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由梦想走向现实自动驾驶技术发展史话

2018-09-17 20:46:09 作者: 0人读过 | 我要赞

由梦想走向现实 自动驾驶技术发展史话

1 早期自动驾驶的憧憬

长久以来,不断有自动驾驶的概念车型进入我们的视线,但在近两年内,自动驾驶技术似乎迎来了一个爆发的高峰期。自从Google一脚跨入汽车行业开始,自动驾驶这个概念似乎就再也不是我们小时候从科幻小说中读到的虚幻的影子了,而它真的能够走进人们的生活吗?今天我们就将详细地讲述一下自动驾驶的前世今生,聊一聊儿时的梦想是否即将变为现实。

● 为什么需要自动驾驶?

自动驾驶,顾名思义,就是车辆不需要驾驶者操纵,就可以自行将我们安全地送到想要去的地方。我们为什么会需要自动驾驶呢?首先,自动驾驶可以将人们从枯燥辛苦的驾驶工作中解脱出来,尤其是拥堵、长途等感受不到驾驶乐趣的时候。简而言之,懒,是世界进步的源动力。

自动驾驶可以降低交通事故,保障行车安全。很多时候,交通事故都是由驾驶者操作不当而造成的,而自动驾驶则可以严格按照交通规则和路面状况进行安全行车,当然,要以系统正常运转为前提。除此之外,自动驾驶也可以提升道路的通行效率。

● 早期自动驾驶的憧憬

尽管到今天,自动驾驶车辆都没能真正批量生产并上市销售,但从近现代的文学和影视作品中,不难看出自动驾驶车辆时全人类长期以来对于未来的憧憬之一,而其实在汽车进入人们的生活之前,人们也非常渴望拥有一款可以自动驾驶的交通工具。

当汽车进入千家万户之后,它们拓展了人类的活动范围,同时也代替马匹成为人类的得力助手和生活伙伴。尽管汽车是没有生命的机械,但在畅想未来的时候,人们依旧渴望与它们交流,同时希望汽车可以有自己的思想和意识,这一点与人类对于人工智能的憧憬如出一辙。

可以说,不论是马匹还是车辆,不论在影视作品还是文学作品中,人类一直都希望可以拥有一部可以按照人的意愿自动、快速、安全地将他们从A点运送至B点的交通工具。这个愿望不仅仅停留在幻想中,甚至早在19世纪早期,就有人开始尝试着将幻想变为现实。

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2 自动驾驶研发历史

● 自动驾驶研发历史

自从1886年卡尔·本茨发明了世界上第一台汽车后,人们逐渐发现这种在当时还有些吵闹和危险的机器可以提升自身的移动速度和行动范围,便开始有了让它自动行驶的构想,真正将这种构想付诸于行动起始于20世纪20年代。不过,在那个汽车机械技术尚未成熟的年代,无人驾驶车辆的萌芽在今天看起来相当幼稚——原理就如同今天的遥控玩具车。

当使用无线电控制车辆成为可能之后,一种基于无线电的自动驾驶构想便逐渐出现在人们的视野中。在1939年的纽约世界博览会上,著名的工业设计师诺曼·贝尔·格迪斯(Norman Bel Geddes)联手通用汽车展出了一个对未来城市交通的规划设计:Futurama。在这个未来城市中,所有车辆都为无线电控制的电动车,并由城市中的电磁场提供驱动电能。

进入20世纪50年代后,美国无线电公司(Radio Corporation of America,RCA)在实验室中研制成功了一种利用铺设在地面上的电线进行引导和控制的自动驾驶技术,并在1958年实现了全尺寸设备的成功运行。这种技术的研发成功为人类实现自动驾驶这一目标提供了另一个途径。

当然,探索自动驾驶领域的国家并不仅限于美国。20世纪60年代,英国的交通道路实验室研制出一台基于雪铁龙DS的引导式自动驾驶车辆,并进行了路试。与之前的电线引导自动驾驶车辆不同,这台雪铁龙DS使用铺设在路面上的磁条进行引导,这样可以使道路更加安全。这台DS在试验道路上最高形式速度达到了130km/h。在后续的研究中,自动驾驶车辆可以通过埋设在地表下面电缆中的信号进行巡航控制,理论上可以提升50%的路面通行能力,并降低40%的交通事故。然而,这些研究在70年代中期由于经费原因被迫停止。

当历史的脚步迈入80年代后,随着机器人技术的发展,自动驾驶技术也进入了崭新的纪元。1987年,奔驰与慕尼黑联邦国防军大学一起推出了一台被称为VaMoRs的自动驾驶车辆。VaMoRs配备了两个摄像头,8个16位英特尔微处理器和安装其他传感器与软件的主机,可以独自在实际街道上以63km/h的速度行驶。

随着计算机和机器人技术不断发展,它们在军事方面的意义也逐渐显露了出来。如果在战场上,作战车辆和士兵都可以由机器人代替,尤其是侦查、扫雷等高危作业,既可以完成对敌人的打击,又可以减少己方人员伤亡,因此在1983年,美国国防部高级研究计划局(DARPA)推出了他们的战略计算机计划,其中也包含了一个自主地面车辆(ALV)计划。

1995年,奔驰推出了以W140 S级车型为基础的改进型自动驾驶车辆,搭载了性能更强的集成式计算机模块,因此提升了控制系统实时反应的能力。值得一提的是,这台车还配有一台早期的车载导航系统。

与此同时,自动驾驶领域的某些技术也被应用到了主动安全和驾驶员辅助系统的领域中,并且更先一步得到了量产。1998年,丰田在日本本土销售的紧凑型车PROGRES被认为是全球第一台搭载主动巡航控制(ACC)系统的车型。

进入21世纪之后,随着计算机、地图、传感及汽车电子等相关技术的飞速发展,越来越多的机构和厂家开始介入研究自动驾驶技术,其中不但有传统的车企,更有跨界而来的互联公司,比如大名鼎鼎的Google;此外,自动驾驶的实现也不仅仅局限于某项单一技术。在回顾了自动驾驶的历史和往事后,接下来我们要聊的便是今天的自动驾驶技术。

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3 自动驾驶分级/Google自动驾驶

● 自动驾驶定义、分级

我们所说的自动驾驶其实称作无人驾驶即Autonomous vehicles或Self-piloting automobile更为恰当,它是电脑控制车辆行驶的最高级别,其研发时间最早可以追溯至上世纪中叶。如同其他很多事物一样,自动驾驶实际上也有一个技术循序渐进发展的过程。或者说,自动驾驶也需分为不同阶段。

目前,大多数科学家、学者以及企业认同上面的划分方式。因此,如果你的座驾配备了诸如自适应巡航、车道保持等功能的话,它就可以被称为是辆具备部分自动驾驶功能的汽车了。然而在各家都在力推自动驾驶技术的今天

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,二阶甚至三阶技术已经呼之欲出,而这些来自不同厂家的自动驾驶功能其实也不尽相同。

● 自动驾驶分类

◆ 自传感系统

自上世纪80年代DARPA的ALV项目以来,我们看到的大多数现代自动驾驶原型车上都布满了传感器,并且头顶着一台激光雷达。车辆使用传感器的探测以及激光雷达的三维立体扫描来“感知”周围的世界,而车载控制计算机则像人类大脑一样决定需要进行的操作。可以说,这样的自动驾驶系统使目前最为主流、也是可行性最高的类型。

- Google

Google自2009年就开始了他们的自动驾驶技术研发,但一直在非常隐蔽的条件下进行着,公众鲜为人知。事实上,Google研发自动驾驶技术的团队中,有相当一部分工程师曾经为DARPA的相关项目工作,并获得过由美国国防部颁发的两百万美元奖金。由于自身有着地图和街景这样先天的优势,Google自动驾驶车辆使用一台由Velodyne公司提供的64位三维激光雷达将周围环境绘制成一幅3D地图,并与Google的高精度地图相结合,利用计算机以及云端络进行大数据处理,最终实现自动驾驶功能。

Google算得上是最早跨界进行自动驾驶汽车研发的互联公司,同时依托着自己独有的地图和大数据计算资源,在这一领域具有领先的优势。不过,Google是否真的会自己生产汽车呢?一种观点认为,汽车生产行业的平均利润率仅有10%左右,大大低于Google所在的互联行业,因此Google没有必要自己生产汽车的必要,而与现有的车企进行合作看起来更加明智;而另一种观点则认为,尽管Google不太可能自建一家汽车公司,但却肯定可以买下一家。别忘了,2010年,吉利只花了18亿美元就买下了沃尔沃。考虑到Google曾耗资125亿美元买下了摩托罗拉移动,18亿美元这样的价格再翻十倍又能怎样?

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4 传统车企的自动驾驶

- 传统汽车企业

作为汽车的发明者,奔驰并不会因为悠久的历史而固步自封,相反,在技术的创新方面奔驰也一直走在世界的前列。我们之前在回顾历史时已经看到奔驰在上世纪80/90年代对于自动驾驶技术的探索,如今面对咄咄逼人的IT业巨头进军汽车行业,百年奔驰不会自甘人后。

2013年8月,一辆奔驰新S级从斯图加特开到了法兰克福,参加法兰克福国际车展。除了车身上的“INTELLIGENT DRIVE”字样,它与现场的其它新S级并无太大区别。尽管并不是非常起眼,但它的存在意义很有可能与卡尔·本茨发明汽车的意义同样重大。

奔驰表示,S 500 INTELLIGENT DRIVE车型上的自动驾驶技术已经趋于成熟,而决定是否量产则需要取决于市场和政策等多方面原因。但奔驰对自动驾驶的探索并不仅限于此,在2015 CES展上,奔驰又推出了基于现有自动驾驶技术和氢动力概念的新能源自动驾驶概念车F 015。

与Google自动驾驶车辆类似,奔驰的自动驾驶技术同样采用了自传感的方式,对于路面障碍的侦测完全来自车辆自身的传感装置。不过,奔驰使用了更加成熟的摄像头组合代替了激光雷达,因此在成本上更容易进行控制,同时也不会破坏现有车辆的外观质感。除奔驰以外,其它传统汽车厂家在近些年也纷纷行动起来,推出自己的自传感式自动驾驶系统。

总体来说,自传感式(目前并没有公认的分类标准,因此我们在这里姑且使用这样称谓)自动驾驶技术是目前主流的自动驾驶解决方案,由于车辆自己可以完全做到对周围环境的感知以及对驾驶行为进行判断和实施,因此除以上的几个例子,也是很多其它厂商青睐的发展方向。

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5 V2X技术/中国品牌

◆ V2X技术

与自传感式自动驾驶系统偏向于单独个体车辆不同,V2X技术面向的是未来交通运输领域,它使得车与车、车与基站、基站与基站之间都能够进行通信,从而获得实时路况、道路信息和行人信息等一系列交通信息,提高驾驶安全性,理论上可以降低79%的交通事故。此外,同时减少拥堵,提升道路通行效率也是V2X技术的优势所在。

本田在2013本田技术大会上展示出了他们最新的应用了V2X技术,配合车载传感器和高精度地图打造的应用于未来智能交通环境的自动驾驶系统。这套自动驾驶系统可以接收道路上车辆以及道路信标的信息,同时也可以通过V2X技术侦测到视线之外车辆、行人以及摩托车。

在2014年,通用雪佛兰也展示了其前瞻性电动联车型EN-V 2.0,其最重点的地方是可以通过V2X技术以及自身的雷达和传感器,实现自动驾驶、自动泊车/取车、自动避让、城市交通拥堵状况近距离跟车、避免路口侧面来车碰撞以及避免行人碰撞等功能。

总体来说,以V2X通信技术为主要核心的智能交通技术旨在利用实时传递的信息来指导车辆进行安全行驶,对于提升道路的通行效率更为有利。不过,V2X技术实现的最大障碍并不在于技术,而是基础设施的建设(基站、信标等)以及终端设备的推广。只有所有交通参与者都使用了采用V2X技术的车辆以及终端设备,才能发挥整个智能交通系统的最大作用。

● 中国品牌在自动驾驶领域的发展现状

在发展中的中国品牌显然也意识到了发展自动驾驶技术的必要性。2015上海车展前,一汽集团发表了其自动驾驶技术的发展战略以及阶段性成果,通过与复旦大学进行技术合作,一汽集团目前已经拥有了可进行城市/高速路况自动驾驶、自动泊车/取车功能的自动驾驶技术,只是商品化尚需时日。

随着近些年自身实力的不断增强,以及对研发方面越发重视,中国品牌与老牌车企在技术方面的差距也在不断拉近,我们也有理由相信,在不久的将来,拥有自主知识产权的中国品牌自动驾驶车辆将会行驶在中国的道路上。

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6 谁是赢家?

● 谁将成为赢家?

通过盘点各家的自动驾驶技术我们不难发现,现今不论哪种自动驾驶系统都离不开随着雷达、摄像头、地图技术与软件等上游技术。因此,随着自动驾驶的热潮愈演愈烈,加入研制自动驾驶车辆的公司越来越多,这些上游技术的供应商将会成为汽车自动化趋势的大赢家。

可以说,不论最终谁家的自动驾驶车辆会在未来抢得先机,上游供应商都将获得非常丰厚的利润。尽管现在来看,对于像博世、大陆这样的零部件巨头来说,自动驾驶相关及ADAS系统的销售额还仅仅是总体的一小部分,但各家大佬对于这个市场的增速和前景都十分看好。

● 自动驾驶还存在着那些阻碍?

自动驾驶技术已经接近成熟,世界各地不断出现的路试车辆也表明,自动驾驶车辆正在逐渐走向量产。不过在一些交通秩序和驾驶员素质比较差的地区,自动驾驶系统面对过于频繁和近距离的并线、加塞是否可以迅速采取有效措施,同时是否能够保持乘坐舒适性,这是人们普遍担心的问题。此外,有多少人能够接受自动驾驶技术,并且购买一辆具备该功能的汽车呢?对此,相关机构对于德国与中国的民众进行了抽样调查,结果如下:

从这个调查中我们可以感受到那些信息呢?对此我的解读是:也许是道路过于拥堵,很多居住在城市中的中国居民已经很难享受到驾驶乐趣,开车上路既辛苦又浪费时间,因此中国的司机更希望能有一台自动驾驶车辆解放他们的双手双脚和紧张的神经;而在交通条件较好的德国,开车上路更容易获得驾驶的乐趣,因此大家不太喜欢自动驾驶。你对此怎么看呢?

那些不喜欢自动驾驶的声音不仅来自于消费者,一些厂家也公开表示对于全自动驾驶的车辆“不感冒”。丰田和马自达就认为,不应该剥夺驾驶者享受驾驶乐趣的权利,因此尽管会在主动安全和ADAS领域加大投入,但并不会考虑研制像F 015那样高度自动化的车型。

此外,在政策法规方面,自动驾驶也面临着一定的障碍,同时在事故后的界定方面,也牵动着保险业的神经。因此,尽管美、英、法等国家在一些特定的区域为自动驾驶车辆开了绿灯,但真正能让它们合法上路的地方依然不多。

总结:对自动驾驶的展望

回顾历史,人类为了梦想踏上了自动驾驶的探索之路,一路走来到今天,自动驾驶技术已经不再是科幻文学中的专利了。通过对科技水平的不断提升,我们也离当初的梦想越来越近。不过,尽管如此,自动驾驶系统想要走入寻常百姓家,还需要进化得更小、更快,同时也要更便宜。想要实现这个目标,还需要有更多的人、更多的企业加入到这项事业之中。如果你问我是否能够接受自动驾驶车辆,我想我肯定不愿意放弃手握方向盘的权利,但我也一定不会拒绝在北京的早高峰时间坐在车里看着车流吃着早点,精神饱满地去迎接新的一天。

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