V2V通信搭桥 无人驾驶车安全性跃增

2015-01-12 10:35:26来源: 互联网
   传统安装于无人驾驶车上的感测设备已不敷使用,而V2V通讯除可弥补感测设备之不足外,亦可建立无人驾驶车间的网路系统,以达到感测器与相关驾驶资料同步共享,进而提升系统安全性及便利性。
 
    在人类文明发展的过程中,汽车的发明缩短人与人之间的距离,并促进彼此在技术、文化方面的交流。一百多年前汽车被发明后,已经大大改变人们的生活,提供交通运输的便利性、贸易的互通有无,以及缩短城乡差距;但这样的方便也带来一些危害,诸如汽车所排放的废气造成空气污染影响环境生态,以及交通事故的发生危害人们生命安全。
 
    近期,另一波的汽车工业革命正蓄势待发,从3C(Computer、Communication、Consumer Electronics)到4C(再新增Car),汽车工业的新发展将再一次改变我们的生活;而其中最受瞩目的,莫过于无人驾驶自动车的发展。
 
    根据经济学人杂志,驾驶辅助系统已广泛应用在各车厂所推出的新车中,包含主动停车辅助、自动倒车入库、保持安全车距协助及紧急事件通报警示等。相关知名大厂,如Google、通用汽车(GM)、丰田汽车(Toyota)及奥迪(Audi),也相继投入无人驾驶车的研发中。
 
    Google于2014年5月推出无人驾驶车辆的原型车(图1),该车仅有两个乘客座位,不具备驾驶方向盘及煞车,同时搭配17个感应装置,包含雷射装置、雷达波装置及摄影镜头,能快速建立起一个半径200公尺(m)的三维(3D)资讯图,让车辆得以综合判断、预先对行车状况做出反应。Google预计于2014年底新增至两百台进行相关道路测试,并于3~5年内上市,无人驾驶车性能及发展令人期待。
 
图1 Google无人驾驶车原型 图片来源:Google
 
开启无人驾驶应用发展 V2V为关键推手
 
    未来如果无人驾驶车要上市,甚至于取代目前的行车系统,其锁定的重点势必会针对无人驾驶车的安全性提升及多面向的应用需求来发展。
 
    在安全性的提升方面,透过各种感测器来提升无人驾驶车的性能、降低碰撞发生率已不敷使用,若能结合汽车对汽车(V2V)无线通讯,使得各个无人驾驶车之间能彼此交换讯息、互通有无,则除可避免产生感测死角,也可预先知道感测范围外的突发事件,采取相对应的应变处理。
 
    另一方面,无人驾驶车也致力于发展多面向的应用。此多面向的应用,若仅透过传统感测器,有其执行的困难度和限制,不过,如能加上V2V无线通讯,连接所有附近的车辆,同步相关资讯,则问题便可迎刃而解。
 
    透过V2V通讯连接各个无人驾驶车,使得无人驾驶车间形成网路,以便于管理、监控及相关驾驶资料同步,除提升无人驾驶车的安全性及便利性,亦开启相关多面向应用发展的大门。
 
    以下,将针对V2V通讯在未来无人驾驶车的发展趋势上所扮演的角色进行阐述。
 
简化市区无人车道路驾驶
 
    Google自动驾驶计画负责人Chris Umson提到,以无人驾驶车在高速公路开上1公里,和在市区开上1公里,其所须应付的情况完全不同。在高速公路上开车所须掌握的变因仅有数种,但若在一般市区道路上可能会增加到数百种,甚至数千种,且随着时间的不同,市区的变因组合亦不相同,这对无人驾驶车而言,无形中增加辨识的困难度及复杂度。
 
    虽然,Umson强调Google研发的无人驾驶车中,所搭配的17种感测装置及所建立半径200公尺的3D资讯图,可执行有效的综合判断,预先针对行车状况做出反应,但若仅透过无人驾驶车的感测装置,一方面有其感测死角及感测范围外的限制性,另一方面,若是为了因应市区行车变因的复杂度,长期保持200公尺全范围的3D感测图,其汽车耗电亦相当大。
 
    想像一下,感测装置相当于无人驾驶车中的眼睛,以Google自动驾驶车为例,17个感测装置分别监控不同的环境因素,等同于拥有17个眼睛,但若是透过V2V无线来连接各个无人驾驶车,在同步资讯的同时,共用彼此的感测装置资料,等同于一台无人驾驶车可同时拥有上百个眼睛,感测范围也可以从几百公尺延伸到几公里,这对单一无人驾驶车来说,是无法达到的。
 
    再者,无人驾驶车可彼此切割其须感测的范围,再透过V2V通讯,同步感测范围内的感测资料,除可增进感测范围内感测资料精确度外,亦可达到省电的效果。如图2所示,单一无人驾驶车A须自行完成360度的全范围感测,既耗电且影响感测效能;而无人驾驶车B、C、D结合彼此的感测资料,来达到360度的全范围感测,无论在耗电量及感测精确度的效能上,均较单一无人驾驶车独立感测为佳。
 
图2 藉由V2V通讯同步感测资料,提升感测精确度及降低耗电量。 图片来源:郭志强
 
提升驾驶效率最在行
 
    根据研究,人类的平均驾驶技术不甚理想,且喜欢在开车讲电话、吃东西、从事一些容易分心之事,甚至由于长途的疲劳驾驶,影响驾驶人的判断力及应变能力。据悉,全世界所发生的车祸事故,几乎都是因为驾驶分心及驾驶错误所引起的。
 
    因此,若能利用无人自动驾驶系统,透过电脑机器永远不会累、不会分心,且短时间即可做出判断的特性来提升驾驶效率,可进而降低意外的发生率。
 
    利用无人自动驾驶车来提升驾驶效率,虽然可大幅减少因人为因素而造成的驾驶错误和驾驶意外,但仅着重于提升单一车辆本身的驾驶效率,对于未来无人驾驶车发展所需之多面向应用,仍稍嫌不足。为此,透过V2V通讯技术,藉讯息传递、资料同步等方式,可提升车与车之间关系的驾驶效率。
 
    举例来说(图3),Google副总裁Sebastian Thrun提到可利用无人自动驾驶车来解决高速公路塞车的问题,他强调未来在上高速公路后,只需一个按钮,车子就会自动加入车流中,系统能以最短的车距间隙及最高的同步车速前进,大幅改善以往的塞车情况。但Thrun所提出的这种方式,涉及多台车之间大量的资料同步,须要以V2V通讯来传输及同步车与车之间的相关资料包含车速、状态等,才可达到最大驾驶效能。
 
图3 V2V通讯可提升无人驾驶车与车间的驾驶效能 图片来源:郭志强
 
应变突发状况毋免惊
 
    对单一无人自动驾驶车而言,若仅透过感测装置来因应环境变化,纵使感测装置的功能再强大、装置数量再多,也还是会有其感测死角及范围限制。以Google所发展的无人驾驶车为例,其最远可以感测到200公尺内的环境变因,今天如果在高速公路上距离1公里的地方发生车祸或是道路坍方,则无人自动驾驶车势必在200公尺内才有办法感测到,并做相对应的处理,但届时已经没有得以下高速公路的交流道,越来越多的无人驾驶车只能塞在高速公路上动弹不得,到最后还是得采用人为手动的方式才能将障碍排除。
 
    反之,若能透过V2V通讯做紧急事件的即时通报、预警(图4),在紧急事件发生后,将相关资讯及感测资料广播,收到广播的车辆,除了进行紧急应变处理外,也扮演中继的角色,将相关讯息转传出去,藉此让1公里,甚至是2公里外的车辆可以即时应变此种突发状况。另外,后端监控中心也可透过V2V联网来取得事件发生资讯及相对应的感测资料,必要时通报救援单位,尽早将障碍排除。
 
图4 V2V通讯能提升无人驾驶处理即时突发状况的应变能力 图片来源:郭志强
 
系统安全认证具保障
 
    无人自动驾驶车的发展预计将带动下一代的汽车工业革命,除了提供交通运输的便利性及安全性外,亦提升驾驶效能,但相对的,也衍伸出相关问题。
 
    美国联邦调查局(FBI)内部报告显示,在未来的5~7年内,将通过立法允许美国人民使用无人自动驾驶车;不过,FBI也同时提出警告表示,这项发明很有可能被恐怖份子拿来当作致命武器(例如于车内安装炸弹,形成无人自爆车)。另一方面,虽然采用无人自动驾驶车可望提升用路安全,但在发生事故后,双方间引发的责任问题迄今仍尚未厘清。
 
    基于上述问题,在无人自动驾驶车发展的过程中,还须要加入相关系统安全认证机制,以确保系统的安全性,并于安全认证下存取相关驾驶纪录,以在发生事故后,做为相关责任厘清的依据。
 
    为此,以V2V通讯的方式来为无人自动驾驶车进行系统安全认证,如同前面所提到的,透过V2V通讯,无人自动驾驶车不再是单一个体,车子和车子间彼此连接,形成一强大的联网。透过联网,后端伺服器可对各个无人驾驶车辆进行安全认证,并与车子建立安全传输通道,避免传输资料被盗录或窜改。在建立安全通道后,将车上的相关感测资料如重力感测器(G-Sensor)、陀螺仪、电子罗盘或影像资料同步备份至后端,以供后续进行驾驶行为分析,或是在发生事故后,得以厘清相关责任的证据。
 
    不仅如此,藉由搭配感测器,可侦测车上是否被人放置爆裂物品,一旦发现相关危险讯息,即可透过安全传输通道,将讯息传送至后端伺服器,避免讯号被拦截或窜改;后端监控中心收到后,立即通报相关单位进行紧急处理,可及时阻止悲剧的发生。
 
无人驾驶车随Call随到 新型态应用可期
 
    在无人驾驶车的发展趋势中,Google提出一种全新无人驾驶车的用车型态,驾驶人未来只要点选萤幕,输入相关资讯,则无人驾驶车便会自动到你身边供你使用,此种作法可有效提高车辆的使用率,不须要花费大笔钞票购买无人驾驶车,亦不须要在到达目的地后担心停车问题,即可享受由无人驾驶车带来的方便性和安全性。
 
    此种作法有其美意,但相对的,亦有一些须要考虑的问题存在。有别以往的计程车,无人驾驶车无法掌握驾驶人的状态,也无法知晓呼叫无人驾驶车的人是否只是“单纯”须要搭车。另一方面,当驾驶人输入相关资讯呼叫无人驾驶车后,如果在附近有好几百台的无人驾驶车,究竟是哪一台车须要承接这个任务?启用多台车造成资源的浪费,若是承接门槛设定太高,又会造成驾驶人无车可搭,影响系统效能。
 
    藉由V2V通讯,可有效解决上述问题,透过安全认证系统,可进一步针对乘客的相关身分、状态及影像进行认证,以确保无人驾驶车执行载客任务的安全性。至于无人驾驶车派遣问题,当后端派遣中心下达派遣任务后,无人驾驶车透过V2V通讯彼此同步派遣资讯,以确保乘客可安心无虞的搭到车,亦不会同时有多台无人驾驶车执行同一个任务的情况发生。
 
V2V技术推波助澜 自动驾驶发展迈大步
 
    无人自动驾驶在技术上已渐成熟,未来的蓬勃发展趋势已是不争的事实;但相对的,也衍生出一些问题。
 
    V2V通讯可弥补无人驾驶车本身硬体设备上之不足,并有效解决衍生的相关问题,同时简化市区的无人道路驾驶、提升驾驶效率,并能够即时应变突发状况。
 
    为提高无人驾驶车之安全性,系统安全认证必须被建立;另外,V2V通讯的支援及辅助也有助无人驾驶车发展出新的用车型态。由此可见,V2V通讯可说是无人自动驾驶车发展过程中的关键幕后推手。
 

关键字:V2V通信  无人驾驶

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/0112/article_10327.html
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