下一代汽车技术 自动驾驶是把双刃剑

2013-03-27 18:41:25来源: 日经汽车技术
        雷曼危机以后,日元飙升、东日本大地震、泰国洪灾、围绕“钓鱼岛”(日本“尖阁诸岛”)问题与中国产生争端等,日本汽车厂商接连遭遇了不利因素,不过,随着安倍经济政策下的日元贬值效应等,日本汽车厂商正逐渐建立起向市场反击的体制。 

       本专栏将聚焦处于日元贬值这一有利环境的日本汽车厂商的战略、世界汽车产业正在发生的技术革新以及汽车政策动向等。第一篇将介绍自动驾驶技术。 

       随着传感器和信息处理技术的进步,自动驾驶汽车的开发竞争拉开了序幕。如果能实现自动驾驶汽车,就可大幅减少汽车的最大课题——交通事故。不过,汽车厂商的未来并不是无限美好的。面对走在前面的谷歌,汽车厂商的真正想法是什么? 

       正在踌躇于是否要推进自动驾驶汽车的开发—— 

       在2013年1月于美国拉斯维加斯举行的全球最大电子展会“International CES 2013(CES)”上,丰田发布自动驾驶实验车时就明显体现出了该公司这一苦恼。 

       丰田在发布现场并未仔细介绍新技术的特点,在历时45分钟的发布中,只用了十几分钟来介绍新技术。并且,尽管展出了具有无人驾驶实力的实验车,但丰田却说“这不是自动驾驶的汽车”。 

       虽然实验车的外观不好看,但已经是技术水平很高的汽车(图1),完全可以非常自信地展示。但丰田的态度为何暧昧不明呢? 

图1:丰田正在开发的自动驾驶汽车 
原型车是Lexus品牌的混合动力车“LS600hL”。雷达和摄像头等的传感器露在外面,一看就是实验车。

        原因是自动驾驶汽车对汽车厂商而言可以说是一把双刃剑,存在一定风险。虽然自动驾驶汽车作为“终极安全技术”(丰田),可以大幅减少交通事故,但如果真的实现,则有可能彻底颠覆过去的汽车业务。 

       为汽车厂商带来这种危机感的是谷歌。虽是与汽车开发毫不沾边的软件开发企业,谷歌却在全球掀起的自动驾驶技术开发竞争中走在了前列。

 受到丰田认可的高技术

       谷歌首次发布自动驾驶汽车是在2010年(图2)。从那以后,谷歌迅速推进开发,目前已开发出了10多辆实验车。正在公路上试验的试验车截至目前合计已经行驶30多万英里(约48万km)。并且,自动驾驶时一起事故都没有发生过。与谷歌开发负责人交流过的丰田高管也认为“这是极其出色的技术”。 

图2:谷歌正在开发的自动驾驶汽车
原型车是丰田“Prius”。正在美国内华达州和加利福尼亚州的公路上开展试验。


       为何谷歌热衷于开发自动驾驶技术?原因之一是,自动驾驶技术的核心与该公司的业务密切相关,能够显著充实“Google Maps”等地图服务所需要的地图信息。 

       包括谷歌在内的很多厂商正在开发的自动驾驶技术都是通过对照车上配备的传感器绘好的三维地图信息与行驶中收集的周围信息来推断自己的位置,从而计算出最佳行驶路线。根据地图信息计算的技术对自动驾驶极其重要,而这正是谷歌所擅长的。 

发展蓝图跟智能手机业务一样 

       谷歌的目标不仅是强化现有业务。令汽车厂商着急的是谷歌的另一个目标,那就是要着手开发自动驾驶汽车的操作系统(OS)。 

       不仅是智能手机用系统,谷歌最近还计划为所有具备通信功能的终端开发OS,其应用领域之一是机器人领域。该公司打算在机器人OS(Robot OS,ROS)中采用在自动驾驶技术开发中积累起来的软件。 

图3:谷歌机器人OS的应用领域
大大地画了个汽车。
       2011年5月,谷歌与从事ROS开发的新兴企业Willow Garage达成了合作。目标是利用谷歌面向智能手机的OS“安卓”开发控制机器人的技术。在双方合作时展示的ROS应用领域图示中,谷歌大大地画了个汽车(图3)。 

       如果换个角度来看,完全自动化的汽车就是“带车轮的机器人”。并且,车载信息服务正在普及的汽车也是一种“通信终端”。从汽车业务的市场规模来看,可以说是“ROS的最大应用领域”(研究ROS的日本产业技术研究生院大学教授成田雅彦)。 

       ROS的实现有可能颠覆过去的汽车业务,因为谷歌展示的ROS发展蓝图跟智能手机业务的蓝图一样。该公司在智能手机业务上,通过尽快免费提供优秀的OS,掌握了该市场的主导权。还通过与该公司的地图和检索服务结合,创造出巨大利润。而制造智能手机的电子厂商却甘居根据谷歌OS推进开发的从属地位。 

       如果自动驾驶汽车能够实现,那么汽车的价值受软件控制的比例将大大提高,相应地,硬件的价值就会大幅下降。因为过去通过发动机及方向盘等实现的“‘驾驶乐趣’就没有吸引力了”(Aquabit代表董事田中荣)。文章开头提到的丰田实验车发布就表现出了对这种未来的不安。即便如此,为了不蹈电子厂商的覆辙,汽车厂商只有推进开发。

以美国为中心,欧洲和日本紧随其后 

       丰田之所以选择在于美国拉斯维加斯举行的CES上发布自动驾驶技术,主要有两个原因。 

       一是容易得到推进开发所需要的研究人员和厂商的合作。丰田认为“外部的人才合作是不可或缺的”。 

       实现自动驾驶汽车的重要技术是传感技术和信息处理技术。CES是全球最大规模的电子展会,这里聚集了很多比汽车厂商更精通这些技术的研究人员和厂商,可以说是寻找合作伙伴的好去处。 

       另一个原因是CES在美国举办。现在,美国是开发自动驾驶技术最积极的国家。相关人才资源丰富,制度方面也有强大的支持。现在的现实情况是,如果不向美国相关人士展示就很难推进开发。不仅丰田,欧洲的汽车厂商也都在美国的协助下推进开发。 

自动驾驶赛上,6支车队跑完了全程 

       美国自动驾驶汽车开发开始得到大幅推进的契机是美国国防部的研究机构DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)主办的自动驾驶汽车赛。该赛事在2003~2007年的5年间举行了三次。 

       由于是DARPA主办,因此首要目的是军事用途。虽然从表面看,该赛事不是面向于可在消费类用途使用的技术开发。但实际上却有很多民营企业争相代理。参赛车队虽然主要来自大学和研究机构,但以汽车厂商为中心的企业不仅在资金方面还在人才和技术开发方面为各车队提供了支持。 

       在三次车赛中,2007年举行的第三次车赛吹响了后来激烈开发竞争的号角。这次车赛是在加利福尼亚州东北部的George空军基地旧址举行的“Urban Challenge”。营造了非常接近美国普通公路的环境。

       进入决赛的汽车要通过在比赛开始前才通知的地点到达终点。赛道上设有信号灯、交通标识及交叉路口等,必须遵守加利福尼亚州的交通法规。另外,还允许有人驾驶的车辆同行。 

       在自动驾驶技术开发上难度最大的是在行驶环境复杂的普通公路上行驶。Urban Challenge上进入决赛的有11支车队,其中的6支车队跑完了全程(图4)。 

图4:Urban Challeng引发开发竞争
由美国国防部的研究机构(DARPA)主办。在模拟市区的公路上行驶无人驾驶汽车。照片上是获胜的卡内基梅隆大学与通用汽车等合作开发的汽车。车里没有人,因此前窗玻璃上写着大大的字。

        参与自动驾驶技术开发的ITS Japan会长、丰田技术总监渡边浩之回顾道,“看了Urban Challenge的结果后,才真正觉得必须要着手开发自动驾驶技术”。丰田在CES上发布的自动驾驶汽车是从该车赛的第二年,也就是2008年开始开发的。

通用汽车宣布2017年实现实用化 

       在Urban Challenge的参赛队伍中,对现在的自动驾驶技术开发竞争带来巨大影响的是斯坦福大学和卡内基梅隆大学的队伍。都跟后来谷歌和通用汽车的自动驾驶技术开发密切相关。 

       谷歌开发的自动驾驶技术基于这两所大学的研究成果。斯坦福大学当时担任队长的Sebastian Thrun现在是谷歌开发组的负责人,曾在卡内基梅隆大学担任技术开发负责人的Michael Montemerlo现在也在谷歌工作。 

图5:通用汽车正在开发的自动驾驶汽车
计划以Cadillac品牌上市。
       而通用汽车在Urban Challenge上与卡内基梅隆大学合作开发了汽车,并利用这一经验从事自动驾驶汽车的开发。该公司于2012年4月宣布,到2017年将以Cadillac品牌推出限定在高速公路上行驶的自动驾驶汽车(图5)。虽然仅限于在高速公路上行驶,但这是全球首次有汽车厂商公布“自动驾驶汽车”的实用化时间。 

       谷歌和通用汽车能够尽快推进自动驾驶技术开发的原因是在制度方面得到了美国政府的大力支持。其中,主要是因为美国很多州都颁发了允许自动驾驶汽车在包括普通公路在内的公路上试验的许可证。 

       在自动驾驶技术开发中,公路试验至关重要。基本的控制算法通过过去的研究已经基本完成。今后要想实现实用化,最重要的是“应对考虑不到的突发情况”(研究自动驾驶技术的日本庆应义塾大学研究生院政策与媒体研究科教授大前学)。 

       在美国最先获得公路试验许可证的是谷歌。2012年5月,谷歌在美国内华达州取得了许可证,8个月后又在加利福尼亚州取得了许可证。 

大众集团紧随其后 

       美国以外的企业都在美国的协助下开发自动驾驶车。其中,表现最积极的是德国大众集团。 

       大众旗下企业奥迪于2013年1月宣布在美国内华达州取得了上路许可,使小型跑车“TTS”改造而成的无人驾驶实验车得以上路行驶。 

       该车是奥迪与斯坦福大学合作开发的。大众集团长年与斯坦福大学合作研究。在2010年于美国科罗拉多州举行的“派克峰国际爬山赛”上,奥迪与斯坦福大学合作开发的自动驾驶汽车参赛,并跑完了全程(图6)。在DARPA的车赛上,奥迪也为斯坦福大学提供了支持。 

图6:奥迪和斯坦福大学合作开发的自动驾驶汽车
原型车是“TTS”,能够无人行驶。参加了2010年在美国科罗拉多州举行的“派克峰国际爬山赛”。


       另外,奥迪在宣布获得许可证的同时,还在丰田发布实验车的同一CES会场上演示了自动驻车技术。在聚集了多家美国媒体的演示会场上,奥迪电子首席执行工程师Ricky Hudi表示,“我们开发自动驾驶技术离不开美国的帮助”。 

       大众集团一方面在美国的帮助下推进开发,另一方面也在为尽早实现实用化所需的欧洲方面的支持而提前做准备。为此,大众正在通过国家研究项目及与其他行业企业的合作来开展多种试验。比如,大众通过EU(欧盟)出资的项目“HAVEit”开发出了跟通用汽车一样限定在高速公路上行驶的自动驾驶汽车(图7)。 

图7:大众的限定在高速公路上行驶的自动驾驶汽车
通过EU的研究项目开发。大部分利用现有传感器实现。


       在大众之后,积极开发自动驾驶汽车的是德国宝马。宝马跟通用汽车和大众一样,正在开发仅限在高速公路上自动驾驶的汽车。目前“处于调查研究阶段,正在独立进行实验”(宝马),而由“5系列”改造而成的实验车已在高速公路上行驶了约1万km。 

       还有的欧洲汽车厂商致力于自动驾驶技术的另一种形态——队列行驶。瑞典的沃尔沃就是其中之一。沃尔沃的研究是作为“SARTRE”国家项目的一部分开发的。队列行驶是指,有人驾驶的领头车与后面跟随的无人驾驶车辆编队行驶的技术。预计正为缺少驾驶员而苦恼的运输公司存在这方面的需求,沃尔沃等商用车厂商正在推进该技术的开发。

除丰田外,日产也正式参战 

       与欧洲厂商的技术相比,日本在技术方面也不逊色。但是,由于未参加DARPA车赛,与美国的合作关系建立得较晚。现在,丰田正在拼命追赶。 

       丰田于2012年9月宣布,与斯坦福大学合作研究自动驾驶技术。3个月后在美国举行的CES上展出了实验车。最近,该实验车正在美国密歇根州的公路上进行试验。 

       日产汽车最近也宣布致力于自动驾驶技术。2012年10月,在日本最大电子技术展会“CEATEC JAPAN 2012”上,该公司副社长山下光彦公布了致力于自动驾驶技术的方针,同时演示了无人驾驶驻车功能(图8)。 

图8:日产展出自动驻车技术
在2012年10月举行的“CEATEC JAPAN 2012”上演示。原型车是EV“LEAF”,演示了无人驻车功能。利用四个摄像头识别道路标志线等进行控制。


       实验车辆是基于纯电动汽车(EV)“LEAF”的“NSC-2015”,车辆前后左右配备了四个摄像头。利用摄像头识别车辆周围的环境而实现自动驻车。具体而言,是通过通信功能从数据中心下载自动驾驶需要的地图数据(停车场内的行车线、车位),然后根据该地图生成行驶路线,从而将车停在目标车位内。

       日本也在开展跟沃尔沃一样的、致力于队列行驶的研究。日本汽车研究所(JARI)正在与日野汽车、五十铃汽车及三菱扶桑卡客车等企业进行试验。这是日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)于2008年度启动的研究项目“能源ITS推进事业”的一部分。2012年度是该研究项目的最后一年,2013年2月公开了试验情况。 

       自动驾驶技术开发竞争正在日美欧三大势力之间开展,今后,不仅是技术方面,在发生事故时有无责任等制度方面也面临着很多必须解决的课题。虽然实现起来困难肯定会非常大,不过,该技术有可能彻底颠覆汽车产业。这对汽车产业非常庞大的日本而言,可以说是不能输的挑战。不仅企业需要努力,政府也必须要提供坚强的后盾。

关键字:汽车技术  双刃剑

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0327/article_6923.html
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