王家博，高菊玲，鐘興

(1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212000；2.江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備工程中心，江蘇鎮(zhèn)江 212000)

0 引言

隨著5G在我國正式商用化以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，5G+汽車與AI+汽車的融合促使無人駕駛汽車的研發(fā)越來越成為各大互聯(lián)網(wǎng)公司和車企爭相合作和競爭的重要領(lǐng)域。

無人駕駛汽車又稱輪式移動機器人，是一種集合了多種高新技術(shù)的智能汽車。在沒有人類介入的情況下，無人駕駛汽車可以通過各類傳感器來感知周圍的環(huán)境，收集道路、車輛自身的位置及障礙物的信息并將之轉(zhuǎn)換為計算機能夠識別的語言，傳輸給車載計算機系統(tǒng)，經(jīng)計算機發(fā)出相關(guān)指令后對汽車本身的轉(zhuǎn)向和速度進行相關(guān)控制，從而保證汽車能夠安全可靠地行駛。美國國家公路交通安全管理局將汽車分為5個自動化等級[1],分別是：0級,完全由駕駛員操作駕駛；1級,具備1種以上的自動控制功能；2級,具備能夠自主執(zhí)行多種操作的功能；3級,在必要情況下可以人為干預(yù)的以汽車為主體的自動駕駛；4級,能夠完全自動駕駛。

作為一種嶄新的駕駛形式，無人駕駛技術(shù)改變了傳統(tǒng)的駕駛體驗，完全解放了駕駛員的雙手，大大提高了交通系統(tǒng)的效率和安全性。同時，也可以增加社會收益，更好地保障人身安全。但是，隨著無人駕駛汽車的發(fā)展，也出現(xiàn)了各種各樣的問題。因此，較全面地梳理和分析無人駕駛汽車的發(fā)展狀況和遇到的問題，對把握時下5G+AI大趨勢下汽車產(chǎn)業(yè)的融合與發(fā)展有著重要的意義。

1 無人駕駛汽車的發(fā)展狀況

1.1 國外無人駕駛汽車的發(fā)展狀況

1.1.1 美國無人駕駛汽車的發(fā)展狀況

早在1950年，國外就已經(jīng)開展無人駕駛汽車的研究。1980年左右，無人駕駛技術(shù)得到快速發(fā)展。其中美國在無人駕駛汽車的研究和應(yīng)用方面有著很高的水平。美國巴雷特電子公司于1950在美國開發(fā)出全球首個無人導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)自主導(dǎo)航并成功完成在軌測試。1980年，美國陸軍與國防高級研究計劃局聯(lián)合開展了自主地面車輛項目并成功研制出一輛無人駕駛汽車[2]。該車帶有8個輪子，在顛簸的路面上行駛比較困難，也很難達到較高的速度?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)在20世紀90年代開發(fā)的多地形智能車輛Navlab-v成功通過無人駕駛汽車自主駕駛測試。20世紀90年代后期，美國國防部也相繼成功研制出10代DEMO系列無人駕駛汽車車型[3]。從2003年到2007年，美國DARPA組織共舉行了3場無人駕駛汽車比賽，有效推動了無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展。

2010年，作為無人駕駛汽車研發(fā)先驅(qū)的Google公司開始了其研制的無人駕駛汽車在實際城市道路上的測試。該公司生產(chǎn)的無人駕駛汽車具有較高的人工智能水平和更完整的引導(dǎo)車輛正確行駛的能力。同時，Google公司采用地圖引導(dǎo)汽車行駛的方法，在自主駕駛模式下無人駕駛汽車的行駛測試中取得了成功，但其在車與車、車與交通信號的交互方面做得還不夠完善。2012年，美國內(nèi)華達機動車輛管理局準許為搭載Google智能駕駛系統(tǒng)的一輛汽車頒發(fā)牌照[4]，使得無人駕駛汽車得到更多普通人的關(guān)注。截至到2015年11月，Google研發(fā)的無人駕駛汽車共完成了209×104km的路測。但是，目前Google公司研發(fā)的無人駕駛汽車仍然處于測試階段，而對于開創(chuàng)了自動駕駛汽車商業(yè)模式的Tesla公司來說，其研發(fā)的無人駕駛汽車則已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化的量產(chǎn)。Tesla公司的目標之一就是在2020年之前實現(xiàn)完全自動駕駛。根據(jù)相關(guān)資料顯示，自Tesla公司推出Autopilot“完全自動駕駛功能”系統(tǒng)并將其安裝在無人駕駛汽車上,搭載該系統(tǒng)的無人駕駛汽車至今已經(jīng)完成了超過2.2×109英里的行駛里程。

1.1.2 歐洲無人駕駛汽車的發(fā)展狀況

歐洲各國在無人駕駛汽車研究方面同樣具有較高水平。早在1987年，歐洲就開啟了最大的無人駕駛汽車項目PROMETHEUS計劃，此后8年間，該計劃成功獲得了多項技術(shù)成果，為歐洲無人駕駛汽車的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)[5]。歐盟委員會資助的PREVENT計劃，從2004—2008年，歷時近4年，由超過50個汽車生產(chǎn)廠商和研究機構(gòu)共同合作完成。該項目在使用車輛系統(tǒng)感知事故類型和性質(zhì)的同時，將司機的駕駛狀態(tài)納入考慮范圍，以避免或減少事故的發(fā)生。2006—2010年，歐洲連續(xù)舉辦了五屆ELROB無人駕駛汽車大賽，在無人車的自主導(dǎo)航、混合地形條件下的移動控制及目標定位等方面取得了很多重要的成果。此外，法國早在1994年就成功研制出輪式機器人VAMP和VITA-2，該機器人在巴黎的多車道公路上成功行駛了1 000多公里，即使在交通擁擠的情況下，也達到了130 km/h的最高速度，并能獨立完成并道和超車。英國也在某些專用場所中推出了無人駕駛的智能車輛，使得其無人駕駛汽車的研發(fā)水平也走在了世界前列。

德國奔馳公司在完成了對F015 Luxury in Motion概念車的設(shè)計后，盡管在多源技術(shù)的發(fā)展上還不太成熟，但在無人駕駛汽車領(lǐng)域中占據(jù)了一席之地。2015年底，奔馳公司聯(lián)合奧迪、寶馬收購了諾基亞的地圖業(yè)務(wù)HERE，對高精地圖領(lǐng)域進行了布局。而寶馬公司則在2016年7月宣布將于2021年與英特爾和Mobileye公司合作，共同推出無人駕駛汽車。這也是IT、汽車、ADAS三巨頭的首次合作。

1.2 國內(nèi)無人駕駛汽車的發(fā)展狀況

無人駕駛汽車的研究在我國始于20世紀80年代，與歐美國家相比起步較晚。由國防科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、南京理工大學(xué)、清華大學(xué)和浙江大學(xué)于第八個五年計劃期間聯(lián)合研制成功的ATB-1是我國第一輛自主行駛測試樣車[6]。在此基礎(chǔ)上，ATB-2也在第九個五年計劃期間被成功研制。在試驗中，ATB-2的直線行駛速度能夠達到21 m/s，同時具有遙感控制等功能。隨后ATB-3也順利面世，其環(huán)境識別、障礙物檢測和軌跡跟蹤能力得到很大提高。2000年，國防科技大學(xué)成功研制出了第四代無人駕駛汽車并取得了試驗成功。2003年，國防科技大學(xué)在我國一汽集團的贊助下，成功完成了紅旗CA7460無人駕駛平臺試驗，標志著我國第一輛自主駕駛汽車的成功誕生，該車最高車速可達47 m/s，而且能夠根據(jù)前方車輛的情況進行自主變道。2009—2011年，我國先后舉辦了三屆無人駕駛汽車大賽，為無人駕駛汽車關(guān)鍵技術(shù)奠定了良好基礎(chǔ)。2011年，一汽紅旗HQ3無人駕駛汽車首次成功完成了從長沙到武漢的全程高速無人駕駛試驗[7]，該車由國防科技大學(xué)研制成功，意味著國防科技大學(xué)在無人駕駛汽車領(lǐng)域的研究在國內(nèi)達到了領(lǐng)先水平，但是該車的研發(fā)成本較高，對車型也有具體要求。2012年，由軍事交通學(xué)院研制的無人駕駛汽車成功從京津高速臺湖收費站出發(fā)，順利到達天津東麗收費站，歷時一個多小時，成為首個正式認證完成公路試驗的無人駕駛汽車[8]。

作為國內(nèi)最早布局無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè)之一，百度公司研發(fā)的無人駕駛汽車于2015年12月完成首次路測，以最高時速100 km/h，從北京中關(guān)村軟件園的百度大廈附近出發(fā)，經(jīng)京新高速公路和五環(huán)路，順利抵達奧林匹克森林公園，全程均實現(xiàn)自動駕駛。2016年，百度無人車獲得了美國加州政府頒發(fā)的全球第15張無人車上路測試牌照[9]。2017年4月，百度與BOSCH公司合作開發(fā)基于高精地圖的自動駕駛定位系統(tǒng)。除了百度之外，國內(nèi)也有其他企業(yè)對無人駕駛汽車領(lǐng)域進行了布局。2016年4月，長安汽車公司研發(fā)的無人駕駛汽車從重慶出發(fā)，行駛近2 000 km，最終到達北京[10]。沿途主要在高速路段、城市綜合路段行駛。盡管長安無人駕駛汽車已全面達到了無人駕駛?cè)壦?，實現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)化道路上的自動駕駛，但是在一些匝道或進站加油等部分還是需要依靠人工介入。同年9月，由京東集團自主研發(fā)的中國首輛無人配送車也已經(jīng)進入道路測試階段，并宣布即將開始試運營[11]。而滴滴公司則將無人駕駛汽車作為公司的重大戰(zhàn)略進行布局，并宣布將很快實現(xiàn)無人車上路。2018年3月，我國正式開放無人駕駛汽車上路測試[12]，上汽集團和蔚來汽車兩家企業(yè)獲得了第一批汽車開放道路測試號牌。

2 無人駕駛汽車領(lǐng)域面臨的問題

2.1 技術(shù)問題

與無人駕駛汽車相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)包括：環(huán)境感知、邏輯推理和決策、運動控制、處理器性能等一系列的高新技術(shù)。這意味著目前無人駕駛技術(shù)需要解決以下幾個問題。

(1)更快速可靠的軟件

如果是有人駕駛汽車，那么發(fā)生安全事故的概率不是很高，相對來說比較安全。但是無人駕駛汽車除了要解放駕駛員的雙手之外，還需要比有人駕駛汽車更安全，而目前的軟件還難以達到這種水平。例如，所有的電子設(shè)備軟件都無法保證長時間運行無卡頓，這是主要的技術(shù)局限性，如果汽車軟件發(fā)生卡頓或錯誤，后果會很嚴重。因此，軟件的設(shè)計與優(yōu)化是一個很重要的環(huán)節(jié)。

(2)高精度的地圖

為了實現(xiàn)實時智能導(dǎo)航，無人駕駛汽車需要很強的感知能力，而且在接到目的地指令之后，必須要能夠制定一個特定的路線，這就需要用到地圖導(dǎo)航的功能。然而，城市道路環(huán)境復(fù)雜，目前地圖的細致程度尚未達到要求。就谷歌而言，谷歌無人駕駛汽車會對試駕場地的地圖進行強化，以便汽車能夠知道場地的具體情況，碰到障礙時可以輕松應(yīng)對。目前汽車傳感器技術(shù)和應(yīng)對策略能力有限，因此更加需要一個高精度的地圖做彌補，而實現(xiàn)這一目標是一項浩大的工程。

(3)更加優(yōu)秀的傳感器

無人駕駛汽車集合了多種用途的傳感器以便能夠進行精確的環(huán)境感知和識別，優(yōu)良的傳感器不僅要能夠感知路面上的釘子和凹坑所構(gòu)成的威脅，而且要能夠識別出地面上普通的落葉和釘子的區(qū)別并做出恰當?shù)目刂撇呗?，目前傳感器的精度還有待提高。另外，傳感器的處理速度不夠快，也會給突發(fā)情況的處理埋下隱患。

(4)能夠做出智能抉擇的算法

在駕駛汽車的過程中，難免會遇到突發(fā)情況。例如，如果車速太快，而車前面出現(xiàn)突然闖入的行人，往右轉(zhuǎn)會撞到公交車，往左轉(zhuǎn)則會撞到綠化帶，這種情況就需要無人駕駛汽車的控制算法智能地計算并衡量不同結(jié)果，從而做出一個恰當?shù)木駬?。如果在高度智能的算法方面能夠得到重大突破，那么無人駕駛汽車將會越來越受到大眾的信賴和接受。盡管谷歌、百度等互聯(lián)網(wǎng)公司在汽車智能算法方面取得了不少重要成果，但是在涉及到人類復(fù)雜行為的情況下，它們的表現(xiàn)能否讓人信服還是一個未知數(shù)。

(5)溝通與協(xié)同問題

協(xié)同問題包括人與車、車與車和車與交通信號系統(tǒng)的溝通與信息交互。目前，在交通系統(tǒng)中完全實現(xiàn)汽車的無人駕駛行駛和運行還有很長的路要走。因此，需要對無人駕駛汽車與人、車、交通信號系統(tǒng)的溝通、交互和協(xié)同進行研究并制定規(guī)則，如汽車間的通信協(xié)議規(guī)范有人與無人駕駛汽車共享車道問題、通用軟件開發(fā)平臺的建立、多種傳感器之間信息融合以及視覺算法對環(huán)境的適應(yīng)性等問題。隨著5G在我國商用化正式落地，上述溝通與協(xié)同問題會得到較好解決。

2.2 周邊問題

隨著經(jīng)驗的積累和技術(shù)的不斷革新，可以預(yù)見技術(shù)問題已經(jīng)不是實現(xiàn)無人駕駛的最大障礙。也許影響無人駕駛汽車最終流行和普及的決定性因素不是汽車本身，要想真正實現(xiàn)無人駕駛汽車的推廣應(yīng)用，還面臨著諸多其他亟待解決的問題。

(1)法律法規(guī)問題

若法律允許無人駕駛汽車在公共道路上行駛，這相當于建立了新型交通方式，但目前看來情況其實并不理想。美國只有包括佛羅里達州在內(nèi)的少數(shù)幾個州通過了相關(guān)法律，允許安裝了無人駕駛系統(tǒng)的汽車上路測試。在我國，由于缺乏相關(guān)的法律法規(guī)，無人駕駛汽車的上路試驗仍然面臨著重重困難。

另外，無人駕駛事故的責任認定也是一個關(guān)鍵問題。目前，無人駕駛汽車在特殊情況下仍需汽車駕駛員介入控制，因此很難判斷是交通肇事車輛本身還是駕駛員的責任。

(2)傳統(tǒng)企業(yè)的發(fā)展問題

無人駕駛汽車的推出和普及將會對傳統(tǒng)汽車行業(yè)的商業(yè)模式和盈利模式帶來巨大的沖擊，無人駕駛汽車將使一些傳統(tǒng)汽車行業(yè)的企業(yè)年收入銳減，包括汽車制造商、零部件供應(yīng)商、汽車經(jīng)銷商、汽車保險公司、汽車修理廠等。因此，各廠商必然會想方設(shè)法地轉(zhuǎn)變商業(yè)和盈利模式,以適應(yīng)無人駕駛汽車的發(fā)展。

(3)網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護問題

無人駕駛汽車是車聯(lián)網(wǎng)里一個重要的關(guān)鍵組成部分。對于聯(lián)網(wǎng)的汽車，駕駛員個人及汽車相關(guān)的信息都會暴露在公共網(wǎng)絡(luò)空間，給網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護埋下了很大的隱患，一旦車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)遭到侵入和破壞，后果不堪設(shè)想。

3 結(jié)束語

在5G和人工智能不斷發(fā)展的時代下，無人駕駛技術(shù)已經(jīng)引起了眾多互聯(lián)網(wǎng)和汽車企業(yè)的重點關(guān)注，經(jīng)過多年技術(shù)的經(jīng)驗積累和不斷的追求創(chuàng)新，無人駕駛汽車已經(jīng)達到了一個很高的自動化程度。但是要真正實現(xiàn)完全無人駕駛，還需要解決技術(shù)、成本、法律、道德、倫理等問題。隨著技術(shù)上的不斷突破和法律法規(guī)的配套與完善，真正的無人駕駛終將會實現(xiàn)。