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國際無人駕駛車輛系


統協會新近的研發展示
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2010年10月28日,一輛從意大利出發的綠色能源驅動無人駕駛汽車在經過長達3個月的旅程后抵達上海世博園,停在比利時歐盟館供游客參觀

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汽車自動化進程1912年,凱迪拉克的自動發動系統意味著司機不再需要通過手搖柄來控制汽車了
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早前在巴塞羅那舉行的世界移動通信大會上,美國最大的搜索引擎商谷歌執行主席史密特面對數千出席者說:“人們預測,全息圖和無人駕駛汽車將很快成為現實,這件事是絕對真實的!”他同時宣稱,自2010年10月谷歌公布他們研發的無人駕駛汽車后,如今這種無人駕駛汽車已行駛超過了20萬英里(約32萬公里)。
2011年6月,美國內華達州通過了第511條議會提案,成為美國第一個官方認可、允許無人駕駛汽車實驗在公共道路上進行的州,接著夏威夷州和佛羅里達州也陸續頒布了類似的法令;2012年3月,谷歌的無人駕駛汽車在美國內華達州獲得了車輛管理局發放的汽車測試牌照,即可以正式在公路上進行無人駕駛測試了……這些都在說明,谷歌主席史密特的預言并非空穴來風。
梅賽德斯的創始人之一、有“汽車之父”美譽的卡爾·本茨,曾擔心他的發明可能會因為缺少訓練有素的司機而受到阻礙。他也許從未想到,有這樣一天,汽車根本就不需要司機。
科技每前進一步都會帶來全新的問題。無人駕駛汽車也是如此。很多人都預測,10年后這種無人駕駛汽車就會進入大眾生活,但這種新興的科技仍面臨許多問題,比如道德問題、安全問題、責任問題。
[緣由]
絕對有現實意義
建筑師格迪斯在1940年出版的《魔幻的高速公路》一書中,曾預測其后20年汽車領域將會發生的大事:“1960年時的汽車以及他們所行駛的道路,將會被裝上一些裝置來糾正人類駕駛員的一些錯誤。”他預測的事,如今雖然未進入理想狀態,卻正一步步被實現。
2010年谷歌公司率先宣布他們已經擁有了可以上路的無人駕駛汽車。事實上,幾乎每一家傳統的汽車制造商都正在開發他們自己的自動駕駛車模型,而近十年來,美國硅谷出現了不少新的研發實驗室,都在致力于這一挑戰。去年,一輛無人駕駛的寶馬車在德國的高速公路上從慕尼黑開到了因戈爾施塔特;奧迪則派出了一輛無人駕駛汽車翻過了美國落基山脈前峰、海拔約4300米的派克峰;大眾和斯坦福合作,也正在生產新一代無人駕駛Junior號汽車;豐田則發布了裝載有無人駕駛汽車操作系統的普銳斯新型車,該車還可以遠距離操控……美國汽車工程師協會之類的組織已經成立了特別委員會,準備起草無人駕駛汽車的通行標準;癡迷于汽車的加拿大搖滾歌手尼爾·楊,還找來機器人專家,要把他的59款林肯車改造成無人駕駛車。
“每個人都認為無人駕駛車的時代就要來臨。”斯坦福無人駕駛車項目的負責人克利福德·納斯說。
而谷歌發言人稱,谷歌開發無人駕駛汽車的目的,是為了預防交通意外、給人們更多空閑時間和減少汽車的使用,從根本上減少碳排放量。
沃爾沃公司進行無人駕駛汽車研發時,曾提出一種“領頭車”的設想,認為如果把很多自動行駛的車輛連成排前行,“可以在同一車道可容納更多的車,以緩解塞車壓力”。多車連排甚至可以減少空氣阻力,從而減小所需的馬力,達到減小排放的環保目的。
專家們還稱,一旦有了無人駕駛汽車,無論何時,無論男女老幼或者殘疾人,都可以隨時解決交通問題。那么,也許很多家庭都將只需擁有一輛汽車,且不需要“司機”。從這個角度來算,每戶每月汽車的開支已大為減少保險、保養、燃油費用,初步估計,每個美國家庭每年可能會輕松省下超過5000美金。而對一些小公司來說,如果使用具有人工智能的無人駕駛汽車,則意味著每一天上下班的路途時間,也可以變成工作時間。
無人駕駛汽車的開發,絕對有現實意義。
[技術]
需要大量的數據處理
一位新一代的S級梅賽德斯自動駕駛汽車體驗者這樣描述自己的試乘經歷:“……汽車的注意力輔助功能不間斷地監視著我的駕駛,如果分析數據過程中,它發現我開始困了,一個咖啡杯的圖標就會在屏幕上顯示出來。當然,將由我來決定是否需要停靠在路邊,來上一杯咖啡……如果下雨了,雨刷會自動啟動;如果車進了隧道,前燈會自動調節光線;如果旁邊車道的車插進了我的盲點,一個紅色的三角就會在我的側視鏡里亮起來;我試圖換車道,圖標會閃爍嗡鳴;如果我偏出了車道,方向盤會微微轟鳴。如果我沒有聽從任何警告卻面臨即將撞車的狀況,汽車會完全剝奪我的駕駛權,啟動它的自動剎車系統……”
谷歌的無人駕駛汽車研發者之一的萊萬多斯基說:“我們正以每秒20次的速度分析和預測世界。這需要海量的數據處理。”他認為無人駕駛汽車是這樣認識世界的:車道、標志牌、汽車、速度、距離、矢量。這樣一輛車會不停地計算數據,并預算下一個目標內可能出現的運動軌跡。
簡單來說,無人駕駛汽車就是安裝了輪子的半自動化計算機,是一個機器人。研發者說:“一輛這樣的車擁有大約60個自動控制裝置或者電子控制元件,來處理自動剎車、自動開尾箱之類的各種事情。它一旦啟動,便有成千上萬個并行程序同時運行。”IEEE的光電子期刊雜志曾提到,“一流的無人駕駛汽車要使用100萬行計算機代碼,比波音公司新的787客機還要多。”難怪未來主義學者保羅·沙弗說,對于一個像梅賽德斯這樣的公司,“如今的最大附加價值就是軟件和計算機。而輪子主要是用來保證讓計算機在地面上動起來”。
現在的問題是,公路上的信息仍是千變萬化的。不是所有汽車都嚴格按照官方規則來行進的,人類駕駛員可沒那么守規矩。
也不是所有路面都有完善的汽車行駛標識。不同地區的標識代表的意義可能還不全相同。比如在歐洲,限速標志牌是由一個紅色的圓環和一個符號組成,在美國,限速標志卻幾乎是方形的。
天氣和光線等因素也在不斷變化,無人駕駛汽車還需要擁有一套針對天氣變化和陽光變化的優化計算方法。
無人駕駛汽車仍需要有駕駛人員在一旁控制。這又帶來另一個最具有挑戰性的問題如何進行管理功能切換。人類駕駛員將來到底是駕駛員還是副駕駛呢?能離開這輛汽車多遠呢?這都需要進行更大量、更確切的實驗。
[律法]
出了事故誰負責?
谷歌研發的無人駕駛汽車已正式拿到由美國內華達州車輛管理局發放的汽車上路測試牌照。2012年夏天,美國交通安全局已準備把3000臺已裝備各種不同“司機協助”功能的車輛安排在美國密歇根的道路上進行此項實驗。自動剎車控制系統剛剛成為在美國上市新車的標準配置,而且從2014年開始這個標準配置還將進入歐洲。與此同時,通用、大眾、奧迪、寶馬、沃爾沃等大品牌公司都在積極開發無人駕駛汽車,并提出“希望到2018年能夠實現無人駕駛汽車的大量制造”。
但是,實現這個預期的前提,是法律允許無人駕駛汽車能駛上公共道路。目前的法律在這一部分幾乎仍是空白。
有人提出,汽車越智能,駕駛者就可能越低能依賴汽車自動化裝置,使人類駕駛更容易犯錯。至少有一項研究證明,那種防抱死制動系統對“攻擊型駕駛”行為是有潛在的鼓勵作用的。一個駕駛學校的資深教練這樣形容:“除非無人駕駛汽車的智能大大超過一個20歲年輕人的頭腦那已經蠻復雜了否則他們仍會犯很多錯誤。”我們的確有過這樣的經驗,一個聽從GPS設備引路的順從的駕駛員,可能會開進水里,要不就開到一條在冬季關閉的路上。自動駕駛的可靠性仍引來人們的懷疑。
但是,無人駕駛汽車目前最大的障礙顯然是法律而不是技術。比如說,無人駕駛汽車真的安全嗎?這樣的車發生交通事故,該追究誰的責任?如果警察需要,他們該如何叫一輛無人行駛的車靠邊停車?
汽車制造商認為律法的支持是遲早的事。他們更熱衷于實現“安全目標”,因為這有利于立法。沃爾沃安全研究負責人托馬斯·伯格表示,沃爾沃的目標是,到2020年駕駛沃爾沃最新款汽車時,將不會出現死亡或受到嚴重傷害的情況。奧迪與大眾成功制造出“自動奧迪TTS Pike Peak研究車”后,其負責人之一的Huhnke博士說,奧迪更關心的不是造出全自動的車輛,而是“將事故減少到零那將是我們的夢想”。
[前景]
十年后真能
開上這種車?
十年后真的能坐上無人駕駛汽車?絕大部分研究者的答案都是肯定的。他們甚至認為已買了汽車的駕駛者們并不需要更換汽車,只需要加載一些裝置就行,而且當馬路上大部分車都是無人駕駛時,你也無需擔心它們會主動來撞你。這時,汽車的外觀或者內飾還可能徹底被改變,因為你不需要方向盤、操縱桿、按鈕、剎車和油門踏板等東西,你完全可以在車里做飯、睡覺、打麻將……
唯一需要擔心的是價錢的問題。新型裝置比如自動剎車控制系統、后視攝像頭等都不便宜,有汽車生產商已在抱怨成本太高這套設置中單是攝像頭配置,已將為每輛汽車提高200美元的成本。埃森哲咨詢公司的一位負責人表示,目前汽車電子設備已經占到一臺新車價格的30%,到2020年將上升到40%。因此美國政府最近還推遲了擬2014年起使后視攝像頭成為汽車標準配置的計劃。
盡管如此,這并不能阻止很多人急切地成為無人駕駛汽車的擁有者。
1雷達
當事故預防系統在汽車的盲點探測到物體時,該系統就會觸發警報
2車道導引
安裝在后視鏡后方的照相機將通過對車道線的識別,區分路面和車道邊界線
3激光定位器
車頂測距系統包括64個激光束,覆蓋汽車周圍360度角內的區域,距離可以精確到2厘米以內
4紅外照相機
兩個紅外攝像頭能使你在夜間的視野更加寬闊。紅外線光束所傳來的信號由照相機進行監測并將該信號以照片的形式在儀表盤上顯示
5立體圖像
兩個安裝在擋風玻璃上的照相機將給出前方路況的3D圖像,并標出如行人和動物等危險狀況
6全球定位系統(GPS)
GPS可以精確到1.9米以內的圖像,在 車輪上的傳感器可以在汽車運行過程中自動調節汽車的行駛速度
7車輪編碼器
GPS覆蓋的范圍內,照相機可以識別出路上的各種小細節:比如紅燈、停車標和修路區