淺析無(wú)人駕駛汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題

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(guó)正式商用化以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，5G+汽車(chē)與AI+汽車(chē)的融合促使無(wú)人駕駛汽車(chē)的研發(fā)越來(lái)越成為各大互聯(lián)網(wǎng)公司和車(chē)企爭(zhēng)相合作和競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。

無(wú)人駕駛汽車(chē)又稱(chēng)輪式移動(dòng)機(jī)器人，是一種集合了多種高新技術(shù)的智能汽車(chē)。在沒(méi)有人類(lèi)介入的情況下，無(wú)人駕駛汽車(chē)可以通過(guò)各類(lèi)傳感器來(lái)感知周?chē)沫h(huán)境，收集道路、車(chē)輛自身的位置及障礙物的信息并將之轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言，傳輸給車(chē)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)發(fā)出相關(guān)指令后對(duì)汽車(chē)本身的轉(zhuǎn)向和速度進(jìn)行相關(guān)控制，從而保證汽車(chē)能夠安全可靠地行駛。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局將汽車(chē)分為5個(gè)自動(dòng)化等級(jí)[1],分別是：0級(jí),完全由駕駛員操作駕駛；1級(jí),具備1種以上的自動(dòng)控制功能；2級(jí),具備能夠自主執(zhí)行多種操作的功能；3級(jí),在必要情況下可以人為干預(yù)的以汽車(chē)為主體的自動(dòng)駕駛；4級(jí),能夠完全自動(dòng)駕駛。

作為一種嶄新的駕駛形式，無(wú)人駕駛技術(shù)改變了傳統(tǒng)的駕駛體驗(yàn)，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(shí)，也可以增加社會(huì)收益，更好地保障人身安全。但是，隨著無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展，也出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題。因此，較全面地梳理和分析無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r和遇到的問(wèn)題，對(duì)把握時(shí)下5G+AI大趨勢(shì)下汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的融合與發(fā)展有著重要的意義。

1 無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r

1.1 國(guó)外無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r

1.1.1 美國(guó)無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r

早在1950年，國(guó)外就已經(jīng)開(kāi)展無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究。1980年左右，無(wú)人駕駛技術(shù)得到快速發(fā)展。其中美國(guó)在無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究和應(yīng)用方面有著很高的水平。美國(guó)巴雷特電子公司于1950在美國(guó)開(kāi)發(fā)出全球首個(gè)無(wú)人導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航并成功完成在軌測(cè)試。1980年，美國(guó)陸軍與國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局聯(lián)合開(kāi)展了自主地面車(chē)輛項(xiàng)目并成功研制出一輛無(wú)人駕駛汽車(chē)[2]。該車(chē)帶有8個(gè)輪子，在顛簸的路面上行駛比較困難，也很難達(dá)到較高的速度?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)在20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)的多地形智能車(chē)輛Navlab-v成功通過(guò)無(wú)人駕駛汽車(chē)自主駕駛測(cè)試。20世紀(jì)90年代后期，美國(guó)國(guó)防部也相繼成功研制出10代DEMO系列無(wú)人駕駛汽車(chē)車(chē)型[3]。從2003年到2007年，美國(guó)DARPA組織共舉行了3場(chǎng)無(wú)人駕駛汽車(chē)比賽，有效推動(dòng)了無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。

2010年，作為無(wú)人駕駛汽車(chē)研發(fā)先驅(qū)的Google公司開(kāi)始了其研制的無(wú)人駕駛汽車(chē)在實(shí)際城市道路上的測(cè)試。該公司生產(chǎn)的無(wú)人駕駛汽車(chē)具有較高的人工智能水平和更完整的引導(dǎo)車(chē)輛正確行駛的能力。同時(shí)，Google公司采用地圖引導(dǎo)汽車(chē)行駛的方法，在自主駕駛模式下無(wú)人駕駛汽車(chē)的行駛測(cè)試中取得了成功，但其在車(chē)與車(chē)、車(chē)與交通信號(hào)的交互方面做得還不夠完善。2012年，美國(guó)內(nèi)華達(dá)機(jī)動(dòng)車(chē)輛管理局準(zhǔn)許為搭載Google智能駕駛系統(tǒng)的一輛汽車(chē)頒發(fā)牌照[4]，使得無(wú)人駕駛汽車(chē)得到更多普通人的關(guān)注。截至到2015年11月，Google研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車(chē)共完成了209×104km的路測(cè)。但是，目前Google公司研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車(chē)仍然處于測(cè)試階段，而對(duì)于開(kāi)創(chuàng)了自動(dòng)駕駛汽車(chē)商業(yè)模式的Tesla公司來(lái)說(shuō)，其研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車(chē)則已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的量產(chǎn)。Tesla公司的目標(biāo)之一就是在2020年之前實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛。根據(jù)相關(guān)資料顯示，自Tesla公司推出Autopilot“完全自動(dòng)駕駛功能”系統(tǒng)并將其安裝在無(wú)人駕駛汽車(chē)上,搭載該系統(tǒng)的無(wú)人駕駛汽車(chē)至今已經(jīng)完成了超過(guò)2.2×109英里的行駛里程。

1.1.2 歐洲無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r

歐洲各國(guó)在無(wú)人駕駛汽車(chē)研究方面同樣具有較高水平。早在1987年，歐洲就開(kāi)啟了最大的無(wú)人駕駛汽車(chē)項(xiàng)目PROMETHEUS計(jì)劃，此后8年間，該計(jì)劃成功獲得了多項(xiàng)技術(shù)成果，為歐洲無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5]。歐盟委員會(huì)資助的PREVENT計(jì)劃，從2004—2008年，歷時(shí)近4年，由超過(guò)50個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)廠商和研究機(jī)構(gòu)共同合作完成。該項(xiàng)目在使用車(chē)輛系統(tǒng)感知事故類(lèi)型和性質(zhì)的同時(shí)，將司機(jī)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(wú)人駕駛汽車(chē)大賽，在無(wú)人車(chē)的自主導(dǎo)航、混合地形條件下的移動(dòng)控制及目標(biāo)定位等方面取得了很多重要的成果。此外，法國(guó)早在1994年就成功研制出輪式機(jī)器人VAMP和VITA-2，該機(jī)器人在巴黎的多車(chē)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(dá)到了130 km/h的最高速度，并能獨(dú)立完成并道和超車(chē)。英國(guó)也在某些專(zhuān)用場(chǎng)所中推出了無(wú)人駕駛的智能車(chē)輛，使得其無(wú)人駕駛汽車(chē)的研發(fā)水平也走在了世界前列。

德國(guó)奔馳公司在完成了對(duì)F015 Luxury in Motion概念車(chē)的設(shè)計(jì)后，盡管在多源技術(shù)的發(fā)展上還不太成熟，但在無(wú)人駕駛汽車(chē)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(gòu)了諾基亞的地圖業(yè)務(wù)HERE，對(duì)高精地圖領(lǐng)域進(jìn)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(wú)人駕駛汽車(chē)。這也是IT、汽車(chē)、ADAS三巨頭的首次合作。

1.2 國(guó)內(nèi)無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r

無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究在我國(guó)始于20世紀(jì)80年代，與歐美國(guó)家相比起步較晚。由國(guó)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(gè)五年計(jì)劃期間聯(lián)合研制成功的ATB-1是我國(guó)第一輛自主行駛測(cè)試樣車(chē)[6]。在此基礎(chǔ)上，ATB-2也在第九個(gè)五年計(jì)劃期間被成功研制。在試驗(yàn)中，ATB-2的直線行駛速度能夠達(dá)到21 m/s，同時(shí)具有遙感控制等功能。隨后ATB-3也順利面世，其環(huán)境識(shí)別、障礙物檢測(cè)和軌跡跟蹤能力得到很大提高。2000年，國(guó)防科技大學(xué)成功研制出了第四代無(wú)人駕駛汽車(chē)并取得了試驗(yàn)成功。2003年，國(guó)防科技大學(xué)在我國(guó)一汽集團(tuán)的贊助下，成功完成了紅旗CA7460無(wú)人駕駛平臺(tái)試驗(yàn)，標(biāo)志著我國(guó)第一輛自主駕駛汽車(chē)的成功誕生，該車(chē)最高車(chē)速可達(dá)47 m/s，而且能夠根據(jù)前方車(chē)輛的情況進(jìn)行自主變道。2009—2011年，我國(guó)先后舉辦了三屆無(wú)人駕駛汽車(chē)大賽，為無(wú)人駕駛汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)奠定了良好基礎(chǔ)。2011年，一汽紅旗HQ3無(wú)人駕駛汽車(chē)首次成功完成了從長(zhǎng)沙到武漢的全程高速無(wú)人駕駛試驗(yàn)[7]，該車(chē)由國(guó)防科技大學(xué)研制成功，意味著國(guó)防科技大學(xué)在無(wú)人駕駛汽車(chē)領(lǐng)域的研究在國(guó)內(nèi)達(dá)到了領(lǐng)先水平，但是該車(chē)的研發(fā)成本較高，對(duì)車(chē)型也有具體要求。2012年，由軍事交通學(xué)院研制的無(wú)人駕駛汽車(chē)成功從京津高速臺(tái)湖收費(fèi)站出發(fā)，順利到達(dá)天津東麗收費(fèi)站，歷時(shí)一個(gè)多小時(shí)，成為首個(gè)正式認(rèn)證完成公路試驗(yàn)的無(wú)人駕駛汽車(chē)[8]。

作為國(guó)內(nèi)最早布局無(wú)人駕駛技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè)之一，百度公司研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車(chē)于2015年12月完成首次路測(cè)，以最高時(shí)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(dá)奧林匹克森林公園，全程均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。2016年，百度無(wú)人車(chē)獲得了美國(guó)加州政府頒發(fā)的全球第15張無(wú)人車(chē)上路測(cè)試牌照[9]。2017年4月，百度與BOSCH公司合作開(kāi)發(fā)基于高精地圖的自動(dòng)駕駛定位系統(tǒng)。除了百度之外，國(guó)內(nèi)也有其他企業(yè)對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)領(lǐng)域進(jìn)行了布局。2016年4月，長(zhǎng)安汽車(chē)公司研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車(chē)從重慶出發(fā)，行駛近2 000 km，最終到達(dá)北京[10]。沿途主要在高速路段、城市綜合路段行駛。盡管長(zhǎng)安無(wú)人駕駛汽車(chē)已全面達(dá)到了無(wú)人駕駛?cè)?jí)水平，實(shí)現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)化道路上的自動(dòng)駕駛，但是在一些匝道或進(jìn)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(tuán)自主研發(fā)的中國(guó)首輛無(wú)人配送車(chē)也已經(jīng)進(jìn)入道路測(cè)試階段，并宣布即將開(kāi)始試運(yùn)營(yíng)[11]。而滴滴公司則將無(wú)人駕駛汽車(chē)作為公司的重大戰(zhàn)略進(jìn)行布局，并宣布將很快實(shí)現(xiàn)無(wú)人車(chē)上路。2018年3月，我國(guó)正式開(kāi)放無(wú)人駕駛汽車(chē)上路測(cè)試[12]，上汽集團(tuán)和蔚來(lái)汽車(chē)兩家企業(yè)獲得了第一批汽車(chē)開(kāi)放道路測(cè)試號(hào)牌。

2 無(wú)人駕駛汽車(chē)領(lǐng)域面臨的問(wèn)題

2.1 技術(shù)問(wèn)題

與無(wú)人駕駛汽車(chē)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(yùn)動(dòng)控制、處理器性能等一系列的高新技術(shù)。這意味著目前無(wú)人駕駛技術(shù)需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題。

(1)更快速可靠的軟件

如果是有人駕駛汽車(chē)，那么發(fā)生安全事故的概率不是很高，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較安全。但是無(wú)人駕駛汽車(chē)除了要解放駕駛員的雙手之外，還需要比有人駕駛汽車(chē)更安全，而目前的軟件還難以達(dá)到這種水平。例如，所有的電子設(shè)備軟件都無(wú)法保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行無(wú)卡頓，這是主要的技術(shù)局限性，如果汽車(chē)軟件發(fā)生卡頓或錯(cuò)誤，后果會(huì)很?chē)?yán)重。因此，軟件的設(shè)計(jì)與優(yōu)化是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。

(2)高精度的地圖

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能導(dǎo)航，無(wú)人駕駛汽車(chē)需要很強(qiáng)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(gè)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(xì)致程度尚未達(dá)到要求。就谷歌而言，谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)會(huì)對(duì)試駕場(chǎng)地的地圖進(jìn)行強(qiáng)化，以便汽車(chē)能夠知道場(chǎng)地的具體情況，碰到障礙時(shí)可以輕松應(yīng)對(duì)。目前汽車(chē)傳感器技術(shù)和應(yīng)對(duì)策略能力有限，因此更加需要一個(gè)高精度的地圖做彌補(bǔ)，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)是一項(xiàng)浩大的工程。

(3)更加優(yōu)秀的傳感器

無(wú)人駕駛汽車(chē)集合了多種用途的傳感器以便能夠進(jìn)行精確的環(huán)境感知和識(shí)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(shí)別出地面上普通的落葉和釘子的區(qū)別并做出恰當(dāng)?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(huì)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(chē)的過(guò)程中，難免會(huì)遇到突發(fā)情況。例如，如果車(chē)速太快，而車(chē)前面出現(xiàn)突然闖入的行人，往右轉(zhuǎn)會(huì)撞到公交車(chē)，往左轉(zhuǎn)則會(huì)撞到綠化帶，這種情況就需要無(wú)人駕駛汽車(chē)的控制算法智能地計(jì)算并衡量不同結(jié)果，從而做出一個(gè)恰當(dāng)?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(wú)人駕駛汽車(chē)將會(huì)越來(lái)越受到大眾的信賴(lài)和接受。盡管谷歌、百度等互聯(lián)網(wǎng)公司在汽車(chē)智能算法方面取得了不少重要成果，但是在涉及到人類(lèi)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(gè)未知數(shù)。

(5)溝通與協(xié)同問(wèn)題

協(xié)同問(wèn)題包括人與車(chē)、車(chē)與車(chē)和車(chē)與交通信號(hào)系統(tǒng)的溝通與信息交互。目前，在交通系統(tǒng)中完全實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的無(wú)人駕駛行駛和運(yùn)行還有很長(zhǎng)的路要走。因此，需要對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)與人、車(chē)、交通信號(hào)系統(tǒng)的溝通、交互和協(xié)同進(jìn)行研究并制定規(guī)則，如汽車(chē)間的通信協(xié)議規(guī)范有人與無(wú)人駕駛汽車(chē)共享車(chē)道問(wèn)題、通用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的建立、多種傳感器之間信息融合以及視覺(jué)算法對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性等問(wèn)題。隨著5G在我國(guó)商用化正式落地，上述溝通與協(xié)同問(wèn)題會(huì)得到較好解決。

2.2 周邊問(wèn)題

隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和技術(shù)的不斷革新，可以預(yù)見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)不是實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的最大障礙。也許影響無(wú)人駕駛汽車(chē)最終流行和普及的決定性因素不是汽車(chē)本身，要想真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車(chē)的推廣應(yīng)用，還面臨著諸多其他亟待解決的問(wèn)題。

(1)法律法規(guī)問(wèn)題

若法律允許無(wú)人駕駛汽車(chē)在公共道路上行駛，這相當(dāng)于建立了新型交通方式，但目前看來(lái)情況其實(shí)并不理想。美國(guó)只有包括佛羅里達(dá)州在內(nèi)的少數(shù)幾個(gè)州通過(guò)了相關(guān)法律，允許安裝了無(wú)人駕駛系統(tǒng)的汽車(chē)上路測(cè)試。在我國(guó)，由于缺乏相關(guān)的法律法規(guī)，無(wú)人駕駛汽車(chē)的上路試驗(yàn)仍然面臨著重重困難。

另外，無(wú)人駕駛事故的責(zé)任認(rèn)定也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前，無(wú)人駕駛汽車(chē)在特殊情況下仍需汽車(chē)駕駛員介入控制，因此很難判斷是交通肇事車(chē)輛本身還是駕駛員的責(zé)任。

(2)傳統(tǒng)企業(yè)的發(fā)展問(wèn)題

無(wú)人駕駛汽車(chē)的推出和普及將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)的商業(yè)模式和盈利模式帶來(lái)巨大的沖擊，無(wú)人駕駛汽車(chē)將使一些傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)的企業(yè)年收入銳減，包括汽車(chē)制造商、零部件供應(yīng)商、汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商、汽車(chē)保險(xiǎn)公司、汽車(chē)修理廠等。因此，各廠商必然會(huì)想方設(shè)法地轉(zhuǎn)變商業(yè)和盈利模式,以適應(yīng)無(wú)人駕駛汽車(chē)的發(fā)展。

(3)網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護(hù)問(wèn)題

無(wú)人駕駛汽車(chē)是車(chē)聯(lián)網(wǎng)里一個(gè)重要的關(guān)鍵組成部分。對(duì)于聯(lián)網(wǎng)的汽車(chē)，駕駛員個(gè)人及汽車(chē)相關(guān)的信息都會(huì)暴露在公共網(wǎng)絡(luò)空間，給網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護(hù)埋下了很大的隱患，一旦車(chē)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(yǔ)

在5G和人工智能不斷發(fā)展的時(shí)代下，無(wú)人駕駛技術(shù)已經(jīng)引起了眾多互聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注，經(jīng)過(guò)多年技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)積累和不斷的追求創(chuàng)新，無(wú)人駕駛汽車(chē)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)很高的自動(dòng)化程度。但是要真正實(shí)現(xiàn)完全無(wú)人駕駛，還需要解決技術(shù)、成本、法律、道德、倫理等問(wèn)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(wú)人駕駛終將會(huì)實(shí)現(xiàn)。