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?fàn)顩r，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(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，電子化、信息化、網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行決策，進(jìn)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?fàn)顩r

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(jì)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(dāng)時那個年代考慮到技術(shù)的局限性以及目標(biāo)的復(fù)雜性，參與研究的各國將研究的目標(biāo)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(dǎo)、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(jì)的80年代著手進(jìn)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(jī)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(yīng)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(yù)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(dǎo)航技術(shù)也是很重要的方面?，F(xiàn)階段定位導(dǎo)航通常采用的技術(shù)包含有磁導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航以及慣性導(dǎo)航等等。這其中，磁導(dǎo)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(dǎo)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(dá)、微波雷達(dá)、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(jī)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(wù)于泊車的后視攝像頭以及可測定距離周圍障礙物體遠(yuǎn)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(jìn)入停車位?，F(xiàn)如今，雷克薩斯的LS460L型號采用高級泊車導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)由汽車自身周圍的傳感器來為車輛導(dǎo)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(dāng)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(jìn)。駕駛者的操作方式是在導(dǎo)航開始前，首先要找到目標(biāo)停車地點，然后將汽車開到目標(biāo)地點的附近，啟動車載的導(dǎo)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(yīng)，安全地實現(xiàn)從出發(fā)點行駛到目標(biāo)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(jī)、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(qiáng)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(yīng)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(yīng)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(jìn)，所以很多企業(yè)對于無人駕駛的前景表示十分認(rèn)可。目前來說已開發(fā)出的無人駕駛汽車技術(shù)，有自適應(yīng)巡航控制、車道保持、智能化剎車、路標(biāo)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(yīng)當(dāng)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(shè)，這一試驗所取得的實際經(jīng)驗與技術(shù)探析，勢必會促進(jìn)其它擬建設(shè)線路對于該項技術(shù)的認(rèn)知，并加以應(yīng)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(biāo)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(jìn)入高速公路之后的全自動無人駕駛。雖然這種應(yīng)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?wù)。

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(yīng)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(fù)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(yīng)用研究已進(jìn)入到了小范圍推廣階段，然而大范圍的應(yīng)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(yīng)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(zāi)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(yīng)性是首要的考慮問題，也是在以后的推廣應(yīng)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(zhǔn)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(jìn)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(dǎo)致。無人駕駛車輛由安全可靠的控制機(jī)器操控，就可以避免因人為的因素釀成的大禍，進(jìn)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(yīng)用。其次，消費群體似乎目前還不能認(rèn)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(fēng)險，不愿意完全依賴于電腦，寧愿將風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(jī)與長、短途卡車司機(jī)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(yán)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。