自动驾驶——让“智能网联交通”映入现实

发布时间:2024-01-04     稿件来源:《群众·大众学堂》     作者:张 健    

  在人类认识和改造世界的历史长河中,交通运输发挥着非常重要的作用。纵观交通运输的发展历程,每一次载运工具的变革,都极大带动了基础设施升级、运输内涵扩容,进而改变交通运输系统形态。随着物联网、大数据、云计算、人工智能、新一代信息通信等技术的发展,自动驾驶已成为全球新一轮科技革命与产业发展制高点竞争中的重点领域之一,得到全球主要经济体的广泛关注和资源投入,并取得了快速发展。

  什么是自动驾驶

  自动驾驶是通过载运工具、基础设施与运行管控的有机结合,实现交通载运工具的部分或完全自动化运行。可根据交通工具的不同划分为:车辆自动驾驶、飞机自动驾驶、列车自动驾驶、船舶自动驾驶等。常说的自动驾驶主要是指车辆的自动驾驶。随着技术的进步,自动驾驶本身也有一个发展历程,从开始的智能辅助到整车自动控制,再到现在车与车、车与人、车与环境联合起来构成的智能网络。日常生活中,我们也会听到智能驾驶、自主驾驶、无人驾驶等词。结合大众与业界的接受度,以及自动驾驶一词的流传度,通常用自动驾驶代指相关概念,虽然严格意义上它们并不相同。

  自动驾驶的等级划分与发展概述

  自动涵盖了不同等级。例如,国际自动机工程师学会(SAE International)的J3016、我国工业和信息化部推荐性国家标准《汽车驾驶自动化分级》(GB/T40429-2021)、美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)都对自动驾驶进行了等级划分。通常可分为五级或六级(将无自动驾驶记为0级纳入时)。从解放驾驶员的角度来看,等级划分可以理解为:一级,解放脚或手;二级,解放脚和手;三级,解放手、脚和眼睛;四级,解放手、脚、眼睛和耳朵;五级,也是最高级,被视为真正的无人驾驶,即在任何道路、任何环境状况下都无需人介入驾驶,彻底解放驾驶员。无人驾驶也被中国工程院遴选为21世纪最具颠覆性的技术之一。

  自动驾驶概念的提出,最早是在20世纪初。1939年,在纽约世界博览会上,Futurama(未来全景)展厅首次展出无人驾驶概念车模型,并推出自动高速公路的概念。车辆采用无线电控制和电力系统驱动;带集成电缆的专用高速公路更像是火车车轨,通过提供电磁场,引导车辆行驶并避免碰撞和拥堵。

  自动驾驶技术的探索,可以追溯到1980年。与全球卫星定位系统GPS相似,美国国防高级研究计划局(DARPA)率先在军事领域开启自动驾驶车应用,并和卡内基梅隆大学分别以摄像头为主,其它传感器为辅开发不同自动驾驶车原型;1986年,德国慕尼黑大学开发了一辆奔驰厢式自动驾驶货车。1997年,在美国加州圣地亚哥的高速公路上集中演示了名为Demo97的车队自动驾驶。

  自动驾驶赛道的开启,不妨从2004年算起。2001年,为减少战争中的士兵伤亡,美国国会通过法案要求到2015年军方三分之一的车辆实现自动驾驶,然而直到2003年伊拉克战争爆发,美军在自动驾驶方面仍进展缓慢。因此,DARPA转换思路以赛促建,先后赞助2004年、2005DARPA大挑战赛和2007DARPA城市挑战赛三场自动驾驶挑战赛,试图通过民间比赛带动实现相关目标。在我国,国家自然科学基金委持续十年在常熟组织中国智能车未来挑战赛,实现中国无人车领域多项01的突破,引领和推动了我国无人驾驶跨越式发展。

  自动驾驶产业的驱动,从2009年拉开序幕。一方面,谷歌率先投入自动驾驶项目,创立Waymo公司并在部分场景具备商业化条件;英特尔以100多亿美元收购以色列自动驾驶视觉公司(Mobileye),成为全球瞩目的标志性事件。另一方面,汽车制造商如大众、福特、通用、特斯拉等也都采用自研及合作等方式,成立合资或独立公司入局自动驾驶。在我国,百度、华为、小鹏、蔚来、T3科技等厂商也积极推进自动驾驶技术研发和产业布局。江苏先后在无锡、苏州、常州、南京等地建设国家级、省级车联网(智能网联汽车)试点示范区、先导区、封闭测试区。苏州相城区高铁新城在智能网联汽车、智能交通、智慧城市等自动驾驶产业发展方面成效显著。

  自动驾驶的技术发展路径:单车智能与车路协同

  自动驾驶技术路径一条是以车为主的自主式自动驾驶,强调单车智能。其发展又演化出两条技术路线:以激光雷达为主要感知设备,辅以高精地图进行高精度定位的谷歌派;以视觉识别为核心,通过人工智能来提升能力的特斯拉派。另一条是车路一体化的车路协同,把作为完整系统,利用智慧道路、可靠网络和动态云端弥补自动驾驶独立不足,以实现系统优化、快速推进自动驾驶。通过通信网络,将感知到的数据共享给周边更多车辆,打造有完整性和系统性的运行区域。这对人工智能要求相对易落实,可大幅减少设备需求数量、降低成本,有效提升车辆行驶安全性、便捷性和经济性。其缺点是须解决路况、技术、标准、基础设施智能化改造等系列问题,路侧设施设备投入成本较高,通信能力要求高。单车智能与车路协同并不是非此即彼的路线选择,而是类似DNA双螺旋结构式互补与促进。两者相统一的智能+网联+交通模式有利于发挥体制优势,促进自动驾驶技术进步,带动相关产业发展,走高质量发展道路。

  智能网联交通的江苏发展优势

  单车智能与车路协同的统一发展,可以统一纳入到智能网联交通体系,它是新型的交通形态,既有数字世界的交通(网联),又有物理世界的网联(交通),其涉及人工智能、通信信息和智能交通等技术,本身属于新型基础建设内容,对国民经济产业发展具有极强的带动作用和引领意义。

  江苏作为经济强省、交通强省和制造强省,拥有交通、汽车、通信全覆盖的生态体系,并在5G6G通信和智能交通方面具有引领优势,在发展智能网联交通上有着坚实基础。同时,自动驾驶科技创新的发展将推动人工智能、传感器技术、物联网等科技的产业示范推广,有利于开辟新的科技应用领域。在经济方面,将推动江苏汽车行业的跨代创新、换道超车,创造新的商业模式和经济增长点。在社会方面,有助于进一步提高江苏在道路安全、效率、生态等方面的发展水平,为老年人、残障人士等提供更好的生活体验。在人才方面,可带来新的职业岗位需求,促进人才培养。自动驾驶驱动的智能网联交通系统将科技、经济、社会、人才和生态有机地结合起来,随着技术的不断进步和市场应用的持续探索,有理由相信自动驾驶将在未来发挥更重要的作用。

  正如亚当·斯密在《国富论》中写到的,在一切改良中,以交通运输的改良最为有效,自动驾驶的发展道路注定不会平坦,存在着诸如伦理、道德、价值等方面的问题,也存在着诸如芯片、标准、网络安全等方面的难题亟待解决,但正是因为有问题要解决,才会有更多进步与发展。

  (作者系东南大学智慧交通与空间信息系副主任,教授、博导,东南大学交通强国战略研究中心副主任)

  责任编辑:王昆鹏

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