期待无人驾驶汽车

2015-02-14 08:49艳涛
机器人技术与应用 2015年2期
关键词:无人驾驶汽车测试

本刊记者 艳涛

无人驾驶汽车是人们的美好梦想。在绝大多数人的心目中,当今世上最炫酷、最令人向往的汽车不是布加迪、迈巴赫,也不是宾利,而是电影《变形金刚》中的汽车人。当这些机器人化身为汽车时,那流线型的车身、卓越的行驶速度、绝世的智能,无一不被人们津津乐道。

面对梦想,很多人只是企盼,但是更有人在奔向梦想的道路上潜行耕耘。今年在美国拉斯维加斯举行的国际消费电子展上,多家汽车企业展出了自己的无人驾驶汽车,这无疑在向世界传输着一个明确清晰的信号,那就是无人驾驶汽车已从科幻电影中走出,正在成为汽车市场的一个重要组成部分。

2020 年,是一个时间节点。许多研发无人驾驶汽车的企业都在宣布,无人车商用时间将在5-10 年之内,甚至有调查机构宣称,2017 年就会出现商用的无人汽车,但是更多的企业表示推出商用无人汽车的时间是2020年。

谷歌的无人驾驶汽车进展

从知道谷歌在研发无人驾驶汽车开始,世人就一直在关注着他的进展。谷歌不是一个传统的汽车生产企业,他的切入最初并没有得到传统汽车企业的重视,因为汽车太复杂了,一个从未有生产汽车经验的企业一下子想制造高智能的全自动无人驾驶汽车是不可想象的。但是随着谷歌坚韧执着的研发进展,传统的汽车企业才感受到强烈的危机。

有消息称,2009 年底谷歌就被发现在秘密研制无人驾驶汽车,当时由斯坦福大学人工智能实验室的主任、谷歌工程师和谷歌街景地图服务的创造者之一塞巴斯蒂安-特龙(Sebastian Thrun)领导的团队研发。但谷歌自己正式将无人车正式亮相是在2010 年。这时候,测试车已经行驶22万公里。

这批测试车车顶装有激光雷达旋转感应器,能够扫描半径70m 范围内的环境;车辆左后轮上的感应器具有位置评估功能;车载电脑通过后视镜附近的摄像头辨识红绿灯、识别人行道和障碍物等。另有4个标准自动雷达感应器分布在车头和车尾,帮助确定车身与障碍物的距离。此时的谷歌无人汽车虽号称无人驾驶,但仍需一名驾驶员坐在方向盘后做候补,在紧急情况下进行人工操作。

谷歌先改造了6 辆普锐斯和1 辆奥迪TT 安装无人驾驶系统,汽车使用视频摄像头、雷达传感器和激光测距仪来观测其他车辆和路面情况,依靠地图数据导航。一支由15 位工程师组成的团队一直在对无人车进行各种测试,并且聘请了至少12 名没有不良驾驶记录的人坐在驾驶员位置上观察汽车行驶状况,提供无人驾驶感受和改进建议。经过连年不断改进、测试、实验、再改进,如今,谷歌的测试车辆团队由20 多辆无人驾驶汽车组成,累计行驶了270 万公里,每星期平均行驶1.6 万公里,而且大部分时间都是在城市街道上行驶,软件系统可以同时对数百个目标进行监测,包括行人、公共汽车、作手势转弯的自行车、举着停车指示牌的过马路者。

和传统汽车不同,谷歌无人驾驶汽车行驶时不需要人来操控,这意味着方向盘、油门、刹车等传统汽车必不可少的配件,在谷歌的无人驾驶汽车上是没有用途的,在去年5 月的Code Conference 科技大会上,谷歌展示的无人驾驶原型车已经没有了方向盘等传统的装置。谷歌联合创始人谢尔盖·布林(Sergey Brin)表示,原型车还很初级,谷歌希望未来的无人车能够适应不同的路面与场景,只要用户按一下按钮,就能被无人车安全送到目的地。

有分析家表示,谷歌是想做一台能开车的计算机,而传统的汽车制造商则是希望自己的汽车能够具备计算机的智能。日前,谷歌负责这一项目的高管克里斯·厄姆森(Chris Urmson)给出了无人驾驶汽车商用的时间表,计划在五年之内实现商用。

传统汽车企业的策略

早在2010 年谷歌公开研发无人汽车的消息时,传统的汽车企业也迅速站出来,表示他们也早就开始无人车的研发工作了,而且,他们的商用时间同样在2020 年。

传统汽车企业与谷歌不同,他们受商业模式的制约,既要考虑既得利益的延续,又要考虑新技术的引入,因此,对传统汽车企业来说,他们的无人车发展路线就是对传统汽车的技术改造,一步步引进智能技术,直至完全智能化,成为真正的无人驾驶汽车。

翻开汽车发展的日历,人们不难发现,智能技术确实早就在渗透汽车系统,改变着传统汽车的各种性能。

1958 年:克莱斯勒公司推出巡航控制系统,使得驾驶人不用再时时注意行驶速度。

1970 年:克莱斯勒公司豪车配备防抱死刹车系统。

1997 年:部分丰田汽车配备基于雷达的自适应巡航控制,可与前车自动保持安全驾驶距离。

2002 年:丰田公司推出NightView(夜视)监视器,可显示前方道路的近红外图像,凸显障碍物。

2003 年:奔驰公司推出Pre-Safe(预警安全系统),通过ESP 和BAS 感应器来预知危险,并触发预防措施来保护驾驶员及乘客的安全。

2004 年:日产汽车公司英菲尼迪品牌安装车道偏离预警系统,在汽车偏离车道时报警提醒驾驶员。

2005 年:沃尔沃公司推出第一款盲点警报系统,当有车进入驾驶人盲点时就会发出警报。

2006 年:丰田公司雷克萨斯品牌推出相机—声纳辅助的平行泊车系统。

2008 年:奔驰公司引进Attention Assit(注意力警示系统),在驾驶员显露疲劳征兆时发出警告。

2009 年:沃尔沃公司推出行人监测系统。

2010 年:奔驰公司F800Style 概念车展示了其搭载的赛车助手——一款低速适应巡航控制系统。

综上所述,现在的商用汽车已经可以实现很多预警功能、巡航功能、泊车功能,如果能够将巡航功能更进一步,能够自己变速、躲避障碍,这就离无人驾驶汽车不远了。

传统车企—宝马

宝马将自己的无人驾驶汽车发展规划分为几个阶段:从解放双脚、解放双手、到解放双眼、最终解放驾驶者的大脑,实现车辆的高度自动化驾驶,这和传统汽车行业普遍认可的无人驾驶汽车发展道路基本一致,即辅助驾驶阶段、部分自动驾驶阶段、高度自动驾驶阶段和完全自动驾驶(无人驾驶)阶段。

从2011 年开始,宝马公司在德国的高速公路上进行道路测试。去年9 月,宝马和百度签署协议,进行高度自动化驾驶科研的研究,项目涉及车辆使用、驾驶策略、高精度三维环境地图和配套基础设施等。目前,一些与无人驾驶相关的技术已经在宝马量产车型上应用,如主动巡航控制系统、控制车辆前后的距离速度和左右转向的交通拥堵辅助系统、自动泊车系统。

传统车企—奥迪

从大量的网络信息看,奥迪公司是传统汽车领域中研发无人驾驶汽车最有成效的一个。2010 年,奥迪公司与斯坦福大学机械工程系学生合作,以奥迪TTS 为基础研发出一辆无人驾驶车辆TTS Pikes Peak,并成功挑战北美Rally 爬山赛圣地——科罗拉多州派克斯峰,用27min 跑完了总长约20km 的山路,比专业赛车的成绩慢15min。

奥迪RS 7 概念车曾在无人驾驶情况下,在霍根海姆赛道进行了高速奔跑。霍根海姆赛道位于德国海德堡以西约20km、法兰克福以南约80km 处,1970 年成为F1 赛道,赛道单圈记录为(1∶13∶780)。RS7 概念车配备了自动驾驶系统,即Piloted Driving。该车最大输出功率为560 马力,搭载GPS,同时利用Wi-Fi 来提高定位准确度,配备了3D 摄像头用于搜集路面信息、实时传送图像数据。RS7概念车的定位准确性可以精确到1cm,方便其完成高精度的行驶,并选择最佳的行驶路线。在这些装备下,RS7 完成单圈时间略超2min。

最新研发的代号为“Jack”的无人驾驶汽车在今年初的国际消费电子展(CES)上亮相,这款A7 无人驾驶概念车是自己开来的,从美国加利福利亚州的硅谷行驶了900km 来到CES 展厅。该概念车使用的传感器可随时投产,用于监测车辆周围的环境。

此外,无人驾驶系统供应商德尔福公司(Delphi),在一辆奥迪Q5 上安装了雷达、摄像头和激光传感器,顺利控制它从旧金山开到了纽约。虽然大部分的旅程是在高速公路上进行的,但德尔福公司表示,99%的时间里都是汽车自己在驾驶。

综上信息可以看出,奥迪汽车当前重点测试的无人驾驶技术是高速自动巡航技术,使其更具智能。目前的设计是:方向盘下方有两个按钮,同时按下会启动自动驾驶模式,此时,方向盘会往里缩一些。关闭自动驾驶模式有几种方式:同时按下方向盘上的两个按钮、踩下油门或刹车、用手拉出方向盘等。

传统车企—奔驰

奔驰F015 Luxury in Motion 是奔驰公司今年推出的一款无人驾驶概念车,从外观方面来看,流线型车身漂亮圆润。为提供最佳的上下车便利,该车使用了90°对开式车门,长达3610mm 的轴距为乘客提供了宽敞的车内空间,并采用了2+2 座椅布局,前排两把座椅可在无人驾驶模式时向后旋转180°,使前后排乘客可以面对面交流。

奔驰已经启动了一项关于自动驾驶技术的大型项目,去年,奔驰推出的新款S 级旗舰车型上配备了一套“部分”自动驾驶系统。这套系统可以在交通拥堵或者高速路巡航的条件下实现车辆的自主行驶。在美国硅谷的研发中心,奔驰关于无人驾驶技术的研发从未停止。在美国加利福利亚州政府颁发的首批无人驾驶汽车路试授权公司中,就有奔驰的身影。

传统车企—本田

本田公司自2012 年以来,与两家日本车商联手进行无人驾驶汽车技术的研发,同时与多家供应商合作,以求与同在研发该技术的欧美车商抗衡。最近,本田在北美旧金山海湾地区新建无人驾驶汽车测试基地,正式拉开无人驾驶汽车测试的帷幕。

该汽车测试基地命名为GoMentum Station,占地约3万亩,站内覆盖路网32km,模仿城市环境修建了大量的建筑与配套的基础设施。首款测试汽车据悉采用新款讴歌RLX,测试汽车上安装测试必备的传感器以及摄像头,以保证测试的顺利进行,并为无人驾驶汽车进一步的研发提供数据支持。

无人驾驶汽车的安全性

“无人驾驶汽车安全么?”“出了事故怎么处理?”在企业研发无人汽车的同时,世人对无人驾驶的疑虑也在彰弥。

从理论上看,无人驾驶汽车经过精密计算,由系统精确控制,在一般条件下,比真人驾驶应该更加安全可靠。无人驾驶汽车至少不会范情绪上的错误,不会因为酗酒、生气、郁闷等精神原因而造成汽车失控,也不会因为人多、路窄、弯多等复杂路况而紧张,造成误操作。对长途行驶而言,无人驾驶汽车不会出现疲劳驾驶。在城市道路中,无人驾驶汽车不会闯红灯、逆行。在有限速标记的道路上,无人驾驶汽车会严格遵守规定,不会超速行驶。

从无人驾驶汽车实际测试的数据看,测试的无人汽车的确比普通人驾驶更安全。据谷歌发布的无人车测试数据,在迄今累计270 万公里的测试里程中,共发生事故11 次,这些事故均不是无人车主动造成的,都是对方车辆违规驾驶在先,而且都是小事故。

谷歌高管厄姆森在今年加拿大温哥华举办的TED(技术、娱乐、设计)大会上表示,谷歌无人驾驶汽车的一个重要作用,是能够通过无人驾驶减少道路交通事故和人员伤亡。他认为,虽然市场上的一些驾驶辅助技术能够减少交通事故,但是只有完全自动驾驶技术,才能够真正解决驾驶安全隐忧。如果一些驾驶辅助技术越先进,则驾车人可能会冒更严重的犯错风险。

厄姆森表示,目前存在的驾驶辅助技术,将来不一定会演进成为完全自动驾驶技术, “就好像一个人每天认真学习跳跃,但是他永远不可能飞起来。”因此,在辅助驾驶和自动驾驶方面,谷歌也曾经调整过思路。最早,谷歌的无人驾驶汽车原型车设置了一个方向盘,在需要的情况下,乘客可以驾驶并掌控汽车。不过在去年谷歌对外发布的第一个完整的无人驾驶汽车中,谷歌取消了方向盘,这意味着谷歌采取完全自动驾驶(无人驾驶)的模式。

目前,谷歌的无人驾驶汽车一直在测试和研发当中。除了原型车在现实路面上进行试验性行驶之外,谷歌内部也有汽车模拟器处在“无人驾驶”中,每天模拟器行驶的路程多达数百万公里。

在TED 大会上,厄姆森还展示了谷歌无人驾驶汽车的一些先进技术,尤其是处理复杂交通环境,比如在某条道路被封闭,有一辆自行车闯红灯,或是一名乘坐电动轮椅的妇女在路上追逐鸭子的情况下,谷歌无人驾驶汽车都能够做出聪明的反应。

机遇与挑战

谷歌的无人驾驶汽车还处于原型阶段,不过即便如此,它依旧展示出了与众不同的创新特性,传统汽车必须的方向盘、油门、刹车等配件,在谷歌无人驾驶汽车上通通看不到,按钮、软件和传感器取代了它们。这样的设计颠覆了传统的观念,面临着许多挑战。

国际上,1968 年在维也纳通过的《道路交通公约》目前被70 多个国家认可及执行,该公约第13 条规定,“车辆驾驶人必须在任何情况下均能够控制所驾驶的车辆”;在中国,虽然法律法规中没有明文规定,但是机动车驾驶证申领和使用规定以及道路交通安全法的相关条目显示,驾驶及开车时双手离开方向盘是违规行为。

国际公约和各国的交通法规,是无人驾驶汽车上路面临的最大挑战。

美国内华达州是最先宣布可以在公路上测试无人驾驶汽车的地区。2011 年,内华达州立法委员会通过了美国第一部允许测试无人驾驶汽车的法案。该法案规定,在对无人驾驶汽车进行测试时,车内必须搭载两名测试人员,一人坐在驾驶位,另一人坐在副驾驶位。该州的机动车辆管理局(DMV)向谷歌发出首张许可证,2012 年5 月,谷歌的无人驾驶汽车在内华达州上路测试。随后,奥迪等公司也陆续获得内华达州的测试授权。

去年秋天,美国加利福利亚州首批授权29 辆无人驾驶汽车可以在公共道路上进行行驶测试,其中25 辆是谷歌公司定制的无人驾驶车辆——雷克萨斯RX 450h 混合型号,奥迪公司和奔驰公司分别有2 辆车获得了测试授权。

目前,英国政府部门基于英国的法律体系,在调查研究的基础上允许无人驾驶车辆在路面上进行测试,欧洲的其他一些国家也在着手改变这种现状;但是,中国目前还没有针对无人驾驶相关的法律法规的调整。宝马公司目前正在和中国交通部公路科学研究院合作,一方面可以进行相关法律法规方面的研究,一方面试图寻求一定范围内在中国进行道路测试的可能性。

中国汽车商的等待

掰起手指算算,通用、日产、沃尔沃、丰田、现代、特斯拉……欧美日韩差不多能够叫出名字的汽车企业都在宣布自己的无人驾驶汽车计划,然而在国内,除了合资品牌的宝马、奥迪、奔驰等在做相关的测试研究工作以外,一汽、东风、长安、长城、北汽、广汽等等,均没有见到相关的无人车计划,都在处于观望状态。

宝马公司曾表示,一旦所有的条件都具备,宝马的无人驾驶车辆未来或许在中国最先推出。因为这家公司在近期一项针对1000 名德国消费者和1000 名中国消费者的调查结果显示,将近90%的中国调查者表达了有可能或者非常有可能购买具有自动驾驶功能的车辆,而这一数据在德国调查者中只占到50%。

中国的汽车商们,你们在等待什么?还在追逐SUV的市场?还是欧4 欧5 标准的纠结?或者是电动还是混合动力的思考?无人驾驶汽车商用的脚步正在加速,科技市场查调机构IHS Automotive 最新预测的数据是,全球无人驾驶汽车在2025 年市场销售估计达到23 万辆,到2035 年,销售将增加到1180 万辆,到2050 年前,不管是商业或是私人汽车,几乎都是无人驾驶。面对这样的未来趋势,你们真的能无动于衷?

不管是做一台能开车的计算机,还是做一辆有计算机大脑的汽车,伴随着不断增加的功能强大却价格低廉的传感器、精密的算法和摩尔定律,全球的汽车制造商都在逐渐开始重新定义驾驶员的概念,这是一个全新的革命,这场革命需要知识能量的积蓄,像谷歌、奥迪这类的先驱者至少从5 年前就开始积蓄、革新着他们的无人车计算机大脑知识库,国内的汽车厂商难道就这样看着竞争对手在新市场上积蓄能量,而自己却什么都不做?难道等到5 年后,15 年后,35 年后,你们就这样看着自己被挤出未来汽车的主流市场?

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