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遇見霹靂游俠:無人駕駛汽車走向產業化

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高度人工智能,耐高溫,可抵御子彈攻擊,瞬時加速322公里每小時,可用多國語言進行溝通,對聲音和氣味有識別能力,這是什么?是KITT,1982年播出的《霹靂游俠》中那個傲嬌屬性的第三代龐蒂亞克火鳥跑車,囂張的外表,超前的功能配備,即使時隔三十年再看,依然十分令人向往。

人類對于未來、科幻這種東西向來趨之若鶩,所以捎帶點科幻色彩的電影大都是逢映必火,無論是KITT還是鋼鐵俠的盔甲,都讓發行商們賺的盆滿缽滿.所謂藝術來源于生活又高于生活,我們借著KITT來說下頗具未來感的“無人駕駛”汽車。

回顧整個汽車發展史,不管是外形還是內在動力系統,都順應社會發展或多或少地進行一些調整,但唯一不變的是人類對于速度以及操控的追求。“無人駕駛”意味著不需要司機來進行機械操控,而是通過計算機對地理、環境數據分析,借由信號的傳輸實現最優路徑選擇,最終將乘客送至目的地。

有人要問了這樣不就喪失了駕駛的樂趣,并開始懷疑“無人駕駛”的出現是否具有意義,其實恰恰相反,無人駕駛是真正忠于研發汽車初衷的技術即為人類提供便捷、高效、安全的出行方式。而且在社會高度發展的今天,快速緊張的生活節奏,讓人們對速度、效率以及安全的需求與日劇增,而市政設施的建設與更新越來越跟不上發展的速度,這就產生了很多令人頭痛的問題:擁堵、事故以及環境污染,根據國家統計局提供的數據顯示,目前我國國內的汽車保有量將近1.4億,而且根據我國建設小康生活的目標,預計這個數字至少會增加2倍以上,在加上人口的逐漸飽和,路與車的矛盾也會逐步加劇,那么依靠新技術來解決這些問題也就成了大勢所趨。

“無人駕駛”技術的目的就是通過將駕駛過程中“人”這一不確定因素排除,借助各種技術手段使汽車可以自主行駛,這種電影里才會出現智能裝備已經離我們越來越近了。作為全球第一的互聯網公司,谷歌于2010年在加州進行了無人駕駛汽車的試行,試行距離超過22萬公里,其中在完全無人狀態下的里程數為1600公里;2011年中國國防科技大學研發的一輛無人駕駛汽車在從長沙開至武漢,行駛了177英里。除了科技公司和研究機構,在汽車行業深耕多年的汽車制造商們同樣不甘示弱,包括奧迪、奔馳、本田等都交出了自己的成果。日前谷歌、奧迪以及奔馳獲得了加州機動車管理局頒發的牌照,得到了讓無人駕駛汽車上路的授權。

在路上

谷歌測試所用的改裝車的車載設備包括雷達、車道保持系統、激光測距系統、紅外攝像頭、立體視覺系統以及GPS和車輪角度編碼器等; 谷歌無人駕駛汽車通過分布在擋風玻璃上的攝像頭進行路面信息收集,利用紅外攝像頭來檢測紅外標記,實時形成三維圖像,幫助系統識別車道標記,并在車輛偏離車道時通過震動方向盤來進行提醒。在汽車頂部與底部放置了激光測距裝置,通過激光反射可以對周圍存在的物體與車身的距離進行測量。在激光測距裝置的后方,裝有一個GPS信號接收器,采用Applanix的定位系統,并通過谷歌的制圖和GPS技術完成目的地導航。在汽車前后保險桿及前車燈位置上配備的雷達,可對盲點內出現的物體進行警報提醒。后車輪裝備的車輪角度編碼器,通過車載傳感器可以實時測量汽車的速度。

在5月谷歌發布的Selfdriving無人駕駛原型車上,我們看到一個沒有方向盤和剎車等制動裝置的圓形設計的無人駕駛汽車。該車上搭載了兩套行駛系統,系統一出現問題后,系統二則開始工作。谷歌的“無人駕駛”技術簡單來講就是通過激光掃描獲得行駛環境的距離、方向的數據再結合GPS數據完成實景建模反饋至計算機,計算機對以上數據進行分析處理,并迅速作出預判將最優結果反饋至各個操控系統進行執行。雖然說起來簡單,但是因為行駛中要分析的數據高達1個G,所以Selfdriving采用的是輕量版的Ubuntu系統。

與谷歌不同,奔馳在今年推出了一輛無人駕駛卡車FT2025即“Future Truck 2025”,因為奔馳認為無人駕駛技術更應該被應用到長途運輸的卡車上,以避免疲勞駕駛等原因導致交通事故,還可增加長時間駕車的樂趣,而且較大車型也更利于配備實現無人駕駛所需的裝備。FT2025在外觀上頗具未來感,采用冷峻的銀色車身,外形有點類似變形金剛里的擎天柱,采用較為圓潤的設計符合空氣力學,后視鏡被雷達和全景攝像頭取代,駕駛室空間舒適寬松,車輛運行數據全部顯示在液晶顯示屛上,中控臺被一臺大屏平板電腦取代。車頭前部的logo位置以及大燈位置安放了很多LED燈,從正常駕駛模式切換到無人駕駛模式后,這些LED燈的顏色將由白變藍。

FT2025由奔馳研發的“Highway Pilot”系統進行操控,該系統是以包括車道保持輔助系統、車距控制系統、ABA緊急制動系統、堵車自動起動和停止系統、預測巡航控制系統在內的動力總成預控制系統(PPC)為基礎,配合車輛周圍的雷達傳感器及全景多功能攝像頭來實現車輛自主駕駛。通過在車門、擺桿等地方設置的雷達探頭傳感器對250米,18度以及70米、130度范圍內的路面情況進行掃描,立體攝像頭對單雙車道、人形道、并對在100米、水平45度、垂直27度范圍內的靜止和移動的對象進行掃描,利用物體與背景影像的對比精準計算出間距。另外就是可識別交通標志及車道標記引導車輛自主駕駛。FT2025還可依據車輛行駛變化的頻率向周圍車輛持續發送車輛位置速度等運行相關的消息。

在來說說奧迪的無人駕駛技術“Piloted Driving”,在年初的CES展上,那輛自己開上來的奧迪A7,一下就成為矚目的焦點,A7利用前視雷達以及激光測距儀來對周圍路況進行探測,而后視雷達則實時掌握后方超車情況,同時擋風玻璃上配備的攝像頭則對車道兩側的安全進行監視,通過這些外部設備收集上來的數據由安裝在后備箱區域的計算機進行分析處理。在今年8月的路測中,試測的奧迪A7還加入了storage pilot功能即車速降至60km/h時,系統可以自動減速、加速,當時這輛測試車內安裝了22個攝像頭。

國內的無人駕駛汽車研究比較低調,但水平不低,2011年國防科技大學改裝了一輛紅旗HQ3,完成了在由長沙到武漢的高速公路上的無人駕駛測試,全程286公里,歷時3小時22分鐘。與谷歌不同,這輛紅旗HQ3無人駕駛汽車并沒有復雜外部設備,其通過環境傳感器收集路況信息,上傳至汽車配備的智能控制盒決策系統來進行車輛自主駕駛。車輛外觀及內飾與普通車輛差別不大,只是內部車窗兩側增設了2個攝像頭。這輛紅旗HQ3的自主駕駛系統包括3個部分:一、眼睛即環境識別系統:收集路況信息測量前方車輛的距離和速度;二、大腦即車載主控計算機和路徑規劃軟件,根據“眼睛”提交的視覺信息以及自身駕駛狀態來進行預判;三、利用手腳即自動駕駛控制軟件,根據大腦提供的路徑及汽車行駛動力學來給方向盤、剎車以及油門等下達操作指令,完成整個自主駕駛過程。

對比發現,汽車制造商們在進行無人駕駛汽車研發時都保留了部分駕駛員自主操控的裝置如方向盤,而谷歌在今年5月推出的Selfdriving car則省去了這些設備;就速度上來講,奔馳的FT2025完成了80km/h的測試,谷歌和奧迪均為40km/h,國產紅旗的時速則近85km/h;再來對比下油耗,這款搭載“Piloted Driving”的奧迪A7,百公里耗油僅有2.5升 ,奔馳因為PPC系統的使用將減少5%的油耗,而谷歌的Selfdriving car的預計油耗也在3%-5%范圍內;外形上來講谷歌的Selfdriving car和奔馳的FT2025都頗具未來感,奧迪和紅旗都是原車改裝所以外形上并無太多亮點。除了谷歌、奧迪、奔馳這三家表現突出外,眾多日系汽車品牌也紛紛加大對無人駕駛操作系統的研發投入,我們也看到很多令人期待的合作,包括奔馳與諾基亞Here團隊的合作,百度和寶馬的合作等等,其中百度將與寶馬在車輛使用、駕駛策略、高精度三維環境地圖、配套基礎設施、相關法律和產業標準6個方面展開合作,可以看出雙方想要對未來的無人駕駛汽車的發展做全面深入的研究,百度在數據采集與分析方面的能力將發揮重要作用。

方向

政策扶持和汽車技術突破的推動將促使無人駕駛產業化步伐加速前進,汽車行業將迎來更為廣闊的市場,而因此催生的硬件終端、傳感器行業以及運營服務提供商等連帶產業將獲得空前巨大的發展空間,預計市場規模將達千億級別。

不過目前這些無人駕駛汽車,嚴格上講是傳統汽車改裝加無人駕駛輔助系統形成的初級無人駕駛,由于受到技術、法規等因素的制約,還不能擺脫人類操控。我們現在需要做的是如何加快無人駕駛汽車的發展。在未來一段時間內,我們透過以往的經驗預見到一些可能會造成無人駕駛行業發展瓶頸的因素。

從技術層面來講,單看目前的測試情況,需要解決的問題有三個,其一是速度的提升,如果速度提升不上去,無人駕駛將沒有多大應用價值;在一個是能否經受極端天氣及復雜路況的考驗;最后就是因為地球資源有限,汽車動力一定會由燃油到電動再到混合動力,最終使用氫能源來實現驅動,所以需要考慮到與新能源的融合。這些問題是無人駕駛技術研發人員需要考慮的課題。

從決策層面來看的話,各國的交通管理都是最令人頭痛的一環,尤其是人口眾多、汽車持有量大的國家,交通路網的建設速度永遠跟不上汽車的增長速度,無人駕駛汽車的出現將有利于緩解交通壓力;另外一旦無人駕駛汽車進入量產的話,那么駕駛人將沒有年齡限制,現在的駕駛執照也將沒有多大意義,政府應及早做好政策準備,以免政策滯后抑制無人駕駛技術的發展。同時行業內要對其中所涉及的技術、設備等及早制定統一規范的行業標準,促進無人駕駛汽車的健康發展。

當技術成熟、政策支持準備就緒后,下一步就是如何讓大眾接受這項新技術,安全是接受無人駕駛技術的重要指標,而且在無人駕駛全面推廣之前勢必有很長一段時間與正常駕駛的汽車同時運行,另外汽車一旦完全被計算機操控,就可能會出現隱私安全、外界入侵、故障解決等等問題;一旦出現事故,責任劃定、維修索賠等等現實問題又該如何解決,這可能需要更多專業人士的加入來共同推進,讓人類完全信任機器還需要更多努力。另外一個就是性價比了,一款最低配的奧迪A7售價最低要50萬,如果加上輔助系統和改裝的費用,這個價格至少翻番,雖然谷歌的原型車成本需要多少還不清楚,但想想就知道不低。

在新技術的推廣上,尤其是需要支出大額資金購入的技術上,推廣的難度更加的大。就目前電動汽車等新能源汽車的發展中,大致可以預見到無人駕駛技術或將面臨相同的境遇。雖說都是汽車家族的新成員,但新能源汽車和無人駕駛汽車并不存在競爭關系,沒有誰取代誰,不存在汽車行業變革中的遞進關系,更應該講的趨勢是兩種技術的融合。新能源汽車的普及受到全球能源消耗格局,汽車行業的發展格局、配套公共設施等關鍵因素的影響,也就是說還沒有到那個全面爆發、更新換代的臨界點,而無人駕駛這一全新概念雖然還處在初級階段,但與新能源汽車面臨的問題有一些共性,新能源汽車的發展將會給無人駕駛汽車提供很好的經驗借鑒。

以上這些問題不僅僅是研究無人駕駛汽車的科技公司或是汽車制造商所面對的問題,一個行業的變革,需要多方人士的協作。

著眼當下,無人駕駛的未來還是掌握在汽車廠商手中,在發展的初級階段主要任務是在量產車中逐漸加入更多智能操控系統來培養用戶對智能系統的依賴,依托長期培養起來的用戶黏性使得無人駕駛循序漸進被大眾接受,就像計算機取代了算盤,數碼相機終結了膠卷時代。

雖然我很想把此文寫成一篇無人駕駛汽車的導購文章,但是很可惜我們還需要耐心等待時代更迭的那一天,可能很長也可能很短。無論是汽車制造商還是“霸道”入侵各個行業科技公司,大家對無人駕駛雖然有著不同的理解,但大家的初衷都是一致的即創造更便捷、高效、安全的出行。

文/孟芳 互聯網周刊

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