關(guān)于全自動無人駕駛汽車的思考

蘇凡荻

摘要：本文首先闡述了國內(nèi)外無人駕駛汽車的發(fā)展狀況，通過解析全自動無人駕駛汽車的主要特點。基于全自動無人駕駛汽車的主要特點，提出了有關(guān)于無人駕駛汽車發(fā)展的一些思考。

關(guān)鍵詞：無人駕駛；車輛；功能；思考

隨著科學技術(shù)日新月異的發(fā)展，電子化、信息化、網(wǎng)絡化和智能化已逐漸成為未來汽車的大的發(fā)展趨勢，無人駕駛汽車則是這一發(fā)展趨勢的最好體現(xiàn)。無人駕駛指的是，在車輛上運用了視覺、測距等傳感器來感知道路路面情況，再由電腦根據(jù)感知結(jié)果進行決策，進而操控底盤執(zhí)行器來控制車輛行駛，用這一系列過程取代傳統(tǒng)駕駛員的操作。

1國內(nèi)外無人駕駛汽車的發(fā)展狀況

目前關(guān)于無人駕駛的有關(guān)研究主要集中在可行性與實用性這兩個方面。早在上世紀八十年代，美國就提出了有關(guān)自主地面車輛的計劃，即ALV計劃，一輛8輪小車在校園中低速自主駕駛。但當時那個年代考慮到技術(shù)的局限性以及目標的復雜性，參與研究的各國將研究的目標逐步移向相對簡單的、民用車輛的輔助駕駛項目上。1995年無人駕駛車Navlab2v完成方向控制的無人駕駛試驗，2000年豐田汽車公司研發(fā)了無人駕駛的公共汽車，其自動駕駛系統(tǒng)主要由道路誘導、車隊行駛、追尾防止以及運行管理等方面組成。有關(guān)無人駕駛汽車的項目研究，目前已在歐洲取得了一定的成效，并且成立了統(tǒng)一的合作組織。我國在無人駕駛汽車的研究發(fā)展方面相對于國外稍晚，我國從上世紀的80年代著手進行無人駕駛汽車的相關(guān)研究，2005年，我國的首輛城市無人駕駛汽車已經(jīng)在上海交大研制試驗成功。

2解析全自動無人駕駛汽車主要特點

2.1全自動無人駕駛汽車的主要技術(shù)優(yōu)勢

近年來國外已有了商業(yè)運營的無人駕駛系統(tǒng)，其技術(shù)優(yōu)勢著重表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，實現(xiàn)了司機數(shù)量上的減少，節(jié)約了人力，同時降低了人工駕駛模式中人為的誤操作，提高了運營上的計劃性與穩(wěn)定性。第二，應用移動閉塞技術(shù)縮短行車間隔，利于縮小車站規(guī)模。第三，建立緊急運營預案，通過完善故障自診斷和自愈功能，提高無人駕駛系統(tǒng)的可靠性和安全性。第四，提高并完善車輛的加減速性能，消除人工駕駛中的人為因素，使車輛運行愈加貼近高性能曲線，到站折返更為快捷，利于提高汽車前行的速度。第五，運營管理采用集中控制以降低運營成本。

無人駕駛汽車開發(fā)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在兩點：第一點，車輛的定位。第二點，車輛的控制技術(shù)。這兩點相互補充，共同組成了無人駕駛汽車的技術(shù)基礎(chǔ)。除此之外，車的安全技術(shù)、定位導航技術(shù)也是很重要的方面。現(xiàn)階段定位導航通常采用的技術(shù)包含有磁導航、視覺導航以及慣性導航等等。這其中，磁導航技術(shù)是迄今最為完善的方案，現(xiàn)絕大多數(shù)的無人駕駛汽車采用的是這種導航技術(shù)。無人駕駛汽車技術(shù)的重中之重是汽車的控制技術(shù)，其中主要包含方向控制技術(shù)和速度控制技術(shù)等。決定無人駕駛汽車成敗的關(guān)鍵點在于其安全性能，現(xiàn)階段較常用的避障傳感器較多為激光雷達、微波雷達、視覺以及超聲傳感器等等。除上述的幾個方面，無人駕駛汽車能夠成為智能交通系統(tǒng)的一個板塊，還要需要其它有關(guān)技術(shù)的支持，比如說車輛調(diào)度系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，還有人機交互系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)綜合起來，交通系統(tǒng)的高效性與安全性才能得以保障。

2.2全自動無人駕駛汽車可實現(xiàn)自動泊車

車輛損壞的主要原因絕大多數(shù)并不出自重大交通事故，而是由于泊車時發(fā)生了磕磕碰碰。泊車可能是危險性最低的駕駛操作了，盡管很多汽車制造商給車輛安裝了服務于泊車的后視攝像頭以及可測定距離周圍障礙物體遠近的傳感器，甚至還有可以顯示汽車周邊情況的車載電腦，但是依然有人還是一路跌跌撞撞磕磕碰碰地進入停車位。現(xiàn)如今，雷克薩斯的LS460L型號采用高級泊車導航系統(tǒng)可避免該車的駕駛員產(chǎn)生類似的煩惱。該高級泊車導航系統(tǒng)經(jīng)由汽車自身周圍的傳感器來為車輛導航停車位，換而言之也就是可實現(xiàn)駕駛?cè)藛T完全能夠不需要人工手動操作。當然這一系統(tǒng)還不能夠做到如科幻片《星際迷航》里那般先進。駕駛者的操作方式是在導航開始前，首先要找到目標停車地點，然后將汽車開到目標地點的附近，啟動車載的導航顯示屏告知汽車該往何方向如何走。無人駕駛的一大突破性成就就是自動泊車系統(tǒng)。通過自動泊車系統(tǒng)，汽車可以做到如同駕駛員那樣觀察周圍環(huán)的境并及時做出反應，安全地實現(xiàn)從出發(fā)點行駛到目標地點。

3關(guān)于無人駕駛汽車未來發(fā)展方向的思考

無人駕駛汽車是未來汽車發(fā)展的一個重要的方向，人們將在不久的將來普遍使用智能無人駕駛汽車。這種使用過程是美妙的，因其是一種匯集了探測、甄別、決斷、優(yōu)化、選擇、命令、執(zhí)行、反饋、糾錯、控制等功能集為一體，并集微電腦、微電機、環(huán)保動力系統(tǒng)、新型結(jié)構(gòu)材料這些高精尖的科技成果于一體的智慧型汽車。必須要強調(diào)的是，研發(fā)無人駕駛車輛的目的并非是要去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的駕駛員，而是基于要替代的領(lǐng)域或場合作相應的替代。無人駕駛車輛最適用于從事旅游、火警救援、長距離高速客貨的運輸、軍事等用途，以發(fā)揮其安全可靠、便利高效的優(yōu)越性能，以減少交通意外事故、彌補駕駛員駕駛車輛的不足。不過就目前而言，無人駕駛汽車產(chǎn)業(yè)化依然有著各種各樣的問題。無人駕駛汽車首先是基于汽車安全技術(shù)、智能化技術(shù)升級換代基礎(chǔ)之上的，倘若市場供應對這類技術(shù)存在持續(xù)的需求，就能夠推動汽車朝無人化的方向演進，所以很多企業(yè)對于無人駕駛的前景表示十分認可。目前來說已開發(fā)出的無人駕駛汽車技術(shù)，有自適應巡航控制、車道保持、智能化剎車、路標的識別等，仍然需要開發(fā)更完備的傳感器技術(shù)。我國人口和車輛眾多，應當選擇一條可行的線路作為試點線路來啟動全自動無人駕駛系統(tǒng)的建設，這一試驗所取得的實際經(jīng)驗與技術(shù)探析，勢必會促進其它擬建設線路對于該項技術(shù)的認知，并加以應用與推廣。

無人駕駛汽車的研究可歸納為幾個著重點：高速公路環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)、城市的環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)、特殊的環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)。

3.1高速公路環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)

這類無人駕駛系統(tǒng)將使用環(huán)境限定為有著良好路況的高速公路，主要用以完成道路標志線的具體跟蹤以及車輛的識別。研究精力集中于簡單結(jié)構(gòu)化情形下的高速無人駕駛，目的是實現(xiàn)進入高速公路之后的全自動無人駕駛。雖然這種應用定位存在著部分局限性，但它解決的是目前社會中最為危險，且最枯燥的駕駛環(huán)節(jié)中的駕駛?cè)蝿铡?/p>

3.2城市環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)

同高速環(huán)境的研究相比較，城市環(huán)境下的無人駕駛因其速度較慢而更為安全可靠，應用的前景更為廣闊，一定時間內(nèi)，尚可作為城市大容量公共交通的一種替代，用以解決城區(qū)交通擁堵問題。但與此同時，城市更為復雜的環(huán)境也對感知和控制算法有著更高的要求。因此城市環(huán)境中的無人自動駕駛將作為再一階段的研究重點。目前這類環(huán)境的應用研究已進入到了小范圍推廣階段，然而大范圍的應用，現(xiàn)階段依然存在一定程度的困難。比如說可靠性的相關(guān)問題、數(shù)量車的調(diào)度與協(xié)調(diào)等問題、不同交通參與者之間的交互問題、使用推廣的成本問題、商業(yè)運營模型等等。

3.3特殊環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)

特殊環(huán)境下無人駕駛的應用愈來愈廣泛，在此研究領(lǐng)域走在前沿的國家都很重視其在軍事以及其他一些特殊環(huán)境條件下的運用。具體比如：探險、火災消防、救援、排雷排爆等等。不過其關(guān)鍵技術(shù)與基于高速公路、城市環(huán)境的無人駕駛車輛都是一致的，不同之處在于性能要求上的偏重點不一致。車輛的可靠性、對極端惡劣環(huán)境的適應性是首要的考慮問題，也是在以后的推廣應用中要著重解決的問題。

技術(shù)成熟的無人駕駛車輛能夠為社會帶來諸多積極的影響。第一點，無人駕駛車輛擁有高度準確的自動駕駛功能，在開車過程中同時可以解放駕駛員的兩手，因而駕駛員可有更多的空閑去做工作和生活之中的事情。這對社會所產(chǎn)生的正面影響就是提高時間利用率與生產(chǎn)效率，促進社會全面的發(fā)展。第二點，據(jù)調(diào)查顯示，世界每年發(fā)生的車禍中約有五分之二是由于酒駕、精神不集中、毒駕以及疲勞駕駛所導致。無人駕駛車輛由安全可靠的控制機器操控，就可以避免因人為的因素釀成的大禍，進而降低車禍發(fā)生率。第三點，極大便利老弱病殘孕這些不宜隨意駕車外出的群體使用，使用無人駕駛車輛，他們的出行更為快速便捷。第四點，大規(guī)模降低汽車數(shù)量，避免交通擁堵現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時提高燃油的使用效率。依托無人駕駛技術(shù)的優(yōu)勢，車輛之間的行駛間距可做到更小，提高了道路的使用效率。

不過，大規(guī)模推廣無人駕駛汽車也會有諸多不利的因素：首先，無人駕駛汽車的成本過于高昂，如果不能夠下降到消費群體可以接受的范圍之內(nèi)，較難做到大規(guī)模的普及應用。其次，消費群體似乎目前還不能認可無人駕駛汽車。消費者們更贊同自己本人去把控規(guī)避風險，不愿意完全依賴于電腦，寧愿將風險與錯誤出現(xiàn)在自己的手心里，也不情愿將身家性命完全交付于給電腦。再次，迄今為止，尚未出臺統(tǒng)一的關(guān)于無人駕駛車輛上路的標準及法律法規(guī)。第四，個人的私密數(shù)據(jù)被相互溝通與分享，于是便出現(xiàn)了如何去維護消費者數(shù)據(jù)私密性這一重要的問題。最后，倘若去大規(guī)模推廣無人駕駛汽車，那么計程車司機與長、短途卡車司機將面臨著失業(yè)的問題。政府考慮到社會穩(wěn)定性，是不能忽視這一群體的失業(yè)問題的。

4結(jié)語

目前，世界各大城市面臨著嚴峻的交通堵塞和交通事故的高發(fā)現(xiàn)狀，如果適時推廣無人駕駛汽車，無疑會很大程度地改善現(xiàn)階段的交通狀況，同時能極大地提高社會生產(chǎn)力。因此，推廣無人駕駛汽車雖然現(xiàn)階段面臨諸多困難，但是可構(gòu)想，在各界的努力下，無人駕駛汽車極有可能如同現(xiàn)在的普通汽車一樣，普及融入到人類的工作生活之中。