无人驾驶汽车离我们还有多远?
上善若水
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2020.07.17
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飞机很多时候实际上在自动飞行,但大家坐飞机的时候,并不太担心安全问题。但是对于无人驾驶汽车,可能很多人都会有疑虑。既然性能完好功能安全是航空行业飞行的安全标配,那么我们在无人驾驶也应该把它作为一个标配。完好性是未来数字无人世界的标配,可以让用户在使用无人驾驶汽车、无人机等智能设备的时候,用得更安全、更放心。什么是完好性?“导航系统给出来的信息,它的正确性是否可靠,及时地给出一个警告,让用户避免使用这个错误的信息,就是完好性。如果这种事情真的发生了,我们是不是可以转换到一种安全的模式,避免任何的事故的发生,这个就是功能安全。但是相比自动飞行的飞机导航,无人驾驶汽车导航是一个世界性的技术难题。
相较而言,汽车对定位精度的要求更高。飞机快要落地的时候,对精度的要求仍然是米级的。对于智能驾驶汽车来说,车道很窄,和路边的障碍物之间的距离也是很短,那么汽车对定位精度的要求是10到30厘米。此外,汽车行驶在路上可能受到周边的树木、同行的卡车、城市楼群的遮挡,甚至还会遭到其他无线电信号的干扰。“判断厘米级精度人类都难做到,但机器需要判断接收到的导航信息是否可信,是否可用,是否安全。这就需要借助完好性
从20世纪70年代开始,美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究,在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究,国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。
2005年,首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。
世界上最先进的无人驾驶汽车已经测试行驶近五十万公里,其中最后八万公里是在没有任何人为安全干预措施下完成的。
无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车
它是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。
自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景 。
安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年,驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出,汽车制造商们当然要集中精力设计能确保汽车安全的系统。"无人"驾驶系统种类繁多,其中有些根本算不上"无人",还有些活像是科幻小说中的东西。
防抱死制动系统其实就算无人驾驶系统。虽然防抱死制动器需要驾驶员来操作但该系统仍可作为无人驾驶系统系列的一个代表,因为防抱死制动系统的部分功能在过去需要驾驶员手动实现。不具备防抱死系统的汽车紧急刹车时,轮胎会被锁死,导致汽车失控侧滑。驾驶没有防抱死系统的汽车时,驾驶员要反复踩踏制动踏板来防止轮胎锁死。而防抱死系统可以代替驾驶员完成这一操作--并且比手动操作效果更好。该系统可以监控轮胎情况,了解轮胎何时即将锁死,并及时做出反应。而且反应时机比驾驶员把握得更加准确。防抱死制动系统是引领汽车工业朝无人驾驶方向发展的早期技术之一。
另一种无人驾驶系统是牵引和稳定控制系统。这些系统不太引人注目,通常只有专业驾驶员才会意识到它们发挥的作用。牵引和稳定控制系统比任何驾驶员的反应都灵敏。与防抱死制动系统不同的是,这些系统非常复杂,各系统会协调工作防止车辆失控。
当汽车即将失控侧滑或翻车时,稳定和牵引控制系统可以探测到险情,并及时启动防止事故发生。这些系统不断读取汽车的行驶方向、速度以及轮胎与地面的接触状态。当探测到汽车将要失控并有可能导致翻车时,稳定或牵引控制系统将进行干预。这些系统与驾驶员不同,它们可以对各轮胎单独实施制动,增大或减少动力输出,相比同时对四个轮胎进行操作,这样做通常效果更好。当这些系统正常运行时,可以做出准确反应。相对来说,驾驶员经常会在紧急情况下操作失当,调整过度。
车辆损坏的原因,多半不是重大交通事故,而是在泊车时发生的小磕小碰。泊车可能是危险性最低的驾驶操作了,但仍然会把事情搞得一团糟。虽然有些汽车制造商给车辆加装了后视摄像头和可以测定周围物体距离远近的传感器--甚至还有可以显示汽车四周情况的车载电脑--有的人仍然会一路磕磕碰碰地进入停车位。自动泊车系统是无人驾驶技术的一大成就。通过该系统,车辆可以像驾驶员那样观察周围环境,及时做出反应并安全地从A点行驶到B点。虽然这项技术还不能让人完全放手,让汽车自动载您回家,但毕竟是朝着这个方向迈出了第一步。一些人喜欢驾车的人:有时候,驾驶会让人感到轻松惬意,而且要让人们愿意托付性命,无人驾驶技术还得解决许多问题。驾驶员失误也有其反面优势,那就是人类的判断能力。无人驾驶技术永远是将保护车辆和车内人员作为第一要务。而一个驾驶员则可能宁愿牺牲自己的车来保护他人。例如,您驾驶时前方有辆车突然打滑,而您已经来不及停车。此时,在您的左边有一辆大卡车,右边则是一群等着过马路的孩子。大多数司机会选择撞向大卡车,以避免撞到行人。而无人驾驶车辆无法识别孩子们--它只会简单地看到右边的阻力较少,而将车转而冲向右边。这是个极端的例子,但是类似的问题有待解决,只有这样才能安心告诉车该往哪儿走,然后轻松享受无人驾驶之旅。
无人驾驶的到来或许还需要一点时间,但总有普及的那一天,在这个过程中,改变的不只是人们购买汽车的类别和方式,更是拥有汽车的方式。设想一下,当你可以用最低的成本、最简单的方式去叫到一辆无人驾驶汽车的时候,一辆你独自拥有的汽车还有多大的意义?到那个时候无人驾驶会让汽车回归它最本来的面目——那就是自动位移工具。既然如此,与之相应的商业模式也会发生深刻重大的变化。
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