自動(dòng)駕駛的發(fā)展前景淺析

陸睿

（江蘇 南京 210024）

1 介紹

我們身邊已經(jīng)出現(xiàn)了一些智能駕駛技術(shù)，例如自動(dòng)泊車和輔助駕駛系統(tǒng)。但是，這些還不能算是自動(dòng)駕駛。根據(jù)北京市交通委給出的官方定義，自動(dòng)駕駛功能是指在自動(dòng)駕駛車輛上，不需要測試駕駛員執(zhí)行物理性駕駛操作的情況下，能夠?qū)囕v行駛?cè)蝿?wù)進(jìn)行指導(dǎo)與決策，并代替測試駕駛員操控行為使車輛完成安全行駛的功能。而自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是指能在某一時(shí)段執(zhí)行自動(dòng)駕駛功能的系統(tǒng)。目前最前沿的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)只能完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，或者能在某些情況下監(jiān)控駕駛環(huán)境，但駕駛員必須時(shí)刻準(zhǔn)備好重新取得駕駛控制權(quán)，以防止交通事故的發(fā)生。

最初產(chǎn)生自動(dòng)駕駛這個(gè)想法，第一是為了節(jié)省人力成本，把開車的時(shí)間更多運(yùn)用到其他更有意義的事上；第二是為了減少人為因素（例如酒駕、打電話、玩手機(jī)等行為）導(dǎo)致的事故。而且研發(fā)自動(dòng)駕駛技術(shù)也可以推動(dòng)其他領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由各種控制系統(tǒng)、計(jì)算芯片、傳感器技術(shù)、高清定位與地圖技術(shù)以及人工智能與控制技術(shù)構(gòu)成。為了降低自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的成本，最近幾年一大批創(chuàng)業(yè)公司活躍在這個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)車企和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也大力投入自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)和測試。

2 自動(dòng)駕駛涉及的技術(shù)

2.1 硬件技術(shù)

自動(dòng)駕駛涉及到的硬件技術(shù)包括汽車、控制器、CAN卡、GPS定位系統(tǒng)、慣性測量單位和各種傳感器等。目前自動(dòng)駕駛的傳感器技術(shù)主要包括三類：視覺傳感器、激光傳感器和雷達(dá)傳感器。三種傳感器有利有弊。

（1）視覺傳感器主要是指攝像頭。它的優(yōu)勢在于性價(jià)比高，但缺點(diǎn)也很明顯，攝像頭性能都遠(yuǎn)低于其他傳感器，惡劣天氣適應(yīng)性差，容易受周邊環(huán)境影響。

（2）激光傳感器分為單線、多線，一直到64線。每多一線，成本大約上漲一萬元，當(dāng)然相應(yīng)的檢測效果也更好。它的整體精度最強(qiáng)，方向誤差精準(zhǔn)度和分辨率也是最高的，只是不能適應(yīng)惡劣天氣，價(jià)格也是最貴的。

（3）雷達(dá)傳感器包括超聲波和毫米波雷達(dá)，二者反應(yīng)時(shí)間和整體精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于攝像頭，而毫米波雷達(dá)能將方向誤差控制在2度以內(nèi)。它們能適應(yīng)極端惡劣天氣且探測距離非常長，只是價(jià)格偏貴。目前各種傳感器的組合已經(jīng)成為了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的標(biāo)配。各個(gè)傳感器的優(yōu)劣勢不一，可形成良好的互補(bǔ)，在不同的環(huán)境下發(fā)揮各自的長處。

2.2 軟件技術(shù)

有了硬件，自然缺不了軟件。傳統(tǒng)的手動(dòng)駕駛汽車中的各種控制技術(shù)自不必說，高清數(shù)字地圖的發(fā)展也促進(jìn)了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的發(fā)展，例如國內(nèi)的百度地圖、高德地圖等等。目前，百度所研制的地圖能精確到5厘米，從而滿足了自動(dòng)駕駛的使用需求。對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言，人工智能技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了一系列功能的實(shí)現(xiàn)如下。

（1）首先是識(shí)別和跟蹤障礙物。攝像頭可以很好的識(shí)別人物和交通標(biāo)識(shí)，以用來識(shí)別評(píng)估危險(xiǎn)。然而攝像頭容易受到惡劣天氣的影響。這個(gè)問題的解決方案是傳感器融合算法，利用多個(gè)傳感器所獲取的關(guān)于環(huán)境全面的信息，通過融合算法來實(shí)現(xiàn)障礙物識(shí)別與跟蹤。

（2）其次是識(shí)別行人。從攝像頭中識(shí)別行人已經(jīng)有一些比較成熟的解決方案，例如OpenCV等。

（3）第三是車道識(shí)別。車道識(shí)別也是計(jì)算機(jī)視覺問題，有成熟的道路檢測算法，可以用于自動(dòng)駕駛汽車在高速路上的車道檢測。

（4）最后是車輛的自適應(yīng)巡航控制。車輛的自適應(yīng)巡航控制是在定速巡航控制的基礎(chǔ)上，通過距離傳感器實(shí)時(shí)測量本車與前車的距離和相對(duì)速度，計(jì)算出合適的油門或剎車的控制量，并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。這一塊有不少成熟的方案。

3 自動(dòng)駕駛發(fā)展的現(xiàn)狀

3.1 設(shè)備制造商的發(fā)展現(xiàn)狀

傳感器和算法模型是自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心構(gòu)成，其技術(shù)先進(jìn)度、工業(yè)成熟度直接決定著自動(dòng)駕駛的發(fā)展階段。而且傳感器往往是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)成本最高昂的部分，如何在保證性能的前提下，降低傳感器的成本，是自動(dòng)駕駛行業(yè)面臨的共同難題。在激光雷達(dá)領(lǐng)域，許多公司齊頭并進(jìn)：美國的Velodyne公司基礎(chǔ)厚實(shí)，數(shù)據(jù)多樣；德國的IBEO公司已進(jìn)入量產(chǎn)階段；美國的Quanergy公司生產(chǎn)出全球第一款廉價(jià)的固態(tài)激光雷達(dá)。目前芯片和算法市場集中度高，方案整合市場被博世、大陸集團(tuán)、德爾福等國際汽車零部件公司所掌控。計(jì)算機(jī)視覺公司Mobileye則占據(jù)了自動(dòng)駕駛的算法市場的絕大部分市場份額。

3.2 傳統(tǒng)車企和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的實(shí)踐

目前在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的先行者主要包括一些傳統(tǒng)車企和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。對(duì)傳統(tǒng)車企而言，涉足自動(dòng)駕駛領(lǐng)域不僅是對(duì)他們?cè)袠I(yè)務(wù)的拓展，也是一個(gè)自我變革的過程。而對(duì)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)而言，它們可以發(fā)揮軟件技術(shù)和人工智能方面的優(yōu)勢，來彌補(bǔ)它們?cè)谟布邪l(fā)方面的不足。就傳統(tǒng)車企而言，沃爾沃、奧迪、通用、奔馳、日產(chǎn)等企業(yè)都已經(jīng)在布局自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，或者不斷升級(jí)它們的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)以適應(yīng)自動(dòng)駕駛的場景。以電動(dòng)汽車為主的特斯拉公司，在自動(dòng)駕駛方面有先天的優(yōu)勢，它推出的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)Autopilot也積累了大量的駕駛里程數(shù)據(jù)支撐算法優(yōu)化。目前特斯拉采用了激光雷達(dá)、攝像頭和毫米波雷達(dá)相結(jié)合的傳感器方案，并且已經(jīng)獲得了加州無人駕駛路測的牌照。就互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)而言，目前Uber和谷歌的子公司W(wǎng)aymo處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的地位。它們?cè)诿绹亩鄠€(gè)城市率先開展了實(shí)際道路上的測試，從而比其他公司積累了更多的測試數(shù)據(jù)。然而，測試過程也不是一帆風(fēng)順的。在當(dāng)?shù)貢r(shí)間2018年3月18日晚10點(diǎn)左右，一輛基于沃爾沃XC90改裝的Uber自動(dòng)駕駛路測車在亞利桑那州的坦佩市造成了一場致死交通事故。在這一事件后，Uber宣布暫停了它在多個(gè)城市的自動(dòng)駕駛汽車路測，美國國家高速公路安全管理局也介入了調(diào)查。類似的事故對(duì)自動(dòng)駕駛的行業(yè)發(fā)展會(huì)造成怎樣的影響尚未可知。

由于雄厚的技術(shù)積累，百度率先拿到了北京市的自動(dòng)駕駛測試試驗(yàn)用臨時(shí)號(hào)牌，即將開展上路測試。與Uber和Waymo不同，從2017年開始，百度采取了開放戰(zhàn)略，先后推出Apollo1.0、2.0計(jì)劃，全面開放包括云端服務(wù)、軟件平臺(tái)、參考硬件平臺(tái)以及參考車輛平臺(tái)在內(nèi)的四大模塊。百度的開放戰(zhàn)略不僅為自己建立了自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，也大大促進(jìn)了中國的自動(dòng)駕駛行業(yè)的發(fā)展?？梢钥闯?，目前汽車企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)公司有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，相互合作會(huì)成為未來的發(fā)展趨勢。

4 自動(dòng)駕駛面臨的挑戰(zhàn)

盡管自動(dòng)駕駛技術(shù)在過去幾年有了快速的進(jìn)步，它仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)。以下從技術(shù)、商業(yè)模式和法律道德這三個(gè)方面探討自動(dòng)駕駛遇到的挑戰(zhàn)。

4.1 技術(shù)上的挑戰(zhàn)

第一個(gè)問題是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在惡劣天氣和夜晚場景中的可靠性。Uber自動(dòng)駕駛事件暴露了使用攝像頭的識(shí)別方案沒有能夠在夜晚判斷出行人橫穿馬路的情況，即使車上坐著隨時(shí)準(zhǔn)備掌控駕駛權(quán)的測試人員也無濟(jì)于事。推廣自動(dòng)駕駛的初衷是避免因人為失誤所造成的事故，但遭遇突發(fā)情況時(shí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)如果全無反應(yīng)，就會(huì)違背了這一初衷。同時(shí)，目前大部分自動(dòng)駕駛測試環(huán)境都是晴天。若是在雨雪天氣或霧霾天氣時(shí)，自動(dòng)駕駛車輛會(huì)怎樣也是未知數(shù)。自動(dòng)駕駛汽車是否可以用人類思維判斷特殊情況是另一個(gè)問題。當(dāng)遇到交通指示燈損壞、道路維修等情況時(shí)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能否正確識(shí)別交警的指揮手勢，做到隨機(jī)應(yīng)變，都是未來技術(shù)開發(fā)時(shí)需要考慮的問題。目前自動(dòng)駕駛系統(tǒng)昂貴的成本也是一大挑戰(zhàn)。雖然自動(dòng)駕駛沒有增加汽車本身的成本，但在其他零件和設(shè)備上花費(fèi)不菲，特別是激光雷達(dá)等一系列傳感器。成本問題也成了制約自動(dòng)駕駛普及的瓶頸。自動(dòng)駕駛會(huì)不會(huì)被黑客攻擊也是需要考慮的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。對(duì)于任何一個(gè)信息系統(tǒng)，都難免會(huì)出現(xiàn)漏洞，一旦被黑客抓住漏洞開始攻擊，自動(dòng)駕駛車企就只能召回汽車然后打補(bǔ)丁了，耗費(fèi)大量時(shí)間金錢。未來是否會(huì)有不法分子利用這些算法的盲區(qū)攻擊自動(dòng)駕駛汽車，是需要引起我們警惕的。

4.2 商業(yè)模式上的挑戰(zhàn)

自動(dòng)駕駛進(jìn)入實(shí)用階段后，首先受到?jīng)_擊的就是人類司機(jī)。自動(dòng)駕駛是否真的比人類司機(jī)省錢。前面提到自動(dòng)駕駛花費(fèi)不菲，而人類司機(jī)成本相對(duì)而言并不高。到底是保守一些繼續(xù)讓可靠的人類駕駛，還是大膽把貨物和性命交給計(jì)算機(jī)呢，這得看未來自動(dòng)駕駛的發(fā)展了。自動(dòng)駕駛會(huì)對(duì)各個(gè)行業(yè)形成沖擊。首先，自動(dòng)駕駛一定會(huì)對(duì)保險(xiǎn)業(yè)有影響，因?yàn)殚_車的風(fēng)險(xiǎn)性大大減小。據(jù)預(yù)測，自動(dòng)駕駛汽車將減少美國90%的汽車事故，而相關(guān)保險(xiǎn)需求一定會(huì)降低。然后就是汽修行業(yè)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)先進(jìn)的功能會(huì)掌控好定期維護(hù)時(shí)間，也能減少事故發(fā)生，從而減少維修費(fèi)用。酒店、航空、能源甚至房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)都會(huì)受到?jīng)_擊。自動(dòng)駕駛會(huì)動(dòng)搖這些行業(yè)的現(xiàn)有商業(yè)模式，帶來深遠(yuǎn)的影響。

4.3 法律道德上的挑戰(zhàn)

由于自動(dòng)駕駛汽車尚處于發(fā)展的初級(jí)階段，各國的相關(guān)政策還不完善。如何更好地監(jiān)管自動(dòng)駕駛的研發(fā)和測試是擺在各國面前的難題，特別是自動(dòng)駕駛出事故后的責(zé)任主體究竟由誰承擔(dān)。道路行駛中出現(xiàn)事故，責(zé)任主體當(dāng)然要負(fù)法律責(zé)任，可在自動(dòng)駕駛上好像行不通，因?yàn)闊o法確認(rèn)在行駛中誰是責(zé)任主體。汽車行駛完全由智能系統(tǒng)控制，但自動(dòng)駕駛易受到外部環(huán)境影響，當(dāng)外界影響對(duì)汽車控制產(chǎn)生干擾時(shí)然后造成事故時(shí)，就很難說清到底是誰的責(zé)任。此外，網(wǎng)絡(luò)攻擊、病毒入侵也將加大事故的發(fā)生機(jī)率，而在意外、緊急避險(xiǎn)等多種復(fù)雜情形下，責(zé)任主體的認(rèn)定及法律責(zé)任的實(shí)現(xiàn)也非易事。即便確定責(zé)任主體，各個(gè)主體間也會(huì)承擔(dān)相連責(zé)任，如何正確且公平地解決問題也著實(shí)難辦。

5 結(jié)語

自動(dòng)駕駛目前正處于一個(gè)高速發(fā)展的階段，不斷的技術(shù)進(jìn)步正在一點(diǎn)點(diǎn)減少自動(dòng)駕駛的成本，讓它變得更加實(shí)用。

然而，在自動(dòng)駕駛測試的過程中，也出現(xiàn)了一些交通事故。我們需要清醒地認(rèn)識(shí)到自動(dòng)駕駛?cè)匀幻媾R著一系列挑戰(zhàn)。如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，是科技公司、政府和公眾需要共同面對(duì)的問題。