自动驾驶汽车技术最新发展

24 / 新经济导刊 / New Economy Weekly 07 /2015

自动驾驶汽车技术最新发展

编译/夏溦

尽

管自动驾驶汽车听起来很科幻，但实际上实现自动驾驶所需要的技术并不像人们所想象的那么具有革命性。今

天，许多高端的豪华车上已经有了如车道辅助技术和自适应巡航控制等系统。在未来几年，其他功能，比如完全自动的汽车技术也将会变得越来越普遍。在某种意义上说，无人驾驶汽车实际上是这类系统发展的逻辑结论。也正因为如此，汽车制造商往往将其视为一个渐进的过程。

近几年，世界上最大的汽车公司，以及像谷歌一类的公司，都已经在无人驾驶汽车技术领域投入了大量的资金，并取得了巨大进展。宝马、博世和谷歌都已经在各种环境下展示过自动驾驶汽车（包括在高速公路上高速行驶）。

正是这些研究，才让自动驾驶汽车技术的基石（比如自动汽车系统和车道保持技术等）出现在了市面上的量产型车辆上。

相关新测试和展示

博世公司

就像在汽车技术领域的任何一家公司一样，现在对德国的工业巨人博世公司（Bosch）来说，显然也是过渡时期。该公司自身目前对电子、信息技术和软件方面的参与跟在机械方面几乎等同。博世公司是世界上最早在道路上测试自动驾驶汽车的公司之一。2013年，博世已经成功地在德国高速公路上试验了自动驾驶汽车，这是从试验车道向更动态、更不可预测的真实世界迈进的一大步。德国高速公路的环境非常富有挑战性，

那里交通流量非常高，车速非常快，而且各个交

通参与者的车速差异很大。但测试车辆表现都很好。同时，高速公路测试也表明，自动驾驶汽车技术应对意外情况的能力在日益增强。

2015年5月，在两年一度的博世汽车新闻发布会上，讨论了该公司关于汽车方面的最新发展，并让与会人员有机会在其试验车道上试驾一些装备了博世产品的车辆。比如，在试驾中被测试的系统有回避转向辅助系统和紧急制动辅助系统等。在会上还展示了一辆全自动驾驶汽车的原型，这是一辆在特斯拉S（Tesla S）上装备了50个传感器（雷达和摄像机），布线达1300米的车。这些数字多么令人震惊！一旦被激活，该车可以安全地跟着前车，在蜿蜒曲折的试验赛道上行驶；而一旦被允许解除束缚，汽车可以以大约80公里/小时的速度在弯曲的道路上行驶。这样的系统在实践中会通知驾驶员何时可以安全地运行自动驾驶（当然，目前还仅用于高速公路驾驶）。同时，系统易于关闭，从而能够让驾驶员重新掌控驾驶。博世公司希望高速公路自动驾驶仪可以于2020－2025年在市面上销售。

另一个自治系统能让驾驶员在车外通过平板电脑控制车辆，让车辆完成极难的任务，即拉拖车倒车。操作时，显示屏会显示汽车和拖车的平面视图，要向前行驶，操作人员只需将手指一直放在显示屏中的汽车上，并通过左右移动来行驶；要倒车时，用手指轻触显示屏中的拖车来行驶，而汽车会以非常缓慢的速度移动。这样，在倒车时，就不需要像坐在车里时那样需要有人引导，而且能够让驾驶员四处移动，对拖车所处的位置及行进情况一览无余。对博世来说，保证系统不被黑客攻击，并且确保只能经过授权的驾驶员才能操作汽车，是安全方面的巨大挑战，因此开发仍在继续。

博世正在开发一系列的驾驶辅助技术，这都是为迈向全面自动驾驶而做的努力。“自动泊车辅助（Automatic Park Assist）”能使用智能手机应用程序远程控制泊车，预计于2015年面世。当车速介于0到30英里每小时的时候，“交通拥堵助手（Traffic Jam Assistant）”将会启动，并已于2014年进入系列生产。目前，博世已经在德国和美国的高速公路上成功测试了高度自动化的车辆，这些车辆使用大量的传感器，包括雷达和摄像机，以及在车顶安装的激光扫描仪（LIDAR）来收集数据，以生成详细的关于周围环境的3D 地图。

英国的全电动无人驾驶豆荚车LUTZ Pathfinder 2015年2月11日，在英国伦敦展出了一辆全电动无人驾驶豆荚车。这辆车是要在米尔顿凯恩斯展开的低碳城市交通区探路者项目（Low-carbon Urban Transport Zone LUTZ Pathfinder）的先锋，此项目由英国交通部管理，要让豆荚车沿着预定的行人路沿线行驶，旨在论证展示自动驾驶汽车、通过云技术实现的移动性，以及按需服务的交通的潜力。

这一四轮转向的全电动无人驾驶豆荚车LUTZ Pathfinder可以坐两个人，以最高15英里/小时（约合24公里/小时）的速度行驶40英里（约合64公里）。为保持旅程安全，它采用了牛津大学移动机器人技术组（Oxford University’s Mobile Robotics Group）提供的传感器和导航技术。这些不同类型的传感器可以创建汽车运行环境的3D图像，并将其保存在内存中。每旅行一次，其运行区域中的3D模型的质量就会增强。

要考虑在车上坐两个人不显得拥挤，但同时又不对人行道构成威胁，在设计时，关键的挑战之一是车辆的大小。当乘客坐进车里的时候，车里还要有空间存放主人购物归来的战利品。同时，由于这是一辆电动车，还需要有空间存放一个可使用六个小时的电池。要做到这些，确实相当有挑战性。事实上，这辆车很小，只有6英尺4英寸长（约合1.93米）。另外一个要考虑的主要问题是无人驾驶系统的传感器的成本，在LUTZ Pathfinder Pod中，其成本占到了3.8万英镑。

2015年，英国会在四个城市进行无人驾驶汽车的测试，即格林威治（Greenwich）、布里斯托（Bristol）、米尔顿凯恩

斯（Milton

07/2015 New Economy Weekly / 新经济导刊 /25

26 / 新经济导刊 / New Economy Weekly

07 /2015

Keynes）和考文垂（Coventry），测试时长为18个月到36个月。英国政府希望借此推动英国成为研发自动驾驶汽车的中心。

相关新技术

自动驾驶汽车必须要能够执行一系列的关键功能：它必须知道周围发生了什么，它必须知道它在哪里和它想去哪里，它必须具有推理和决策的能力从而制定安全的行驶线路，而且它必须有驱动装置来掌控车辆的转向和控制系统。而汽车制造商似乎都是采取大体类似的手段来解决这些问题，即采用先进的成像系统来收集车辆周围的有关信息，然后与详细的GPS 和地图数据进行交叉检查。比如博世的车辆使用雷达和超声波传感器、立体声摄像机和一个在安装在车顶的旋转激光扫描仪（LIDAR）来收集数据，生成详细的周围环境3D 地图。谷歌车队的自动驾驶丰田普锐斯（Toyota Priuses）也是使用激光扫描仪和GPS 以及其他传感器来绘制周围环境图。宝马虽然采取了类似的方法，但是是将激光扫描仪安装在前保险杠下面，用它来生成车辆前方的情况的图像。所有这些公司的长期的共同愿景是，要将这些本地智能的信息融入到一个巨大的包含与道路上发生的所有事件相关的信息的数据库中。基于此，汽车们将能够彼此交谈，并能与智能道路基础设施进行沟通，同时制定自己相应的路线、轨迹和驾驶风格。

英国牛津大学的低成本自动导航系统

要真正让完全自动驾驶汽车在道路上行驶还需要几十年。在未来，仍然是混合交通状况，很难为自动驾驶汽车设置专门的道路，或者是至少最近几十年很难。因此，自动驾驶汽车必须有能力与手动驾驶汽车混合一起在路面上行驶。有鉴于此，来自英国牛津大学的机器人技术专家团队采取了不同的方式，他们正在研发一种低成本的自动导航系统，该系统不依赖于现有的基础设施，或是其他的智能汽车。这支团队由Paul Newman 教授带领，他们所开发的系统的密钥就是车辆不

需要通过依靠昂贵卫星导航技术来知道自己在哪里。就如同目前人类驾驶汽车一样，如果要驾车回家，你并不需要与其他每辆车沟通，也并不需要与路沟通，就完全可以安全地驾车回家。那么，类似的，计算机要安全驾驶汽车回家，也并不一定要与其他车沟通、与道路沟通。

美国加利福尼亚大学伯克利分校的最新3D 成像系统

美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员于2014年5月开发出了一个新的3D 成像系统，可以远程感知对象，其有效距离是目前低功率激光系统的10倍。随着进一步发展，这项技术将有可能被用于制造更小、更便宜的三维成像系统，为自动驾驶汽车、智能手机和交互式视频游戏中提供出众的覆盖范围，而不需要电子或光学的大而笨重的盒子。

虽然对于许多传统的计量仪器而言，米级的操作距离已经足够了，但是新兴消费者和机器人技术的应用所需的距离在大约10米，或者是刚刚超过30英尺，因为这一范围覆盖了典型的生存空间，同时避免了过度的功率耗散和可能的眼睛安全问题。新系统依赖于激光雷达LIDAR （light radar），这是一种能够利用光来反馈周围世界信息的3D 成像技术。因此，它可以用来帮助自动驾驶汽车避开障碍物。相比之下，目前高分辨率激光雷达成像使用的激光器体型

宠大、功耗大，而且非常昂贵。事实上，体型

27

宠大也是Google无人驾驶汽车遇到的一个问题，因为该车要在车顶上携带一个大型的3D摄像机。因此，研究人员试图缩小激光雷达系统的尺寸，降低功率消耗，同时又无损其有效覆盖距离。新的3D成像系统能够自动检测30英尺之外的物体，从而让自动驾驶汽车更安全。

本田的最新预测性巡航控制系统

2015年1月，本田公司推出世界上第一个预测性巡航控制系统，它会在其他车辆切入到配备了新系统的车辆所在的车道时自动做出反应。

本田的这一智能自适应巡航控制（Intelligent Adaptive Cruise Control，i-ACC）以典型的欧洲驾驶风格为研究基础，使用摄像头和雷达来感知道路上其他车辆的位置。然后，它应用算法，通过评估多个车辆之间的关系来预测相邻车道的车辆切入的可能性，从而让车辆做出适当的反应。传统的自适应巡航控制系统维持预先选定的纵向速度，它只会在前面有车辆的时候为保持安全车距而降低速度。但是，如何车辆从相邻的车道切入，传统的自适应巡航控制系统的反应会滞后，因此就需要更强劲的制动。而新的智能自适应巡航控制系统能够在车辆切入发生的五秒钟之前就计算出可能性，旨在做出平稳的反应，以免吓到驾驶员，因为他/她可能还没有意识到有车辆即将切入。系统会先采用温和的制动动作，同时在显示器中显示图标，通知驾驶员车为什么减速。然后，它继续强拉制动，来调整速度以保持安全距离。本田欧洲研发的Marcus Kleinehagenbrock博士在一份声明中说，智能自适应巡航控制系统将巡航控制系统带入一个全新的水平，提供“预测性的完全”。本田公司希望能够基于传统的自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control，ACC）系统，在2015年的新欧洲CR-V上，让智能自适应巡航控制系统实现首次亮相。

相关新合作

2015年1月，美国国家航空航天局（NASA）与日产北美分支宣布将联手发展自动驾驶汽车技术。这一为期五年的研发项目汇集了来自美国国家航空航天局加利福尼亚州艾姆斯研究中心（Ames Research Centre）和日产硅谷研究机构的研究人员，他们致力于开发可能适用于道路和星际探索的一系列自动车辆技术。来自这两个组织的研究人员将在艾姆斯研究中心测试零排放自动汽车车队，以展示用于运输材料、商品、有效载荷和人的自动驾驶汽车的远程操作概念验证。车队中的第一辆车应该在2015年年底之前进行测试。

日产首席执行官Carlos Ghosn说，美国国家航空航天局的工作指向空间，而日产的工作指向地球，是类似的挑战将这两个组织连接在一起。他希望这一合作伙伴关系能够加速日产无人驾驶汽车技术的研发。而通过获得日产现有的关于自动驾驶汽车的专门知识，美国国家航空航天局也将得益于这种伙伴关系。艾姆斯研究中心主任Simon Pete Worden博士表示，他们期待将合作中开发的知识应用到未来的航空航天事业中。

到目前为止，所有已完成测试的自动驾驶汽车中都存在人类驾驶员，可以在车辆遇到困难时接管驾驶。人类可以让汽车自动驾驶，但一定要能够把驾驶掌控权重新握回自己手中。尤其是当遇到特殊事情自动驾驶无法处理时，更需要人类驾驶员的存在。因此，人类驾驶员将永远会有一定的作用。完全自动的汽车不会一夜之间就出现。尽管已经有了一些令人印象深刻的原型车，但是汽车工业和公路监管机构目前都持保守态度。完全自动驾驶汽车最可能先出现在高速公路中，因为那里的情况更可预测。在交通密度高的城市地区，情况非常复杂，并且场景变化相当大。但是，要实现在城市自动驾驶也完全有可能。在阿姆斯特丹的公共道路上，实际上已经展示了高度自动驾驶技术，并且荷兰交通部长当时就在车上！

计算已改变医疗卫生、金融、娱乐和通信的世界，虽然它还没有改变交通运输，但是，终有一天，它一定会

。

07/2015 New Economy Weekly / 新经济导刊 /