淺談無人駕駛車輛對交通管理帶來的挑戰(zhàn)與對策

李千年 方斌

關(guān)鍵詞：無人駕駛車輛;交通管理;人工智能

一、緒論

目前無人駕駛車輛的發(fā)展得到了許多國家的重視，很多國家對于無人駕駛車輛的相關(guān)政策標準正在制定中，目前僅有美國已經(jīng)發(fā)布了較為完善的無人駕駛車輛相關(guān)的法規(guī)。這是一個復(fù)雜的體系，無人駕駛車輛真正走入尋常百姓家也注定還要解決許多問題和挑戰(zhàn)。

（一）研究目的、意義及必要性分析

無人駕駛車輛的到來會對現(xiàn)有的交通管理設(shè)施和交通警察的工作帶來新的挑戰(zhàn)，提出新的要求，需要不斷地調(diào)整與相互適應(yīng)。本論文將結(jié)合國內(nèi)外研究資料、現(xiàn)有案例，分析無人駕駛車輛對交通管理帶來的挑戰(zhàn)，以求為解決目前存在和將來可能出現(xiàn)的無人駕駛車輛交通管理問題的解決提供方案。

截至2020年，我國約有4.56億名機動車駕駛員，在有人駕駛車輛時代，這樣規(guī)模的使用人群就已經(jīng)在造就了一個近萬億元規(guī)模的市場，“消費級”無人駕駛車輛真正實現(xiàn)量產(chǎn)后，目標客戶下可至剛剛成年的學(xué)生，上可至耄耋之年的老人，根據(jù)有關(guān)資料，這個人群的數(shù)量超過10億，是現(xiàn)有機動車駕駛員數(shù)量的兩倍以上，可想而知，這將是一片新的“藍海市場”。

（二）研究背景

國外方面，作為純電動車輛的領(lǐng)頭羊，特斯拉的無人駕駛技術(shù)一直在國際上處于領(lǐng)先地位，特斯拉官網(wǎng)顯示特斯拉電動車擁有的自動駕駛能力包括：自動輔助導(dǎo)航駕駛、自動輔助變道、自動泊車等，同時宣布之后會有對交通信號燈的識別以及城市道路中的自動駕駛功能。作為采用攝像頭加毫米波雷達組合技術(shù)路線的代表企業(yè)，特斯拉一直在無人駕駛車輛的研發(fā)上非常激進。

國內(nèi)方面，近期華為、小米等科技巨頭也紛紛宣布將涉足汽車制造，2020年4月17日，華為與北汽新能源極狐發(fā)布了他們聯(lián)合打造的第一款智能汽車——阿爾法s，官方稱之為“全球自動駕駛新標桿”。

國內(nèi)擁有巨大的無人駕駛車輛發(fā)展?jié)摿褪袌?，同時各地政府也對無人駕駛車輛的發(fā)展非常支持，未來幾年內(nèi)無人駕駛車輛將成為新的交通管理研究熱點。

（三）研究方向

美國汽車工程師學(xué)會（sAE）將自動駕駛技術(shù)分為IJD—L5共六個等級，分別是：Leve10無自動化;Levell駕駛輔助;Levee部分自動化;Level3有條件自動化;Level4高度自動化和Level5完全自動化。其中"Level5完全自動化”是指由無人駕駛系統(tǒng)完成所有駕駛操作，在所有的道路和環(huán)境條件下行駛。這是目前國際普遍公認的分級標準。

本文中所研究的無人駕駛車輛的類型，是具有“Level5完全自動化”自動駕駛能力的車輛。

二、無人駕駛車輛對交通管理帶來的挑戰(zhàn)

無人駕駛車輛這種新的交通管理對象的出現(xiàn)，不可避免地為交通管理帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。無人駕駛車輛在發(fā)展過程中對交通管理帶來的挑戰(zhàn)主要有以下幾個方面。

（一）無人駕駛車輛交通事故定責(zé)規(guī)則的缺失

截至2021年4月，全球233個國家和地區(qū)中，僅有德國、新加坡和美國的加利福尼亞州、內(nèi)華達州、佛羅里達州以及密歇根州這四個州從法律的層面上允許無人駕駛車輛上路行駛。

無人駕駛車輛發(fā)生交通事故的概率極低，但并不是完全不會發(fā)生事故。那么，如果發(fā)生事故，所造成的損失該由誰承擔(dān)呢？事故的責(zé)任如何認定，又應(yīng)該由哪方承擔(dān)賠償。

目前，我們國家關(guān)于無人駕駛車輛的相關(guān)法律法規(guī)的制定還在起步階段，同時，無人駕駛車輛是由車輛制造商、各類軟件提供方以及其他合作方一起合作制造的，所以事故一旦發(fā)生事故，責(zé)任主體的確定將會很困難。更重要的是目前的車輛保險并不適用于無人駕駛車輛，這讓人們使用無人駕駛車輛有了后顧之憂，這也會對無人駕駛車輛的應(yīng)用與推廣產(chǎn)生很大的阻力。

（二）環(huán)境感知缺乏可靠性的問題

在較為惡劣的天氣條件下，無人駕駛車輛上的傳感器將可能無法正常工作。除此之外，許多探測設(shè)備會在雨雪、大霧等極端天氣下精確度衰減劇烈，或因為車輛本身的情況而產(chǎn)生感應(yīng)錯誤，如2021年2月的“特斯拉幽靈探測事件”，特斯拉官方給出的解釋是由于車身上的積灰導(dǎo)致感應(yīng)器誤報。不論真實原因如何，有一點是可以確定的，那就是探測設(shè)備對環(huán)境的感知在目前而言還不夠十足準確和可靠。2016年、2019年、2020年3月，特斯拉在開啟無人駕駛模式時，發(fā)生了三次撞擊白色大貨車的事故也可以證明這一點。

（三）無人駕駛車輛對現(xiàn)有交通管理設(shè)施的不適應(yīng)

無人駕駛車輛的技術(shù)還不夠完善，同時目前傳統(tǒng)的交通管理在軟件、硬件設(shè)施以及管理方法上還不能將無人駕駛車輛管理好。紅綠燈是我們進行交通管理的重要工具，是交叉口交通組織設(shè)計的關(guān)鍵設(shè)施，是現(xiàn)代交通管理不可缺少的重要交通管理設(shè)施。當(dāng)無人駕駛車輛上路之后，能夠?qū)崿F(xiàn)車與車之間、車與人之間、車與路之間的協(xié)同，其中最重要的便是車路協(xié)同。可是紅綠燈可能會因為故障、遮擋甚至是舉辦大型活動而不能被清晰識別，如2021年情人節(jié)期間，長沙市核心區(qū)域的紅綠燈便由傳統(tǒng)的圓形替換為心形。無人駕駛車輛將可能無法準確地識別交通信號燈。

目前的交通標志標線設(shè)計是考慮到人類駕駛員的可視化需求，標志標線通常要做得很大，但卻沒有與無人駕駛車輛相適配的感應(yīng)裝置，無人駕駛車輛只能通過攝像頭來分辨，有時標準標線有缺損或被遮擋時，人類駕駛員完全可以識別，但無人駕駛車輛可能無法準確地識別出來。

（四）無人駕駛對網(wǎng)絡(luò)的高度依賴

自動駕駛車輛對網(wǎng)絡(luò)有著高度的依賴，一方面無人駕駛車輛的車機系統(tǒng)需要經(jīng)常的OTA升級更新才能最大程度保證行駛的安全;另一方面通過網(wǎng)絡(luò)實時接受道路情況的各種信息、進行“車路協(xié)同”、車車聯(lián)網(wǎng)，才能使無人駕駛車輛擁有超視距感知這一獨特優(yōu)勢。

網(wǎng)絡(luò)使無人駕駛車輛更加智能，但同時也讓無人駕駛車輛對網(wǎng)絡(luò)嚴重依賴。如果車機系統(tǒng)被感染病毒或是被黑客入侵，那么輕則信息、隱私被泄露，重則被遠程操控車輛，乘坐人員的生命安全將收到重大威脅。同時在2021年的今天，在占全球移動網(wǎng)絡(luò)用戶半壁江山的中國，4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率只能在全國所有行政村達到98%，這個數(shù)字看起來很高，但行政村并不代表所有地區(qū)，在幅員遼闊的中國還有許多沒有常住人口，但是有道路的地區(qū)，這些區(qū)域很多并沒有被網(wǎng)絡(luò)覆蓋，無人駕駛車輛卻可能需要行駛經(jīng)過。針對無人駕駛車輛的通行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)決定了無人駕駛車輛能“走多遠”。

（五）對于交通警察執(zhí)勤、執(zhí)法的配合

當(dāng)交通警察在路面執(zhí)勤、執(zhí)法時，無人駕駛車輛怎樣明白交警的信號呢？每一天，世界各地都會有因為交通事故、突發(fā)事件或是交通擁堵導(dǎo)致道路出現(xiàn)特殊情況，這時交通警察將走上路面，通過人工的方式，對交通進行組織、疏導(dǎo)。無人駕駛車輛對交通信號燈能夠準確的識別，但此時并沒有信號燈。當(dāng)交通警察進行執(zhí)法活動時，也不會使用交通信號燈，而是使用交通指揮手勢。如在路口設(shè)卡檢查時，人類駕駛員能夠輕松地看懂這些手勢并及時地靠邊下車輛。這時，需要的是無人駕駛車輛能夠準確地識別出交通警察并讀懂交通警察的指揮手勢，并及時做出正確的反應(yīng)。

三、提升無人駕駛車輛交通管理水平的對策

（一）加速無人駕駛車輛交通事故定責(zé)相關(guān)法律法規(guī)的出臺

在對無人駕駛車輛的管理方面2020年3月9日，國家工信部在其官方網(wǎng)站公示公告了《行車駕駛自動化技術(shù)等級分類》推薦性國家行業(yè)標準審批稿，定于2021年1月1日剛開始執(zhí)行。據(jù)了解，此國家行業(yè)標準審批自2017年啟動預(yù)研迄今歷經(jīng)近3年，十余家世界各國公司幫助進行規(guī)范的擬定及改動。

2021年4月16日，公安部起草了《道路交通安全法（修訂建議稿）》，其中，《建議稿》第一百五十五條中，首次對智能網(wǎng)聯(lián)汽車及自動駕駛提出了規(guī)范意見。

近幾年，我國的無人駕駛車輛相關(guān)技術(shù)迅猛發(fā)展，多個省市和地區(qū)都進行了道路測試等相關(guān)工作。2019年9月，上海辦法了國內(nèi)首張智能網(wǎng)聯(lián)汽車示范應(yīng)用牌照，截至目前全國已有20多座城市發(fā)放了智能網(wǎng)聯(lián)汽車或自動駕駛測試、示范應(yīng)用牌照200余張。2021年3月23日，《深圳經(jīng)濟特區(qū)智能網(wǎng)聯(lián)汽車管理條例（征求意見稿）》在深圳發(fā)布，明確規(guī)定智能網(wǎng)聯(lián)汽車經(jīng)登記取得登記證書、號牌和行駛證后，可上特區(qū)道路行駛，無人駕駛車輛將有望在深圳合法上路。

這些政策和規(guī)范的發(fā)布，為無人駕駛車輛的發(fā)展鋪平了道路。

（二）提升針對無人駕駛車輛的環(huán)境識別能力

無人駕駛車輛的環(huán)境感知能力依賴于車輛上的各個傳感器，這些傳感器的信息為無人駕駛車輛的決策和路徑規(guī)劃提供可靠依據(jù)。目前無人駕駛車輛的環(huán)境感知系統(tǒng)無法做到毫無差錯，在以下幾個方面還可以繼續(xù)提升：

（1）目前車道的檢測的成果多局限于較理想場景特征，提高車道線檢測算法的抗干擾能力及效率仍是需要努力的方向。

（2）道路環(huán)境中障礙物種類繁多，且由于無人車系統(tǒng)安全性的需要，要求障礙物檢測可靠性及穩(wěn)定性必須要相當(dāng)高，因此提高障礙物檢測的能力是需要努力的方向。

（3）真實世界的道路情況復(fù)雜多變，對于道路邊界的檢測算法需要進一步的研究。

（三）建設(shè)適用的新型交通管理硬件設(shè)施

無人駕駛車輛能夠?qū)崿F(xiàn)車與車之間、車與人之間、車與路之間的協(xié)同，其中最重要的便是車路協(xié)同。假設(shè)道路上行駛的都是無人駕駛車輛，那么紅綠燈則可簡化為在路口能與車輛發(fā)送、接受信息的信號發(fā)射器，甚至目前很多可視化的交通設(shè)施都可以進行簡化甚至是省略。

建設(shè)“車路協(xié)同”系統(tǒng)，將信號發(fā)射、接收裝置將安裝在道路的交叉口，對經(jīng)過或即將達到的無人駕駛車輛進行最優(yōu)，交通延誤最小的交通組織。同時因為無人駕駛車輛行駛與人類駕駛員行駛有所不同，沒有反應(yīng)時間，而且無人駕駛車輛與交叉口的信號接收器之間的信號交流時間、與其他無人駕駛車輛之間的信號傳輸時間在交叉口這樣一個相對較小的距離下都可以利用使用毫米波的5 G技術(shù)將這個機器之間交流、協(xié)同的時間保證在幾毫秒之內(nèi)，可以說幾乎沒有延遲?；蛘哒f以無人駕駛車輛在城市內(nèi)的交叉口的行駛速度來說，這個時間是完全可以接受的。

（四）組建針對無人駕駛車輛的通信網(wǎng)絡(luò)

無人駕駛車輛通過通信網(wǎng)絡(luò)，對人、車、路、環(huán)境這四個交通要素進行準確感知和交互，同時也依賴網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)其功能。針對無人駕駛車輛的通信網(wǎng)絡(luò)的建立和全面覆蓋，將是無人駕駛車輛真正上路的可靠性的重要保障。同時這一通信網(wǎng)絡(luò)的安全性也非常重要，他不同于一般的通信網(wǎng)絡(luò)，這是進行信息的交互，這一網(wǎng)絡(luò)的安全性問題將之接影響到乘坐人員的生命安全，甚至危害公共安全。

我國擁有非常完善的移動通信體系，同時在5G通信領(lǐng)域的技術(shù)位于世界前列，針對無人駕駛車輛的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以在現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)進行，與現(xiàn)有的4G、5G網(wǎng)絡(luò)整合起來，使得無人駕駛車輛通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率快速提升，同時也能帶動傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的升級換代。

（五）無人駕駛車輛對交通警察手勢的識別

無人駕駛車輛對交通警察手勢的識別主要存在兩個問題，第一是對交通警察的識別，第二是對手勢的識別。交通警察執(zhí)勤、執(zhí)法時身穿反光背心、頭戴白色大檐帽，特征非常明顯，通過讓機器大量學(xué)習(xí)交通警察的照片，可以實現(xiàn)識別，而對于手勢的識別則較為復(fù)雜和困難。

針對這樣的應(yīng)用場景，研發(fā)了“慧眼”交通手勢識別系統(tǒng)。“慧眼”交通手勢識別系統(tǒng)是一套使用Kinect設(shè)備來采集交警指揮手勢數(shù)據(jù)，通過人體骨架信息識別交警手勢，先從深度圖中預(yù)測人體骨架節(jié)點的坐標位置，再結(jié)合動態(tài)時間規(guī)整算法（DynamicTimeWarping，DTW）識別交警指揮手勢，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，用來實現(xiàn)對交警手勢實時識別的系統(tǒng)。我國交警手勢信號共有8個，分別是停止信號、直行信號、左轉(zhuǎn)彎信號、左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)信號、右轉(zhuǎn)彎信號、變道信號、減速慢行信號和車輛靠邊停車信號。實驗表明，本系統(tǒng)對這八種交警手勢信號的平均識別率較高。通過這個系統(tǒng)可以解決無人駕駛車輛對交通警察手勢識別的問題。

四、結(jié)語

雖然L5級別的自動駕駛車輛還沒有真正上路，但我們對可能會出現(xiàn)的挑戰(zhàn)進行預(yù)測，把管理工作做在前面，積極引導(dǎo)無人駕駛車輛的良性發(fā)展，這樣能把交通管理工作做得更好，也能更好地為“交通強國”戰(zhàn)略奉獻出交管人的一份力量。