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自动驾驶,离我们还有多远

来源:网络整理 编辑:创新多媒体 时间:2021-07-22

  北京市民体验自动驾驶出租车。新华社发

  2021年,无人配送车合规上路首次在京实现。图为北京市高级别自动驾驶示范区展示的无人配送车。新华社发

  自动驾驶的全球性热潮

  自动驾驶或将对未来交通和社会形态产生革命性影响,因此在全球范围内都是被关注的焦点。那么,什么是自动驾驶汽车呢?从广义上来说,具备驾驶辅助功能的汽车都可以称之为“自动驾驶汽车”或者“智能网联汽车”。按照国际通用标准,根据智能化程度的不同,自动驾驶汽车可以被分为5个等级:L1-辅助驾驶、L2-部分自动驾驶、L3-有条件自动驾驶、L4-高度自动驾驶、L5-完全自动驾驶(无人驾驶)。

  国际自动机工程师学会(SAE)对于L2级的定义是:“在特定的设计运行范围内,自动驾驶系统持续执行横向和纵向运动控制的动态驾驶任务,驾驶员执行失效应对和监视自动驾驶系统。”自动驾驶系统驾驶车辆,但是对于车辆周边的环境监控和出现情况后对于车辆的接管都是驾驶员。简单来说就是,行驶过程中车辆能同时自主控制方向(横向)和加速、制动(纵向)的话,就符合L2级别的自动驾驶。但是整个行驶过程中,驾驶员必须要专注并实时监控周围的环境情况,并随时准备接管车辆。从全球范围来看,L1和L2级别的自动驾驶汽车已经实现了大规模量产,如我们通常见到的自适应巡航(ACC)、车道保持(LKA)、自动刹车辅助(AEB)等功能就属于这个级别的自动驾驶功能,该级别自动驾驶功能已经可以实现解放我们的双手或者双脚,但驾驶员必须保持注意,随时可能需要接管车辆。包括这几年最为热门的特斯拉自动驾驶系统,也是L2级的自动驾驶功能。从这个角度说,自动驾驶离我们并不远,它一直在我们身边。

  自动驾驶涉及极为复杂的多产业融合,除了传统整车制造以外,还涉及大量新兴技术,如人工智能、数据物联网等,由于传统厂商难以短时间内形成相关技术研发能力,因此这给予了行业外相关技术企业进入这一巨大新兴市场的绝佳机会。人工智能创业公司着手开发自动驾驶算法以及针对特定或通用场景的整套系统解决方案;而互联网企业基于其在数据、资金行业所拥有强大综合实力,希望为未来出行领域开发L4、L5平台级自动驾驶系统;传统厂商OEMs、Tier1s也看到了自动驾驶巨大的商业机会,除通过开发ADAS模块,使其现有产品逐渐获得L1-L3级自动驾驶能力以外,其也通过自建、整体收购的形式组建自己的自动驾驶研发团队,目标是开发适应未来的自动驾驶产品。

  各大汽车强国也都做好了充分的准备,准备迎接自动驾驶时代的到来。美国交通部在2020年1月公布的《自动驾驶汽车4.0》中,明确提出将确保美国在自动驾驶领域的领先地位,聚焦于使监管政策跟上产业发展步伐,致力于推动企业创新,提升公众对自动驾驶车辆的认知与信任。欧盟委员会发布《通往自动化出行之路:欧盟未来出行战略》,提出到2030年将会普及完全自动驾驶。日本内阁府与日本汽车工业协会发布的相关报告中提出,2025年将在国道和地方道路实现自动驾驶。

  近些年,中国汽车企业在自动驾驶领域积极探索前进,在自动驾驶感知、决策及控制等技术方面都实现了突破。不少地方也纷纷出台相关政策,加快自动驾驶汽车从道路测试、示范园区到相关产业发展。例如,江苏省于2019年6月发布《江苏省推进车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划(2019-2021年)》,到2025年,建设成为全国车联网(智能网联汽车)重点产业集聚区,用户渗透率达60%以上,L4级智能车辆在特定领域开始试运行。

  略显尴尬的L3,限定应用的L4,幻想中的L5

  公众所谈论的自动驾驶往往指L3及以上级别的自动驾驶汽车。国家工信部公示标准中将L3定性为“限定条件下的自动化”:在自动驾驶系统所规定的运行条件下,车辆本身就能完成转向和加减速,以及路况探测和反应的任务;一些条件下司机可以将驾驶权完全交由自动驾驶车辆,但在必要时需要进行接管。换言之,在L3级自动驾驶状态下,驾驶员不光可以“脱手”“脱脚”,还可以“脱眼”,即不用时刻监管车辆,只需保持能动态接管驾驶任务。

  从这个意义上说,L3是自动驾驶系统的一个分水岭,前面是以驾驶员为责任主体,机器为辅助;后面是机器为责任主体,驾驶员逐渐脱离驾驶任务。

  由于L3级自动驾驶存在驾驶员和自动驾驶系统之间的控制权限切换,导致安全责任较难区分清楚,因此各大企业对于L3级自动驾驶的态度不一,既有坚定发展的,也有质疑观望的,更有明确不发展的。

  奥迪A8是全球第一款搭载量产L3级自动驾驶系统的车型,其装配的拥堵自动驾驶(TJP)功能,可以在低于60km/h车速、满足一定要求的道路条件下,实现驾驶员完全脱离车辆操控。遗憾的是,由于技术成熟度不够,以及很多国家法律法规的限制,这一功能很少交付到客户手中。

  L4级自动驾驶系统可实现在特定区域内对车辆操作的完全接管,系统需要实现对周围障碍物的感知、车辆定位以及路径规划等,实现这些功能需要构建感知层、决策层、执行层这三个层面的技术架构,这三个技术层级分别代表着L4自动驾驶系统的“眼”和“耳”,“大脑”以及“手脚”。

  基于当前技术发展情况,我们这里主要讨论车辆内部所采用的一些传感器和计算单元,也就是自动驾驶的“眼”和“耳”,还有“大脑”。除了汽车本身的传感器和处理器外,系统通过与外部车辆、设施进行信息交互,以及在高精度地图等辅助下可以获得更好的环境感知能力。L4级别自动驾驶汽车目前处于测试、示范,以及在限定场景下应用的状态。谷歌Waymo目前已经开始在美国亚利桑那州提供不带安全员的真正“无人驾驶”出租车服务,但仍属于在限定区域、限定人群的小范围测试。通用Cruise也已经在美国旧金山开展了自动驾驶出租车的测试运营,我国的北京、上海、苏州等多地,也在开展自动驾驶出租车等L4级自动驾驶汽车的示范运营。国外的博世、法雷奥,国内的Momenta等企业推出的自动代客泊车(AVP)功能,能够实现在停车场内部的完全自动驾驶,也属于限定区域的L4级自动驾驶功能。

  受限于数据量、技术等因素制约,目前L4自动驾驶主要的应用场景还是在封闭园区或点到点固定线路的物流运输作业上,譬如一些限定场景如港口运输、矿山运输、园区摆渡、低速物流、环卫清扫等。

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