(xiàng)目（2008年10月至2011年7月）旨在實(shí)現(xiàn)智能交通車(chē)輛的高度自動(dòng)駕駛，包括大陸集團(tuán)、沃爾沃、大眾、施克傳感器、德國(guó)航空航天中心、瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)等17家機(jī)構(gòu)參與。歐盟圍繞一個(gè)目標(biāo)的持續(xù)資助，在不同階段解決了不同的技術(shù)與應(yīng)用問(wèn)（圖1）。如Cyber Cars系列項(xiàng)目從第五延續(xù)至第六框架計(jì)劃，旨在通過(guò)提高汽車(chē)性能和降低成本來(lái)加速自動(dòng)駕駛汽車(chē)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展；CityMobil系列項(xiàng)目也從第六延續(xù)至第七框架計(jì)劃。

圖1　歐盟對(duì)于自動(dòng)駕駛的研發(fā)資助

日本，發(fā)揮大型車(chē)企主體作用。2012年6月，日本國(guó)土交通省召開(kāi)研討會(huì)研究汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的實(shí)用化，類(lèi)似的研討會(huì)每?jī)蓚€(gè)月召開(kāi)一次，辦公室設(shè)在國(guó)土交通省的道路局與汽車(chē)局，豐田、日產(chǎn)、富士重工、本田、馬自達(dá)等大型車(chē)企參與研究，還計(jì)劃在高速路上設(shè)立專(zhuān)用車(chē)道作為首批實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的指定場(chǎng)所。同時(shí)，鼓勵(lì)車(chē)企開(kāi)展國(guó)際研發(fā)合作，日產(chǎn)與麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、牛津大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)等頂尖大學(xué)已進(jìn)行了多年的全自動(dòng)駕駛汽車(chē)合作研發(fā)。

表1　幾大實(shí)驗(yàn)車(chē)型及其核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)是當(dāng)前促進(jìn)應(yīng)用推廣的主要形式

一方面，競(jìng)賽為技術(shù)研發(fā)提供了交流平臺(tái)。在自動(dòng)駕駛的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用推廣中，競(jìng)賽試驗(yàn)發(fā)揮著非常重要的作用。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）于2004至2007年間舉行了三次自動(dòng)駕駛汽車(chē)比賽（DARPA Grand Challenge），包括斯坦福大學(xué)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、奧什科什卡車(chē)公司等在內(nèi)的多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)車(chē)參加比賽，為技術(shù)交流與合作開(kāi)辟了廣闊的空間。DARPA競(jìng)賽結(jié)束后，通用與卡耐基梅隆大學(xué)共建了協(xié)作研究實(shí)驗(yàn)室（CRL），斯坦福大學(xué)與大眾汽車(chē)建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，共同研發(fā)自動(dòng)駕駛汽車(chē)。

另一方面，競(jìng)賽推動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)型形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)的推動(dòng)下，多部實(shí)驗(yàn)車(chē)型獲得成功，且形成了自身的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)（表1）。意大利帕爾馬大學(xué)研發(fā)的ARGO智能車(chē)能夠在常規(guī)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自主駕駛，僅在部分特殊區(qū)域由人為進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，其研制的“BRAiVE”車(chē)型基于視覺(jué)處理算法完成了從羅馬到上海的洲際無(wú)人駕駛旅程。谷歌旗下的XLAB 智能車(chē)探測(cè)距離能夠達(dá)到200 英尺，并對(duì)周?chē)旭偔h(huán)境進(jìn)行三維建模，對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的交通燈、行人、車(chē)輛等，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)，并進(jìn)行車(chē)道級(jí)高精度定位，后輪搭載的慣性導(dǎo)航模塊實(shí)時(shí)測(cè)量車(chē)輛姿態(tài)信息，可對(duì)車(chē)輛行駛策略及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

我國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)與應(yīng)用與國(guó)外相比雖然還有一些距離，但也取得了一批階段性成果。自1992 年國(guó)防科技大學(xué)研制出國(guó)內(nèi)第一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)以來(lái)，多種實(shí)驗(yàn)車(chē)型不斷涌現(xiàn)，多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域取得了突破（表2）。

表2　我國(guó)自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)車(chē)型及技術(shù)特點(diǎn)

自科基金與863計(jì)劃持續(xù)關(guān)注自動(dòng)駕駛。國(guó)家自然科學(xué)基金委自2009年以來(lái)已連續(xù)舉辦五屆“智能車(chē)未來(lái)挑戰(zhàn)賽（IVFC）”，包括清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等眾多國(guó)內(nèi)智能汽車(chē)研究領(lǐng)域的相關(guān)單位參加，為智能汽車(chē)及自動(dòng)駕駛技術(shù)的交流和發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。國(guó)家863計(jì)劃也開(kāi)展了關(guān)于智能車(chē)載系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、智能路側(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)以及車(chē)車(chē)/車(chē)路信息交互與協(xié)同控制技術(shù)的研究。

技術(shù)研發(fā)主體集中于“學(xué)”，包括清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、武漢大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等在內(nèi)的多所高校和科研院所均開(kāi)展了自動(dòng)駕駛研究。2011年，國(guó)防科技大學(xué)無(wú)人車(chē)“紅旗HQ3”從長(zhǎng)沙行駛至武漢；2012年，解放軍軍事交通學(xué)院的無(wú)人車(chē)完成了京津高速公路無(wú)人駕駛實(shí)驗(yàn)；上海交通大學(xué)自2005年成立的智能車(chē)實(shí)驗(yàn)室，在歐盟框架計(jì)劃國(guó)際合作項(xiàng)目的資助下開(kāi)展區(qū)域交通中的Cybercars無(wú)人車(chē)研究，先后開(kāi)發(fā)了四輛CyberC3無(wú)人電動(dòng)車(chē)和一輛CyberTiggo無(wú)人汽車(chē)；2013年，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究所完成了“自動(dòng)駕駛儀”的控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)研制，在汽車(chē)匹配實(shí)驗(yàn)中順利實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、油門(mén)、檔位、燈光和喇叭的智能化控制。相比之下，國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)則較少開(kāi)展自動(dòng)駕駛的研發(fā)，技術(shù)應(yīng)用也較為罕見(jiàn)（僅2012年比亞迪發(fā)布搭載遙控駕駛技術(shù)的F3速銳）。

北斗系統(tǒng)應(yīng)用潛力巨大。全球定位與導(dǎo)航技術(shù)是自動(dòng)駕駛發(fā)展的基礎(chǔ)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)全天候?yàn)楦黝?lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠的導(dǎo)航、定位和授時(shí)服務(wù)，并具有短報(bào)文通信能力。目前已具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r(shí)的能力，定位精度優(yōu)于20m，授時(shí)精度優(yōu)于100ns。未來(lái)，基于北斗平臺(tái)，我國(guó)可在自動(dòng)駕駛多個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展自主研發(fā)，進(jìn)而在硬件開(kāi)發(fā)、軟件設(shè)計(jì)等方面掌握標(biāo)準(zhǔn)的制定權(quán)。

上海有望搶占發(fā)展先機(jī)。上海在自動(dòng)駕駛技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面有較好的基礎(chǔ)。上海交通大學(xué)智能車(chē)輛實(shí)驗(yàn)室和機(jī)器人研究所是國(guó)內(nèi)較早研究智能輔助駕駛和自動(dòng)駕駛的機(jī)構(gòu)，并與歐洲多國(guó)和澳大利亞等有緊密的研發(fā)合作。同濟(jì)大學(xué)在新能源自動(dòng)駕駛汽車(chē)方面也有一定的研究積累。上海在車(chē)聯(lián)網(wǎng)方面有較扎實(shí)的基礎(chǔ)，于2011年成立了國(guó)內(nèi)首家產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（上海車(chē)聯(lián)網(wǎng)與車(chē)載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟），開(kāi)展車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)學(xué)研合作研發(fā)。另外，隨著“北斗導(dǎo)航位置服務(wù)技術(shù)創(chuàng)新基地”和“國(guó)家北斗導(dǎo)航應(yīng)用上海產(chǎn)業(yè)基地”等的落戶(hù)，上海在以北斗為基礎(chǔ)的自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)方面得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

建議上海在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研發(fā)布局，加大推進(jìn)力度：（1）輔助駕駛。輔助駕駛是自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用的初級(jí)階段，也是自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)化的切入口，上海可依托整車(chē)企業(yè)，開(kāi)展以提高汽車(chē)安全性為目標(biāo)的輔助駕駛應(yīng)用研發(fā)。（2）多車(chē)協(xié)同研究。以目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)智能車(chē)輛載體結(jié)合車(chē)車(chē)協(xié)同、車(chē)路協(xié)同、車(chē)間通信構(gòu)建一個(gè)車(chē)聯(lián)網(wǎng)，提高交通系統(tǒng)的智能化水平。（3）融合新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。自動(dòng)駕駛與新能源汽車(chē)，尤其是電動(dòng)車(chē)的融合，是未來(lái)的必然趨勢(shì)。上海可重點(diǎn)開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，以搶占未來(lái)市場(chǎng)的高點(diǎn)。

（作者陳大明就職于中科院上海生命科學(xué)信息中心；作者孟海華就職于上海市科學(xué)學(xué)研究所；湯天波就職于上海科技發(fā)展研究中心）

（本文受上海市軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)研究》（項(xiàng)目編號(hào)：13692101100）和《上海中長(zhǎng)期科技重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見(jiàn)研究》（項(xiàng)目編號(hào)：13692109300）資助）

1、 上海市軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目：《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)研究》（項(xiàng)目編號(hào)：13692101100）

2、 上海市軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目：《上海中長(zhǎng)期科技重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)預(yù)見(jiàn)研究》（項(xiàng)目編號(hào)：13692109300）