自动驾驶汽车离我们还有多远

2013-10-14 18:45:11来源: 华尔街日报

    这是发自世界最智能汽车的后座的问候。

    巧妙地伪装成一辆黑色大轿车的梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)自动驾驶试验车载着笔者踏上了神 路线之旅。1888年8月,贝尔塔·本茨(Bertha Benz)偷偷开出丈夫卡尔·本茨(Karl Benz)设计的三轮汽车原型车(当时全球唯一一辆汽车),把它从德国的曼海姆(Mannheim)开到了大约60英里(约合97公里)外的娘家——普福 尔茨海姆(Pforzheim)。这成为了奔驰公司的一大历史事件……

    快看!那边!有树!看到了吧,坐在这辆车中,你会经历很多停顿,因为它是自己驾驶的。说的更明白一些,它是在至少两名工程师随时随刻的密切关注之下自己驾驶的。工程师们关注车辆的自动驾驶操作,仔细地记下操作失误,这样一来回到实验室后他们便能根据情况添加软件补丁。

    埃伯哈德·考斯(Eberhard Kaus)坐在驾驶员座位掌控方向,以防车辆被这条路线上众多的十字路口和环岛、停放的车辆或是布鲁赫萨尔(Bruchsal)帝王区某个穿越街道的行人所阻。

     在研发自动驾驶车辆的前沿领域,一个重大的技术进步就是模式匹配算法的编写,它使核心控制装置能够理解视觉装置所观测到的东西。由于车辆的行驶速度越来越快,这些算法的预见能力也必须随之提高,像人类一样预测其他车辆中的驾驶员的可能意图。

    若要得到发展,此类研究还需让车辆经历偶然事件,以便让它在即使是概率最低的情况中也能做出适当反应。奔驰自动驾驶研究计划的带头人之一拉尔夫·赫特维希 (Ralf Herrtwich)博士称:“我们用洗衣机进行了测试,假如车辆前方的卡车突然有东西掉下来,系统能比人做出更快更好的反应吗?”

    截止到这个异常温暖的9月的这一天,这辆试验车已经行驶了6,500公里,在退役之前它将行驶100万公里。赫特维希博士有些遗憾地说道,完全自动驾驶的车辆,你放心让自己的母亲坐进去的那种,“或许还要10年”以后才能出现。

    这是看待该问题的角度之一。换另一个角度看它:我的天!10年之后就有无人驾驶汽车?我要去哪里申购?

    让汽车具备自动驾驶的功能——达到并包括放心地完全放开双手、闭上双眼坐在车上的程度——成为全球各大汽车制造商之间的“太空竞赛”,而你就是太空舱中的那 只猴子。日产汽车(Nissan)及雷诺(Renault)的首席执行长卡洛斯·古森(Carlos Ghosn)在8月份承诺,日产汽车将于2020年之前向公众推出他们买得起的自动驾驶汽车。奔驰将其一部分驾驶辅助技术宣传为“半自动驾驶”,例如它的 自动防跑偏技术(于无人操作时暂时使车辆一直行驶在车道内),以及基于光学和雷达技术、能够看到前方交通状况并在交通拥挤时调整速度的的巡航控制技术—— 拥堵跟车系统(Stop & Go Pilot)。

    日产汽车公司全球上游业务规划总监蕾切尔·阮(Rachel Nguyen)说:“说实话,汽车行业已经有一段时间没出现令人赞叹的事物了。这是我们能大加宣扬的东西。”

    2007 年,市场首次感受到了自动驾驶技术带来的震动,当时雷克萨斯(Lexus)推出了一个可自动平行泊车的自动泊车系统,人类驾驶员也少有具备这一技能的。该 技术借助超声波传感器和车上已有的低成本摄像头来协助驾驶者在狭窄区域进行操作,现已应用在丰田(Toyota)普锐斯、福特(Ford)翼虎和大众 (VW)途观等大众化车型上。

    随着其他技术的出现,比如基于光学技术的自动防跑偏辅助技术和基于雷达的全速段巡航控制技术,汽车已经具备相当敏锐的感觉,可在交通拥堵、长时间枯燥地在公路上行驶或驾驶员注意力不集中时巧妙地暂时替代驾驶员。

    计算机芯片成本的下降为关键因素。前通用汽车(GM)研发副总裁、密歇根大学(University of Michigan)教授、谷歌(Google)顾问拉里·伯恩斯(Larry Burns)指出,摩尔定律适用于半导体芯片设备的速度和性能的飞速提高,而且它在传感技术的成本及灵敏度方面的影响已逐渐体现出来。他说:“这些系统有 巨大的计算需求。”

问题不在于“是否能”,而在于“如何能”

    现在考虑的问题不是是否能,而是如何使汽车在特定情形下具有更高的自动驾驶能力,比如在无驾驶员操作,即驾驶员座位上无人之时。

    做好准备吧。几年之后,你的座驾将能把你送到购物中心或机场航站楼的门口,自己去泊好,然后在手机应用召唤它时回到你的身边。奥迪(Audi)就在今年的消费电子展(Consumer Electronics Show)上展示了这样一个系统。

    在你的下一次晚宴上,让大家举手看看谁想要这样一辆车?

    每个人都想要?

    有谁想要一辆不会发生碰撞的车吗?在9月的法兰克福车展上,汽车零部件供应商大陆集团(Continental)宣布与IBM联手,助推自动驾驶汽车进入市 场,而且它们还有可能实现“零事故”。沃尔沃(Volvo)则承诺在2020年之前推出防伤害的车辆。通用汽车与卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon)还打算研发自动驾车技术以消除交通事故。

    果真如此就太好了。2011年,美国发生了500多万起交通事故,其中有超过32,367人丧生。美国汽车协会(AAA)的数据显示,由此导致的人员伤残、生产力损失及人员死亡每年给美国经济带来的损失总计达3,000亿美元。

自动驾驶汽车先驱

    谷歌的普锐斯和雷克萨斯自动驾驶车队大概是最知名的自动驾驶研究项目,由于这些车辆的顶部安有激光发射器,它们大概还是辨识度最高的。作为海量信息的收集者 和分类者,谷歌在研发自动驾驶汽车所要依赖的数据丰富的3-D虚拟地图并从中获益方面占据独特的地位。谷歌的研究项目由前斯坦福大学(Stanford) 人工智能实验室的主任塞巴斯蒂安·特龙(Sebastian Thrun)带头,其车辆已无事故试行驶了数十万英里。

    在此次重驶贝尔塔·本茨当年驾车路线的旅程中——这是一段穿越溪谷和村庄的美妙旅程——奔驰与诺基亚(Nokia)展开了合作。后者的数字地图服务负责勘查路线,为绘制出可靠的数据地图忙碌地查探着这个世界。

    自动驾驶技术的理想是实现一种新的人车关系,它与我们已习惯的人车关系截然不同。如果我们随处都能订车,而且只按需付费,那么我们为什么还要自己买车?迫于 高昂的交通成本,放弃拥有汽车的年轻人的数量创下了历史纪录。现在想象一下像Uber这样的拼车服务商分派出一辆辆无人驾驶的轿车、卡车或SUV的情景。 (谷歌风投(Google Ventures)在8月份向Uber投资了2.5亿美元。)在你有需要时,它就会出现在你的车道中。当你不需要时,它就消失不见。伯恩斯指出,私家车 90%的时间都停着无人使用。

    他说,自动驾驶“改变了一切,让汽车具备自己驾驶的能力是汽车自问世以来所发生的最重大的事件”。

    它要如何做到呢?没有谁有很大的把握。

    自动驾驶汽车的理念出现已有很长时间,这一构想源自诺曼·贝尔格迪斯(Norman Bel Geddes),这位美国的空想家设计了通用汽车在1939年纽约世博会上的“未来世界展”(Futurama)。在未来的城市中(依据贝尔格迪斯庞杂的 微缩模型),车辆将在中央交通管理机构的控制下排成密集的队列行进,它们不断地通过无线电互相联系及关注路面状况。它们的电子系统具备防撞车功能,可消除 偶然的碰撞。如此一来,车辆的速度能够提升、间距可以拉近而且道路的运载能力也能提高。

    城际间的交通会变得井井有条,随之产生的实效包括基础设施减少,车辆每英里的能耗成本降低以及系统生产率提高(这一构想源自上世纪30年代的科学管理时代)。

    截止到2013年,将贝尔格迪斯的梦想付诸现实的所有必要技术条件都已经实现,不过细节的发展程度各有不同。例如,对于第一代自动驾驶汽车,车辆要依靠它们自己的智慧——它们自己的摄像头、传感器和遵照地图行驶的功能,而不是将控制权交给某台主计算机。

    然而,目前看来:

    美国国家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,简称“NHTSA”)局长戴维·斯特里克兰(David Strickland)说,短期看来,自动驾驶汽车的操作可能会像“服了兴奋剂的人”一样。这些车辆不依赖基础设施或交通信息,而是依赖强大的传感器(包 括远程雷达和热成像技术)以及车载控制设备来协助驾驶者,或是在适当之时掌控方向。有可能最先实现高度自动化的功能包括公路自动驾驶,在此类情形中,驾驶 者的工作负荷较低,安全风险主要为疲劳驾驶。另一个风险为注意力分散。据NHTSA报告,2011年17%造成人身伤害的交通事故(387,000起)以 及10%致人死亡的事故(3,331人丧生)由驾驶员走神造成,比如吃东西、整理仪容或打电话聊天等。

    奔驰的自动驾驶汽车主要借助安装在 挡风板顶部、后视镜前方的宽基线立体摄像机来观察周围环境。该摄像头可提供其他车辆的间距、靠近的速度及方向信息。该车还利用前部和后部的雷达传感器绘制 出远程(远达650英尺(约合200米))及中程环境的图像。此外,前挡泥板中还安装了两个雷达传感器来提防来自对面车辆的威胁。如果车辆接近绿灯,同时 它又探测出有车辆闯红灯从另一个方向驶来,那么它应该能做出反应,如果可以的话,还应避免撞车以使车子和乘客免遭撞击。

    该车还要用到另外两台摄像机。其中一台前置广角摄像机用于分析信号灯。赫特维希博士指出:“交通信号灯的颜色一直是个难题,哪个信号灯表示你可以开动了?另外,由于摄像机是广角的,信号灯的成像像素比较低,电脑必须实时辨认出信号样式,而且要100%实时。”

    这些系统面临的另一个挑战是车载计算系统对天气的敏感度。用于运算数据的三台台式机及各式各样的电力电子设备被塞在奔驰自动驾驶汽车的行李箱中,看上去就像一个迷你服务器群。这些芯片组和母板必须能耐得住严寒和酷热。赫特维希博士说:“我们非常需要PC电脑的处理能力。”

    自动驾驶技术的焦点在于两类自动功能。一类以车对基础设施(V2I)的通信系统为基础,这与贝尔格迪斯的构想非常相像。车辆自己给自己定位、导航、互相沟通(V2V),作为专门的电子网络的一部分,它们还要避免撞车。

    赫特维希博士指出:“V2I的难题在于渗透度。”此类系统若要产生哪怕最小的效果,也需要相当大比例的车辆加入网络,而且它们要依赖的是一个尚未设计、建造 和付费的网络基础设施。除此之外,V2I的众多愿景——包括使车辆在公路干线上列队行驶的节能方式——可利用移动宽带实现。

    斯特里克兰说:“我们看好这两项技术。有了V2I,车辆就能看到拐弯处及九个街区外的情况。车辆能预测路况并避开拥堵路段,它们将能以比人类快得多的速度应对混乱的交通状况。”

    汽车间通信网络的架构还悬而未决,NHTSA为正进行V2X研究(X代表基础设施或汽车)的汽车制造商预留了通信频谱中5.9千兆赫波段的75兆赫,它被称 为智能交通系统(Intelligent Transportation Systems)。该技术要求给车辆配备各种各样类似黑匣子的装置,以便它们与其他车辆及网络基础设施沟通,以及记录和分享来自该车的遥测数据。

    在一个以移动宽带为基础的连通时代,更具颠覆性的是哥伦比亚大学(Columbia University)地球研究所在2010年的报告中提及的一个理念,它提出借助“移动互联网”将所有车辆连接起来。这将“通过协调大量的空间与时间连 通实时数据及基础设施数据促进人与物的迁移,就如互联网对信息的流通所起的作用那样”。

    没错,约翰·康纳(John Connor,译注:《终结者》系列中的救世军领袖)。它就是天网。

    姑且不论自动驾驶汽车的安全性、便利性、能耗及交通优势,你真的准备好把车辆的控制权交给别人的科研计划了吗?

    七年前,日产汽车展开了一项研究,向消费者描述了自动驾驶汽车未来的功能。该公司的蕾切尔·阮说:“当时的情况是……噢,你是说车子要掌握控制权?我可不安 心。现在消费者的态度几乎发生了180度的彻底转变。他们和自己的智能手机结成了密切关系,汽车是互联网还未成为他们生活一部分的最后一个地方。”

    欧洲与美国的交通安全监管机构试图对这一研究实施限制。包括内华达和加州在内的多个州通过了管理在公共道路上进行自动驾驶汽车研究与测试的规定。即将到来的政策辩论关注的是我们能在多大程度上信任我们的新机器人司机。伯恩斯认为:“可靠性将会拉动消费者的认可度。”

    NHTSA局长斯特里克兰郑重声明,无论这项技术朝哪个方向发展,“我们都会做好准备”。

    自动驾驶技术的前景是:首先,它不必是尽善尽美的,只要它比现在占着驾驶员座位的易犯错、不周密的人类驾驶员更好就行。赫特维希博士指出:“几乎所有车祸背后的原因都是人为差错。”

当今的自动驾驶技术

福特福克斯泊车辅助系统

    在具备平行泊车辅助功能的车型中,福特福克斯的价格是最便宜的。驾驶员在车辆低速行驶的过程中打开辅助系统后,车辆就会于旁侧扫描停车位(驾驶员则负责确定 如此停车是否合法)。在超声波传感器找到停车位后,驾驶员可将车子停住,放开对车辆的控制,任由车辆自己驶入车位(驾驶员控制着刹车和油门)。其他系统则 确保是车头还是车尾先驶入车位。

英菲尼迪(Infiniti)Q50配备主动车道控制/前方碰撞预警功能的车道偏离修正系统

    英菲尼迪这款旗舰轿车可配备基于光学技术的防跑偏系统,如果它探测到汽车正移出车道,它就会干预转向指示。另外,Q50还配备前方碰撞预警系统。该功能借助 了车辆的自适应巡航控制雷达系统,能够判断前方车辆的相对速度,并能向驾驶者提醒可能发生的追尾碰撞险情,而且还会在必要之时进行干预以减轻冲击力。

沃尔沃城市安全系统

    瑞典企业沃尔沃以一贯的平等主义理念将行人安全列为其宗旨的重要一部分。该公司的行人探测系统用雷达扫描车辆前方的区域,如果有行人走进车辆的行驶路径,该系统会自动刹车,避免伤害行人或将伤害降至最低。

奥迪自动泊车系统

    在今年的消费电子展上,奥迪展示了一款最新的自动泊车原型系统。驾驶员可离开车辆,由车辆自己停车。驾驶员可在需要之时或有需要之处用手机应用远程指示车子回到他们的身边。

关键字:自动  自动驾驶  自动驾驶汽车  驾驶

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/1014/article_8003.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
自动
自动驾驶
自动驾驶汽车
驾驶

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved