攻克“無人車”

蕭白

在高樓林立的城市之中，在層次分明、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的城市專用行車道上，成千上萬輛膠囊形懸浮車井然有序地以極高的速度飛馳。如果不明所以，人們一定會(huì)認(rèn)為，這些車輛的駕駛員都是經(jīng)過軍隊(duì)嚴(yán)苛訓(xùn)練、紀(jì)律嚴(yán)明、駕駛規(guī)范的專業(yè)司機(jī)。但仔細(xì)一看，這些高速行駛中的汽車上，竟然根本沒有司機(jī)！所有車輛都是根據(jù)中央控制系統(tǒng)的調(diào)度來運(yùn)行的，車廂內(nèi)只有悠閑的乘客，在不急不徐地做著自己的事情。

這是美國科幻電影《少數(shù)派報(bào)告》中的一個(gè)場(chǎng)景，給我們描述了一個(gè)到處都是無人駕駛汽車的世界。

走入現(xiàn)實(shí)的無人車

其實(shí)，這樣的場(chǎng)景在科幻影視作品中并不罕見，它所展示的，正是“無人駕駛”技術(shù)，同時(shí)也是現(xiàn)階段汽車制造領(lǐng)域中智能化程度最高的一種新技術(shù)。如果這項(xiàng)技術(shù)能夠取得突破，并應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中去，那么無疑會(huì)給人類的生活帶來極大的便利。試想，當(dāng)我們打算駕車到一個(gè)陌生的地點(diǎn)時(shí)，只要啟動(dòng)自動(dòng)駕駛功能，汽車就能自動(dòng)行進(jìn)，不需要我們自己跟隨導(dǎo)航提示，集中精神左拐右拐，只需要輕松地坐在后座上，看看新聞、聽聽音樂，甚至還能睡上一覺，就到達(dá)目的地了；除此之外，遇上堵車，我們完全可以下車先溜達(dá)一段，讓汽車自己開到公司；遇到?jīng)]有停車位時(shí)，也可以讓汽車自己去附近找個(gè)車位待命，到時(shí)間再命令它到指定地點(diǎn)接主人。

想想看，這是多么愜意的生活??！

事實(shí)上，早在1939年，通用汽車公司就在“未來世界展覽”中，提出了關(guān)于“無人駕駛汽車”的設(shè)想。自上世紀(jì)70年代起，以美國斯坦福大學(xué)為代表的高校，就開始了對(duì)無人駕駛汽車的研發(fā)工作。其他發(fā)達(dá)國家也不甘人后，眾多高等院校、高新科技企業(yè)與汽車制造巨頭，紛紛踏入了這個(gè)領(lǐng)域，著手研發(fā)無人駕駛技術(shù)。從上世紀(jì)80、90年代開始，就頻頻有“無人車”問世的捷報(bào)傳來。中國在這方面雖然起步略晚，但是到2001年時(shí)，也已經(jīng)自主成功研制出了首臺(tái)無人車。可以說，無人駕駛技術(shù)似乎已經(jīng)從人們單純的想象，逐漸變成了現(xiàn)實(shí)。

這些消息無疑是振奮人心的，但是我們也不要高興得太早。雖然有了一些階段性的成果，但是就目前來說，無人駕駛技術(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)到成熟，無人車的制造也還面臨著一系列的問題，至于量產(chǎn)無人車，使之進(jìn)入人們的生活，樂觀估計(jì)也還需要5～10年的時(shí)間。那么，無人車到底有哪些技術(shù)難關(guān)，研發(fā)人員又對(duì)此提出了怎樣的應(yīng)對(duì)之策呢？

GPS有點(diǎn)不夠用

很多人覺得，實(shí)現(xiàn)無人駕駛，最關(guān)鍵的就是自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)，而自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)又依托于全球定位系統(tǒng)（GPS），這兩項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在都已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了，那么這是不是也就意味著，無人駕駛最關(guān)鍵的技術(shù)障礙都已經(jīng)被突破了呢？

如果你也這么想的話，那么你一定沒有開過車。有經(jīng)驗(yàn)的老司機(jī)都知道，開車最麻煩的不是找到路線，而是應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜多變的路況。比如發(fā)現(xiàn)有人要超車，你就需要減速避讓；發(fā)現(xiàn)前面有施工路段，你就要減速并道來繞行。除此之外，遇到前車突然急剎車、有車輛在路邊停泊待拖走、有行人橫穿馬路等突發(fā)狀況，司機(jī)也必須及時(shí)采取操作應(yīng)對(duì)，以避免發(fā)生事故。而這些，遠(yuǎn)非“按照導(dǎo)航路線行駛”那么簡單。

司機(jī)們可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來控制汽車的行進(jìn)速度、行進(jìn)路線，從而較好地處理偶遇的突發(fā)情況和復(fù)雜的路況，但這些事要讓機(jī)械設(shè)備來做，可就沒有那么容易了。我們都知道，一般的導(dǎo)航是通過全球定位系統(tǒng)（GPS）來實(shí)現(xiàn)的，無人駕駛技術(shù)也不例外地需要GPS來導(dǎo)航。但是，由于衛(wèi)星定位的精度有限——一般民用GPS定位精度3～10米之間，再好一點(diǎn)的能夠到1米左右，而軍用GPS定位精度也不過是半米左右。這就導(dǎo)致了一個(gè)問題，GPS只能用來掌握“大方向”，對(duì)于“小細(xì)節(jié)”就有心無力了。因此，無人車研發(fā)初期的“試車”，幾乎都是在沙漠、戈壁這樣人跡罕至、一片坦途的地方完成的，原因很簡單，在這種地方，只要把握大方向就可以了，不用去考慮復(fù)雜的路面情況。

不難看出，單靠GPS導(dǎo)航來行駛的無人車，即使“試車”成功，也只能算是個(gè)半成品。想想吧，有誰買了車，只是為了能在沙漠、戈壁這樣的地方行駛呢？汽車使用頻率最高的地方，當(dāng)然還是城市，而城市公路人流多、車流多，再加上路面情況復(fù)雜，各種突發(fā)事件時(shí)有發(fā)生，這就給無人駕駛技術(shù)提出了一個(gè)很大的難題：如何協(xié)調(diào)車與路、車與車、車與人之間的關(guān)系呢？

強(qiáng)大計(jì)算是后盾

面對(duì)這個(gè)問題，不同的無人車設(shè)計(jì)者提出了不同的解決辦法。

最偷懶的應(yīng)該要算是雷克薩斯汽車公司了。他們直接提出，無人駕駛或者說是自動(dòng)駕駛這項(xiàng)技術(shù)，其主要目的并不是像科幻片里那樣，讓車輛能夠自主行駛，而是為了幫助車主避免可能發(fā)生的人為駕駛失誤。為此，他們?cè)谲嚿砩习惭b了大量的雷達(dá)、攝影和導(dǎo)航設(shè)備，并設(shè)計(jì)了一套“智能傳送系統(tǒng)”，以便與道路上的其他車輛交流。這樣，雷達(dá)和攝影設(shè)備會(huì)監(jiān)控行駛是否符合安全規(guī)范，一旦遇到危險(xiǎn)，智能系統(tǒng)會(huì)對(duì)車主進(jìn)行提示，讓車主及時(shí)操作，消除安全隱患。

很顯然，這種做法還是需要司機(jī)來操作，與人們對(duì)無人車的期望值相去甚遠(yuǎn)。

相比起偷換概念的雷克薩斯，奧迪汽車公司則稍微有了一點(diǎn)進(jìn)步。他們制作了一套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)：利用前視雷達(dá)和激光測(cè)距儀探測(cè)前方路面情況，利用在擋風(fēng)玻璃上安裝的攝像頭監(jiān)控車道兩側(cè)的情況，同時(shí)再使用后視雷達(dá)觀測(cè)后方超車，而后備箱部位，一臺(tái)電腦會(huì)將所有信息匯總處理，來操控方向盤、油門和剎車的運(yùn)作。這樣一來，就能比較全面地掌握路況信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

不過，由于信息是實(shí)時(shí)被傳送到電腦當(dāng)中，在復(fù)雜情況下信息量大，車載電腦數(shù)據(jù)庫容量和數(shù)據(jù)運(yùn)算能力都相對(duì)有限，因此這種自動(dòng)駕駛只能在時(shí)速35公里以下時(shí)使用。不過，奧迪對(duì)此卻不以為意，他們覺得，人們買車就是為了體驗(yàn)高速駕駛的快感，因此人們討厭的駕駛路況，往往是交通堵塞的擁擠路段，而自動(dòng)駕駛技術(shù)只要能夠應(yīng)對(duì)這種場(chǎng)面就足夠了！不過若是一直以這種“差不多”的心態(tài)進(jìn)行研發(fā)，奧迪很有可能在無人車的競(jìng)賽中被對(duì)手甩在身后。

和老牌汽車制造巨頭不同，網(wǎng)絡(luò)巨頭谷歌公司進(jìn)軍無人車領(lǐng)域，則要顯得激進(jìn)和高調(diào)得多。他們最早時(shí)是在雷克薩斯與豐田汽車上搭載自己的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，并且從一開始，就申請(qǐng)?jiān)诿绹墓飞线M(jìn)行長距離試車。在舊金山灣區(qū)，谷歌的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)經(jīng)歷了時(shí)間的考驗(yàn)，測(cè)試車的總行駛路程超過了110多萬千米，而且令人振奮的是，不僅在車輛自動(dòng)駕駛期間并未發(fā)生重大事故，而且即使是那些小事故，也并不是因?yàn)樽詣?dòng)駕駛系統(tǒng)出錯(cuò)導(dǎo)致的，這說明，谷歌的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。

仔細(xì)分析，谷歌能夠在無人駕駛技術(shù)方面一馬當(dāng)先，是其背后有龐大的數(shù)據(jù)庫和強(qiáng)大的計(jì)算能力作支撐。同樣是使用激光測(cè)距、雷達(dá)、攝像頭來搜集數(shù)據(jù)，但是谷歌的計(jì)算系統(tǒng)卻能夠以更快的速度進(jìn)行運(yùn)算并反饋，操縱汽車行駛，這對(duì)于應(yīng)對(duì)城市道路的復(fù)雜路況是非常重要的。現(xiàn)在，谷歌已經(jīng)開始自主研發(fā)無人車，和其他生產(chǎn)商的思路不同，他們的無人車沒有方向盤、油門踏板和剎車踏板，谷歌的智能駕駛系統(tǒng)和傳感器將會(huì)承擔(dān)所有工作，乘客只要按下紅色的自動(dòng)駕駛按鈕，汽車就會(huì)自動(dòng)行駛到任何乘客想去的地方。這已經(jīng)與科幻作品中的無人車有幾分相似了。

公路調(diào)度缺“主腦”

不過，雖然谷歌的無人車似乎已經(jīng)準(zhǔn)備好了，但是讓它們真正批量生產(chǎn)乃至上路，短時(shí)間內(nèi)還是很不現(xiàn)實(shí)的。先不提一個(gè)激光雷達(dá)就需要七、八萬美元的高昂成本，單是無人車在公路上的行駛安全就很難保證。

即使未來無人車被允許上路，但是它的普及也需要相當(dāng)漫長的一段時(shí)間，這也就是說，在很長的一段日子里，無人車將會(huì)和普通的汽車共同行駛在公路上，這無疑會(huì)帶來很多問題。比如激光雷達(dá)可以探測(cè)到四周車輛行駛情況，而車載電腦可以用較快的速度操縱汽車，調(diào)整行車策略，但是如果突然有車輛從一側(cè)沖出，或者前方車輛驟然急剎車，時(shí)間不足以讓電腦反應(yīng)過來，該怎么辦呢？

谷歌想出了一個(gè)非常樸素的辦法，那就是在車身兩側(cè)噴上無人車的標(biāo)識(shí)，提醒其他司機(jī)注意保持距離。很顯然這不太可能有用，平時(shí)沒事還好，真要遇到緊急情況，人家還能因?yàn)槟闶菬o人車而不撞你嗎？

現(xiàn)在汽車制造公司還沒能找到一個(gè)很好的方法解決這個(gè)問題，事實(shí)上，不只是無人車，即使是有人駕駛的普通汽車，也會(huì)面臨同樣的問題，交通事故造成的交通阻塞，讓人們浪費(fèi)了大量的時(shí)間，也給社會(huì)帶來了巨大的損失。這個(gè)問題真是無解嗎？或許我們可以借鑒科幻作品的創(chuàng)意，那就是——給公路安裝一個(gè)專門負(fù)責(zé)調(diào)度的“主腦”。

這個(gè)方法以現(xiàn)在我們的技術(shù)是完全可以實(shí)現(xiàn)的，而且在大多數(shù)城市的出租車系統(tǒng)中，也都已經(jīng)在使用了。我們只需要給所有車輛都安裝上GPS信號(hào)發(fā)射器，然后就可以通過一個(gè)總的車輛監(jiān)控系統(tǒng)，即“主腦”，來監(jiān)控車流信息、調(diào)度車輛運(yùn)行了。當(dāng)然，一般的汽車不能像出租車那樣，采取強(qiáng)制監(jiān)控手段，而應(yīng)給司機(jī)關(guān)閉信號(hào)發(fā)射器的權(quán)限，即使是這樣，也能大大降低交通擁堵的可能，減少突發(fā)事件的頻率，給無人車上路創(chuàng)造良好的環(huán)境。

泊車：最后的關(guān)卡

能行駛、能應(yīng)對(duì)復(fù)雜的路況，又有了可靠的調(diào)度系統(tǒng)，無人車應(yīng)該能夠上路了吧？先別急，還有最后一個(gè)難關(guān)——泊車。

許多司機(jī)都有這種感覺：開車沒什么，一到停車心里就犯怵。這是因?yàn)橥＼嚨臅r(shí)候，往往只有一個(gè)很小的車位，還要倒車開進(jìn)去，有些停車廠建在地下，還要七繞八繞，非常麻煩，一個(gè)弄不好，磕磕碰碰在所難免。連司機(jī)都HOLD不住的泊車，無人車能行嗎？

針對(duì)這個(gè)問題，奧迪公司想出了一個(gè)取巧的辦法。他們?cè)谕＼噲?chǎng)內(nèi)安裝了大量的激光掃描儀，然后在車輛與激光掃描儀之間建立無線網(wǎng)絡(luò)連接，通過大量的掃描儀為車輛進(jìn)行導(dǎo)航，使之可以避開四周的障礙物，準(zhǔn)確地停車入庫。

這種方法成本高不說，推廣起來也比較麻煩，因此頗有點(diǎn)“樣子貨”的感覺。那么，還有沒有更好的解決方法呢？麻省理工大學(xué)和斯坦福大學(xué)的兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，就這個(gè)問題進(jìn)行了研究。他們利用四個(gè)雷達(dá)傳感器，來生成周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)地圖，讓汽車能夠“看”清四周的障礙物，還能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)行人和周圍其他車輛的行動(dòng)。這樣一來，無人車就能夠以360度的視角清晰地“看”到周圍的物體，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車。不過雷達(dá)傳感器也不便宜，這樣的方法也只能算是無人車研發(fā)的過渡之法，相信在不久的將來，研究人員會(huì)找到更便捷、更廉價(jià)的方法，來解決無人車泊車難的問題。

將這些問題都解決之后，無人車來到我們身邊可以說是指日可待了。前面的文章談到的，純電動(dòng)車公司特斯拉推出的Model S型電動(dòng)車，在高度智能化和清潔能源方面表現(xiàn)突出，不久的將來，升級(jí)后的汽車智能系統(tǒng)將會(huì)搭載谷歌公司先進(jìn)的無人駕駛系統(tǒng)，未來款無人車已經(jīng)初具雛形。

而其他的汽車制造商，包括我們國內(nèi)自主生產(chǎn)的汽車品牌，也在研發(fā)自己的無人駕駛技術(shù)，并取得了一定的成績。等到我們攻克“無人車”的時(shí)候，科幻電影中的場(chǎng)景，將在現(xiàn)實(shí)中得以重現(xiàn)！