国际无人驾驶车辆系
统协会新近的研发展示
2010年10月28日,一辆从意大利出发的绿色能源驱动无人驾驶汽车在经过长达3个月的旅程后抵达上海世博园,停在比利时欧盟馆供游客参观
汽车自动化进程1912年,凯迪拉克的自动发动系统意味着司机不再需要通过手摇柄来控制汽车了
早前在巴塞罗那举行的世界移动通信大会上,美国最大的搜索引擎商谷歌执行主席史密特面对数千出席者说:“人们预测,全息图和无人驾驶汽车将很快成为现实,这件事是绝对真实的!”他同时宣称,自2010年10月谷歌公布他们研发的无人驾驶汽车后,如今这种无人驾驶汽车已行驶超过了20万英里(约32万公里)。
2011年6月,美国内华达州通过了第511条议会提案,成为美国第一个官方认可、允许无人驾驶汽车实验在公共道路上进行的州,接着夏威夷州和佛罗里达州也陆续颁布了类似的法令;2012年3月,谷歌的无人驾驶汽车在美国内华达州获得了车辆管理局发放的汽车测试牌照,即可以正式在公路上进行无人驾驶测试了……这些都在说明,谷歌主席史密特的预言并非空穴来风。
梅赛德斯的创始人之一、有“汽车之父”美誉的卡尔·本茨,曾担心他的发明可能会因为缺少训练有素的司机而受到阻碍。他也许从未想到,有这样一天,汽车根本就不需要司机。
科技每前进一步都会带来全新的问题。无人驾驶汽车也是如此。很多人都预测,10年后这种无人驾驶汽车就会进入大众生活,但这种新兴的科技仍面临许多问题,比如道德问题、安全问题、责任问题。
[缘由]
绝对有现实意义
建筑师格迪斯在1940年出版的《魔幻的高速公路》一书中,曾预测其后20年汽车领域将会发生的大事:“1960年时的汽车以及他们所行驶的道路,将会被装上一些装置来纠正人类驾驶员的一些错误。”他预测的事,如今虽然未进入理想状态,却正一步步被实现。
2010年谷歌公司率先宣布他们已经拥有了可以上路的无人驾驶汽车。事实上,几乎每一家传统的汽车制造商都正在开发他们自己的自动驾驶车模型,而近十年来,美国硅谷出现了不少新的研发实验室,都在致力于这一挑战。去年,一辆无人驾驶的宝马车在德国的高速公路上从慕尼黑开到了因戈尔施塔特;奥迪则派出了一辆无人驾驶汽车翻过了美国落基山脉前峰、海拔约4300米的派克峰;大众和斯坦福合作,也正在生产新一代无人驾驶Junior号汽车;丰田则发布了装载有无人驾驶汽车操作系统的普锐斯新型车,该车还可以远距离操控……美国汽车工程师协会之类的组织已经成立了特别委员会,准备起草无人驾驶汽车的通行标准;痴迷于汽车的加拿大摇滚歌手尼尔·杨,还找来机器人专家,要把他的59款林肯车改造成无人驾驶车。
“每个人都认为无人驾驶车的时代就要来临。”斯坦福无人驾驶车项目的负责人克利福德·纳斯说。
而谷歌发言人称,谷歌开发无人驾驶汽车的目的,是为了预防交通意外、给人们更多空闲时间和减少汽车的使用,从根本上减少碳排放量。
沃尔沃公司进行无人驾驶汽车研发时,曾提出一种“领头车”的设想,认为如果把很多自动行驶的车辆连成排前行,“可以在同一车道可容纳更多的车,以缓解塞车压力”。多车连排甚至可以减少空气阻力,从而减小所需的马力,达到减小排放的环保目的。
专家们还称,一旦有了无人驾驶汽车,无论何时,无论男女老幼或者残疾人,都可以随时解决交通问题。那么,也许很多家庭都将只需拥有一辆汽车,且不需要“司机”。从这个角度来算,每户每月汽车的开支已大为减少保险、保养、燃油费用,初步估计,每个美国家庭每年可能会轻松省下超过5000美金。而对一些小公司来说,如果使用具有人工智能的无人驾驶汽车,则意味着每一天上下班的路途时间,也可以变成工作时间。
无人驾驶汽车的开发,绝对有现实意义。
[技术]
需要大量的数据处理
一位新一代的S级梅赛德斯自动驾驶汽车体验者这样描述自己的试乘经历:“……汽车的注意力辅助功能不间断地监视着我的驾驶,如果分析数据过程中,它发现我开始困了,一个咖啡杯的图标就会在屏幕上显示出来。当然,将由我来决定是否需要停靠在路边,来上一杯咖啡……如果下雨了,雨刷会自动启动;如果车进了隧道,前灯会自动调节光线;如果旁边车道的车插进了我的盲点,一个红色的三角就会在我的侧视镜里亮起来;我试图换车道,图标会闪烁嗡鸣;如果我偏出了车道,方向盘会微微轰鸣。如果我没有听从任何警告却面临即将撞车的状况,汽车会完全剥夺我的驾驶权,启动它的自动刹车系统……”
谷歌的无人驾驶汽车研发者之一的莱万多斯基说:“我们正以每秒20次的速度分析和预测世界。这需要海量的数据处理。”他认为无人驾驶汽车是这样认识世界的:车道、标志牌、汽车、速度、距离、矢量。这样一辆车会不停地计算数据,并预算下一个目标内可能出现的运动轨迹。
简单来说,无人驾驶汽车就是安装了轮子的半自动化计算机,是一个机器人。研发者说:“一辆这样的车拥有大约60个自动控制装置或者电子控制元件,来处理自动刹车、自动开尾箱之类的各种事情。它一旦启动,便有成千上万个并行程序同时运行。”IEEE的光电子期刊杂志曾提到,“一流的无人驾驶汽车要使用100万行计算机代码,比波音公司新的787客机还要多。”难怪未来主义学者保罗·沙弗说,对于一个像梅赛德斯这样的公司,“如今的最大附加价值就是软件和计算机。而轮子主要是用来保证让计算机在地面上动起来”。
现在的问题是,公路上的信息仍是千变万化的。不是所有汽车都严格按照官方规则来行进的,人类驾驶员可没那么守规矩。
也不是所有路面都有完善的汽车行驶标识。不同地区的标识代表的意义可能还不全相同。比如在欧洲,限速标志牌是由一个红色的圆环和一个符号组成,在美国,限速标志却几乎是方形的。
天气和光线等因素也在不断变化,无人驾驶汽车还需要拥有一套针对天气变化和阳光变化的优化计算方法。
无人驾驶汽车仍需要有驾驶人员在一旁控制。这又带来另一个最具有挑战性的问题如何进行管理功能切换。人类驾驶员将来到底是驾驶员还是副驾驶呢?能离开这辆汽车多远呢?这都需要进行更大量、更确切的实验。
[律法]
出了事故谁负责?
谷歌研发的无人驾驶汽车已正式拿到由美国内华达州车辆管理局发放的汽车上路测试牌照。2012年夏天,美国交通安全局已准备把3000台已装备各种不同“司机协助”功能的车辆安排在美国密歇根的道路上进行此项实验。自动刹车控制系统刚刚成为在美国上市新车的标准配置,而且从2014年开始这个标准配置还将进入欧洲。与此同时,通用、大众、奥迪、宝马、沃尔沃等大品牌公司都在积极开发无人驾驶汽车,并提出“希望到2018年能够实现无人驾驶汽车的大量制造”。
但是,实现这个预期的前提,是法律允许无人驾驶汽车能驶上公共道路。目前的法律在这一部分几乎仍是空白。
有人提出,汽车越智能,驾驶者就可能越低能依赖汽车自动化装置,使人类驾驶更容易犯错。至少有一项研究证明,那种防抱死制动系统对“攻击型驾驶”行为是有潜在的鼓励作用的。一个驾驶学校的资深教练这样形容:“除非无人驾驶汽车的智能大大超过一个20岁年轻人的头脑那已经蛮复杂了否则他们仍会犯很多错误。”我们的确有过这样的经验,一个听从GPS设备引路的顺从的驾驶员,可能会开进水里,要不就开到一条在冬季关闭的路上。自动驾驶的可靠性仍引来人们的怀疑。
但是,无人驾驶汽车目前最大的障碍显然是法律而不是技术。比如说,无人驾驶汽车真的安全吗?这样的车发生交通事故,该追究谁的责任?如果警察需要,他们该如何叫一辆无人行驶的车靠边停车?
汽车制造商认为律法的支持是迟早的事。他们更热衷于实现“安全目标”,因为这有利于立法。沃尔沃安全研究负责人托马斯·伯格表示,沃尔沃的目标是,到2020年驾驶沃尔沃最新款汽车时,将不会出现死亡或受到严重伤害的情况。奥迪与大众成功制造出“自动奥迪TTS Pike Peak研究车”后,其负责人之一的Huhnke博士说,奥迪更关心的不是造出全自动的车辆,而是“将事故减少到零那将是我们的梦想”。
[前景]
十年后真能
开上这种车?
十年后真的能坐上无人驾驶汽车?绝大部分研究者的答案都是肯定的。他们甚至认为已买了汽车的驾驶者们并不需要更换汽车,只需要加载一些装置就行,而且当马路上大部分车都是无人驾驶时,你也无需担心它们会主动来撞你。这时,汽车的外观或者内饰还可能彻底被改变,因为你不需要方向盘、操纵杆、按钮、刹车和油门踏板等东西,你完全可以在车里做饭、睡觉、打麻将……
唯一需要担心的是价钱的问题。新型装置比如自动刹车控制系统、后视摄像头等都不便宜,有汽车生产商已在抱怨成本太高这套设置中单是摄像头配置,已将为每辆汽车提高200美元的成本。埃森哲咨询公司的一位负责人表示,目前汽车电子设备已经占到一台新车价格的30%,到2020年将上升到40%。因此美国政府最近还推迟了拟2014年起使后视摄像头成为汽车标准配置的计划。
尽管如此,这并不能阻止很多人急切地成为无人驾驶汽车的拥有者。
1雷达
当事故预防系统在汽车的盲点探测到物体时,该系统就会触发警报
2车道导引
安装在后视镜后方的照相机将通过对车道线的识别,区分路面和车道边界线
3激光定位器
车顶测距系统包括64个激光束,覆盖汽车周围360度角内的区域,距离可以精确到2厘米以内
4红外照相机
两个红外摄像头能使你在夜间的视野更加宽阔。红外线光束所传来的信号由照相机进行监测并将该信号以照片的形式在仪表盘上显示
5立体图像
两个安装在挡风玻璃上的照相机将给出前方路况的3D图像,并标出如行人和动物等危险状况
6全球定位系统(GPS)
GPS可以精确到1.9米以内的图像,在 车轮上的传感器可以在汽车运行过程中自动调节汽车的行驶速度
7车轮编码器
GPS覆盖的范围内,照相机可以识别出路上的各种小细节:比如红灯、停车标和修路区