目前在世界范围内,汽车整车厂商、汽车服务供应商、互联网公司、电信运营商等各路人马,正试图以自动驾驶智能汽车撬动一个“车联网”的时代,解放人们的双手和时间。
1.自动驾驶智能汽车的基本概念
如前所指,车联网技术将汽车直接与车辆管理系统对接,通过配备天线、计算机芯片和全球定位系统技术等车载电子设备,汽车就可以敏锐感知一定距离内其他车辆所在的位置,同时也能通知附近其他车辆自己的位移方向;同时,车上的传感装置还可以与道路边的信号装置交换信息,帮助驾驶者“眼观六路”,这就是所谓的“智能汽车”。
抛开复杂的信息收集和传输技术手段,用最通俗的话说,智能汽车意味着更简单、更安全、更舒适的驾乘体验。各种车身控制技术、智能车载系统正在不断刷新着智能汽车的能力边界。零排放、零堵塞、零事故死亡的自行驾驶,应该说是智能汽车的终极目标。
代表硅谷科技企业的谷歌和苹果,从未掩饰其插足自动驾驶智能汽车的野心。谷歌在2010年10月研发出全球第一辆无人驾驶汽车,2012年苹果iCar的设计图曝光。
有关新闻媒体对谷歌无人驾驶汽车的真实驾乘体验做了如下描绘:
每天早上8点左右,谷歌无人驾驶汽车团队的带头人安东尼·莱万多斯都会走出住所迈进自己的白色凌志汽车(见图20-1)。与多数人不同的是,安东尼的工作轻松很多,因为他有一个隐形驾驶员——一个机器人驾驶员。
在整个上班途中,安东尼的车使用了GPS和其他传感器,以确定其在地球上的位置。登记表盘上一个低调的显示器用黑底白字把数据显示得很清楚,而当汽车进入了高速公路匝道后,画面开始丰富起来:两条白色固定边线和三条虚线把公路分成了4个车道,安东尼的车进入了“自动驾驶车道”,这在图上显示为绿色,而他的车和周围所有人都用白色小方块来代替。
有了这名机器人驾驶员,安东尼可以把脚挪开离合器,把手放在腿上,悠闲地看看窗外。全长45mile的上班之路,如果这名“驾驶员”是绝对完美的,那么他甚至可以在后座上小睡一会儿。
图20-1 谷歌的无人驾驶汽车
对绝大多数人来说,在公路上行驶可能是最危险的事。2001年到2009年,美国公路已经令369629人丧生。一项研究表明,93%的车祸都“确实或极大可能性地”由人为错误引起。
那么,谷歌自动驾驶汽车的表现如何呢?当一辆车从匝道上加速驶过来时,是该加速还是减速呢?这个问题困扰着不少驾驶员,而自动驾驶汽车会选择减速。不过当接收到更多数据后,比如赶上来的车突然制动,它会重新做决定。
就目前看,谷歌无人驾驶汽车的行驶记录还十分清白,它大约每36000mile(约合57936km)才会犯下一个严重到需要人类驾驶员干预的错误。而这个错误并不意味着系统崩溃,而只是机器人可能看漏了什么,比如把站在街边的孩子误当做一个固定物了。这个疏漏可能是可怕的,但绝不意味着会带来一场交通事故。
另外,无人驾驶汽车不只是提高了安全性,还能让交通更加顺畅。
众所周知,很多交通堵塞追根溯源都是些人类驾驶员微不足道的小毛病、点支香烟或者戴上耳机接通电话浪费了2s,但这可能就是后面排起长龙的根源。在无人驾驶汽车这里,这都将不再发生。
据美国电气和电子工程师协会研究,仅凭令每辆行驶汽车的间距变小一点,无人驾驶技术的广泛应用就可以使公路通行能力提高5倍。让我们设想一下:即使在最拥挤的时候,汽车也只覆盖着5%的公路表面;无人驾驶汽车会选出最优行驶方案,甚至一些车还能安全地挤进人行道,从而让交通堵塞成为过去。
2.无人驾驶技术的发展状况
根据谷歌无人驾驶汽车团队在2011年的申请,美国专利商标局在2014年1月正式授予谷歌无人驾驶技术的专利。另外,2012年9月,加利福尼亚州州长杰里·布朗签署法案,宣布从2015年起,加利福尼亚州公路将允许无人驾驶汽车自由行驶。但各车企倒是相对保守谨慎。2010年10月~2013年9月,谷歌无人驾驶汽车安全行驶超过50万km,不过谷歌计划要到2020年才实现无人驾驶商业化目标。
各车企的保守,一方面是因为现阶段无人驾驶汽车造价高昂;另一方面还因为安全、配套等问题。无人驾驶和人工驾驶肯定会共同存在一段时间。按照美国的思路,他们想象在智能高速公路上用无人驾驶,而在普通公路和城市道路上用人工驾驶。
据报道,美国正在尝试用几十亿美元来设计一套智能公路系统,即在未来的某一天,一辆智能汽车开出车库,载着某人按照惯例驶向当地公路并向目标开去。当汽车到达智能公路的自动车道入口处时,驾驶员通过车内的自动驾驶系统输入需要到达的目的地地址,汽车进入自动车道并高速行驶,与前后车辆仅间隔几米。自动汽车上装有避免撞车的雷达和自动制动保护装置;其后还有引导线圈,指引车辆在车道中间行驶,与卫星相连的计算机网络系统将不断为汽车提供自动导航所需的信息,当汽车接近智能公路的出口时,车内系统将通过声音提醒驾驶员汽车很快将要恢复人工驾驶状态;不久后,汽车驶离智能公路的自动驾驶车道,驾驶员重新起动汽车,用手搭上转向盘,将车开到最终的目的地。
由于谷歌无人驾驶汽车的研发成功,2013年,自动驾驶汽车在世界上忽然掀起了一个小热潮,由业外的谷歌引领,福特、丰田、大众、沃尔沃、日产等汽车企业加码,多家汽车企业把自己尚不十分成熟的自动驾驶汽车推进公众视野中。
有新闻媒体称,最早开展自动驾驶技术研发时,汽车企业的理由是为老龄化社会做好产品储备。这个听上去很高尚的理由似乎不足以支撑汽车企业如此兴师动众,购买力不强的老年消费群体也能成为汽车企业的重点客户?
但是,当人们带着质疑、远远地欣赏自动驾驶汽车时,部分技术已经在市场上为汽车企业赚钱了。一些标榜安全车的新车型纷纷把自动驾驶汽车上展示的技术,如偏离车道警示、高度自适应巡航、碰撞前自动制动等功能作为新卖点。这些车型包括通用2013款凯迪拉克XTS、2014款奔驰E级、2014款奥迪A8、沃尔沃2013和2014款全系车型等,自动避撞技术成了国际汽车市场上最新、最热的安全技术。
美国运输部门官员2014年2月3日说,美国国家公路交通局正与汽车制造商合作,研发一项“车对车通话”技术,以实现车与车“自动对话”,从而减少撞车事故的发生。
运输部门官员在一场新闻发布会上介绍,车辆配备“车对车通话”装置后,能够持续发出无线电信号,相互告知自己的位置、方向、速度等信息。如果两辆车有相撞危险,车内会以闪烁信号、声音或座椅振动等方式向驾驶员发出警告,或者直接替驾驶员制动。
借助这项技术,即便驾驶员视线因转弯或交通拥堵等受到限制,车辆也能比驾驶员预先发现前方是否有其他车辆闯红灯或紧急制动。(www.daowen.com)
交通指示灯等公路设施如果应用这种技术,就能够与车辆“通话”,告知车辆交通拥堵,路面险情等信息,以便驾驶员提前选择其他路线。
这项技术的研发已经启动了大约10年,但投入使用还需要数年时间。美国国家交通安全局估计,除了由酒后驾车或机械故障引发的交通事故,其他撞车数量有可能借助“车对车”通话减少80%。
不过,运输部门的官员说,“车对车通话”这一技术要推广应用,还需先解决多重安全和隐私问题。例如,要确保车辆的“对话”中只交换基本的交通安全信息,而不泄露驾乘人员的个人信息。
另外,只有当一定数量的车辆配备“车对车通话”装置后,这项技术才能真正有效地发挥作用,而这一推广过程预计需要多年时间。
话说回来,由于前期忙于在制造技术上的追赶,中国汽车厂商事实上对主动安全等智能汽车系列技术的介入时间较晚,国内对自动驾驶汽车的评价大多是“短期内成不了气候”,也鲜见汽车企业公布这方面的研发计划。报道称:中国的科研院所对自动驾驶智能汽车的研究倒是较早,有军工研究机构研发的自动驾驶汽车已安排路试,但其研发目标是执行特殊的无人驾驶任务,而非在日常交通中提供辅助驾车功能。
最新的消息显示,在上汽集团与航天科工集团签署的新一轮合作协议中,包括开展无人驾驶技术研究。
另外,根据有关新闻媒体报道:中国的国防科技大学教授贺汉根从20世纪90年代即开始从事无人驾驶汽车研究。2011年7月,他牵头的红旗HQ3无人驾驶汽车完成了从长沙到武汉286km的高速全程无人驾驶实验,创造了中国无人驾驶的新纪录。贺汉根估计,中国在无人驾驶科研方面大约落后5~10年。如果从汽车制造商来看,差距会更大。
贺汉根对媒体记者表示,20世纪90年代,他在德国发现奔驰、大众等汽车已经开始开展了无人驾驶技术的研究,那时他们已经认识到,无人驾驶汽车很大程度上要顶替人工驾驶。
1992年从德国回到中国,他发现当时国内还无人认识到这一点。2002年开始,他动员企业投入无人驾驶研发。直到最近两年,车企才慢慢意识到不做不行了。这期间,包括一汽、二汽、上汽都来找过他。
在他看来,中国汽车行业在自主技术上的投资远不能和国外同行比,差了几个数量级,研发投资仅占汽车企业利润百分之几,能拿出几个亿就不错了。可是日本同行们的研发投入占到利润的近30%,德国同行则超过30%,赚100元钱,拿出30元搞科研,中国企业是很难做到的。
以中国2013年度产销2200万辆汽车的市场体量和越来越拥堵的城市道路来看,中国对自动驾驶智能汽车的需求应该同样巨大。
所以在自动驾驶技术方面,中国的汽车企业应奋起直追、迎头赶上,否则在世界的信息化大潮中、在未来的“智能化”社会中,中国的汽车产业必将陷于落后的局面。
显然,在将新能源作为国内车企弯道超车的项目之外,无人驾驶也是“超车”的选择之一。
3.无人驾驶的难度
有专家提出,看似简单的“计算机+传感器”的无人驾驶核心组合最大的普及难题是什么呢?国内外的测试都将矛头指向行人和车辆不可预知的交通行为上。因为所有存储在计算机和可被计算出来的行为结果都是有限的,而面对瞬息万变的人类行为和在人类控制下的车辆行动轨迹,“无限可能”自然不是“有限结果”能够应付的。所以,只有在无人驾驶成为一种普遍选择、排除例外存在的时候,无人驾驶才能真正完成从实验室到路面的真正转型。在此之前,还有一项工作需要完成,就是各厂家开发的无人驾驶指令需要一个获得共识并统一执行的交通系统标准,以使所有的车辆都能在一种可控的状态之下运行,这同时也完成了对于车流的科学调控。
4.无人驾驶技术的实际应用
展望未来,无人驾驶技术的发展贵在实际应用。
据了解,为解决城市交通拥堵问题,目前在欧洲正在进行一项叫作“Cyber Car”(电脑控制汽车)的项目。Cyber Car是能乘坐两人的自动驾驶汽车,它有如下几个特点:
1)Cyber Car很像一部水平放置的电梯,用户只要在停车场按一下按钮,汽车就自动到达,然后再按一下按钮,汽车就会把你送到指定的地方,正像电梯送你上哪一楼层一样。
2)Cyber Car在网络上运行,只要你所去的地方是在网络上的某一点,汽车就会以最短的距离、最少的时间送你到达目的地。
3)Cyber Car可随叫随到,24小时服务。
4)Cyber Car在特定的专用车道上行驶,在市中心的限制速度为30km/h。
5)Cyber Car完成运送旅客的任务之后会自动离去,退回到地下车库或远离市中心的地方。
Cyber Car项目是由欧盟委员会(European Commission)牵头,并于2001年8月启动,由法国计算机科学与控制国家研究院(The French National Institute for Research in Computer Science and Control,INRIA)等14个研究机构和两家公司共同组成的联合体,对一些关键技术进行联合攻关。这些技术包括更好的车辆导航、更好的躲避碰撞能力、更好的列队管理,以及开发一种简单而标准的使用者联系方法等。
他山之石,可以攻玉。欧盟的做法值得借鉴。类似于Cyber Car项目,是否可以成为我国发展无人驾驶技术的方向呢?
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