汽车人，进化！汽车自动驾驶科技的发展

　　据统计，当今世界上每年死于车祸的人数约为25万～30万人，受伤者约3000万人，永久性伤残者约300万人。我国的交通事故死伤人数更是连续十年高居世界第一。统计显示，全球99%以上的交通事故都是由于不遵守交通规则所导致。由于抱有自私、侥幸等心理，人类对规则的遵守远不如机器那样诚实，因此有科学家提出了自动驾驶概念，试图通过电脑对于规则的绝对遵守，来避免更多的交通事故伤亡。其实自动驾驶在航空和航海领域都已经实现，但是对于汽车而言，自动驾驶还是一个技术难题。航空和航海的自动驾驶都是通过GPS导航来实现的，民用级GPS的定位精度在10米左右，这对于控制一艘渔船进出港口，或者是控制一架客机起降，都是绰绰有余的；但是公路上每条车道的宽度就不足10米，如果使用GPS来引导汽车自动驾驶，后果会是灾难性的。所以，汽车自动驾驶技术要远比飞机或轮船的自动驾驶技术复杂。

　　日产的EPORO机器人

　　自然界中有些动物群体在“行驶”中是永远不会出现碰撞或相互阻碍的-例如蚂蚁、蜜蜂和鱼群。其中鱼群的行为特点最具研究价值。鱼群移动具有三种独特的特质，其一是突然改变运动方向，避免与其他同伴相撞；其二是保持一定的间距和速度，实现整齐匀速的同向移动；其三就是自动判断和调整左右上下之间的相互间距-后两种移动特质是蚂蚁和蜜蜂所不具备的。这些行为特质保证鱼儿移动的自由度与安全性的同时，同时还体现出极高的效率。

　　工程师藤田进（Susumu Fujita）在位于硅谷的日产研究中心，于2009年创造了这些被称为EPORO的机器人，这些机器人组成了一个自动驾驶技术的验证模型系统。EPORO的程序设计灵感来自于鱼群移动的方式，通过激光测距仪和超宽带无线电波技术分别实现侧面视觉和前方视觉功能。2009年10月，EPORO首次在日本电子高科技博览会上亮相，此后在2011年的上海车展上，人们再次看到了EPORO。当年的EPORO只是展示了初级的移动行为规则，而现在的EPORO则具备了群内车辆间周边环境信息共享技术，并加入了智能刹车辅助和碰撞预警功能，对复杂交通状况的处理速度很快，采用的处理方式也更合理，不但实现安全高效地移动，还能适时根据路况调整队形。此外，蜜蜂和蚂蚁的本能导航、智能探测和地形识别能力也开始被科学家所重视，日产未来将就这些领域进行细致研究，从而致力于创造一个全自动驾驶且无交通堵塞的道路交通环境。

　　沃尔沃“公路列车”

　　在动画片《变形金刚》中，这样的场景很常见：一长串各色各样的小汽车排成一队，紧跟在一辆集装箱卡车后面，在公路上穿梭而过。如今，这一幕已经成为了现实。沃尔沃和另外六家来自英国、西班牙、德国和瑞典的大公司联手启动了一项名为“Safe Road Trains for the Environment”的概念验证计划，该计划翻译过来就是“适合环境的安全的公路列车”。照理说该计划英文缩写应该是“SRTE”，结果瑞典人觉得不好发音，索性写成“SARTRE”。为了叙述方便，我们将其称为“公路列车”，该计划在2009年9月开始启动。

　　在此说个题外话：前不久英国起诉了一名卡车司机，罪名是伪造安全驾驶履历，因为在欧美，只要驾驶从业记录中有污点，比如超速、超载、不系安全带等等，一旦被记录在案，想再找卡车或大巴司机的工作就很难了。所以说，欧美卡车司机是素质最高，事故率最低的司机群体，欧洲的事故调查报告也支持这样的说法。如果由他们来当“火车头”，公路上的事故率会降低很多。

　　“公路列车”是一个庞大的电子信息系统，其主要组成部分包括车载电脑、WiFi无线通信系统、卫星定位系统、自动驾驶系统、自适应巡航控制系统、车距探测系统以及车道保持辅助系统。通过车顶上的WiFi天线，队列中的所有车辆上的车载电脑会暂时连接成一个无线局域网，从而达到数据同步的目的。当你驾车贴近卡车的车尾且进入一定距离后，两车的WiFi系统就自动连接成功，此时你可以通过车载电脑发出“拖车”请求，如果卡车司机响应了请求，车辆就进入自动跟随模式，你就可以放开油门和方向盘了。这个时候，你可以专心设置导航信息，从而让卡车司机知道自己该在什么时候提醒你脱离跟随模式。接下来，你就可以专心玩手机甚至睡觉了。由于每一台跟随车辆的WiFi系统都可以发挥中继器的作用，所以从理论上说，“公路列车”跟随车辆的数目可以是无限的。在以90Km/h的车速匀速行驶时，每辆车之间的车距不超过4米。跟车者可以随时退出跟随模式，只要发出队列脱离申请，然后就可以操纵车辆变道脱离队列，后面的其它跟随车辆会自动加速跟进填补该车原先的位置。

　　通过对比前车的卫星定位数据、车距以及前车的行驶参数，跟随车辆可以对车速和行进方向进行即时校正，从而实现真正意义上的“轨迹跟随”，这是“公路列车”最基本最核心的概念。“公路列车”项目最早是在靠近瑞典哥德堡的沃尔沃试车场的跑道上进行实验的。

　　如果队列中有某辆车因为出现抛锚熄火，甚至是遭遇爆胎突然偏离车道，该车在检测到异常状况的同时也会放出指令让跟随车辆统一急刹车，并保持队形的整齐，等到车辆完全停止之后，跟随模式会自动解除--这可能会让那些在车上打瞌睡或喝咖啡的司机受到惊吓，但是如果以安全作为考量标准的话，这种自动反应无疑要比人工反应更值得信赖。

　　开过车的人都知道，在路口红灯变绿灯的时候，排队的车辆是不可能做到同时起步的。这种情况不会出现在“公路列车”上。当领头车加速时，所有跟随车辆都会同时起步；如果领头车紧急刹车，车载电脑也会将这一动作通过无线局域网同步给所有的跟随车辆，跟随车辆也会同时自动刹车……如此一来就增强了交通效率和交通安全。

　　除了能提高交通安全和交通效率，让跟车驾驶员感到轻松舒适之外，“公路列车”还能将跟随车辆的油耗降低20%-极端情况下甚至能把油耗降低50%。车辆在行驶过程中，车尾会形成局部真空，所以在车尾后方的一定区域里，跟随车辆的油耗会降低，动力会提升，这叫做尾流作用，也被称为“弹弓效应”。所以在赛车比赛中，经常可以看到跟随在对手身后，利用尾流作用突然超车的一幕；而在自行车比赛和马拉松比赛中，选手也会采用跟随战术，目的就是为了利用尾流，节省体力。

　　然而，“公路列车”的软肋也很明显。首先，如果跟车队列太长，当队列通过路口走到一半的时候，绿灯变红灯，在那一瞬间位于停车线之后的跟随车辆应该采用怎样的行为反应？是继续保持队列闯红灯呢，还是自动刹车脱离跟随模式？最后，由于领头的卡车司机实际上是获取了跟随车辆的驾驶权，而根据欧盟法律，驾车者不能对不属于自己的车辆拥有控制权，所以“公路列车”项目实际上是非法的。如果要让“公路列车”项目合法化，恐怕需要10年左右的时间来让欧盟25个成员国通过新立法。尽管沃尔沃宣称“公路列车”准备在2014年投入实际运营，但鉴于以上因素，笔者对此说法并不看好。

　　大众旗下的自动驾驶系统

　　或许很多人对于大众某些车型所配备的“自动泊车系统”记忆犹新，尽管作用比较单一，而且使用频率不高，但该系统仍然可以被定义为世界上第一套真正投入实际应用的的自动驾驶系统。而在此之后，大众推出了一种被称为TAP的半自动驾驶系统，从而站在了汽车自动驾驶技术研究领域之巅。TAP系统全称是“Temporary Auto Pilot”，翻译过来就是“临时自动领航”。

　　该系统由GPS系统、自动控制巡航系统、车道辅助保持系统、车侧雷达监控系统、自动驾驶系统以及车距监控系统共同构成。在开启TAP功能之后，驾车者可以打电话，可以借助化妆镜涂口红，可以专心查看地图和设置导航，但是就是不能睡觉。TAP系统可以保证车辆以130Km/h的车速在高速公路上沿着既定车道安全自动行驶，如果前方车辆刹车，TAP系统也会及时刹车。如果前方出现弯道，TAP会主动减速到安全车速，并且沿着既定车道准确通过弯道，然后再进行自动提速。而在堵车状态下，TAP依然可以在车侧雷达监控系统的辅助下发挥自动起步或刹车的作用。此外，在不同的限速路段，TAP也会自动遵守规则调整车速。TAP唯一的问题在于不会自动变道，TAP存在的意义是保持最合理的自动化驾驶程度，避免驾车者由于疲劳或误操作所带来的交通隐患。

　　除了TAP，大众旗下的奥迪也在最近的拉斯维加斯消费电子展上展示了“自动驾驶和泊车系统”，简称SDP（Self Driving & Parking）。该系统通过两个35度角照射的雷达传感器监控车前250米的区域，车身周围8个雷达用于监控车身周边环境，车上还带有一个广角摄像机用于识别车道、行人以及其它车辆；此外还有一台激光传感器，用大约140度的角度扫描车辆前方80米的距离。该系统具备两种功能，第一是自动驾驶，这和大众TAP有些类似，但是只能在车速低于60km/h的时候实现。其二就是自动泊车功能，大众的自动泊车功能和SDP相比的话，就是小巫见大巫了-车主将车开到公司门口下车，通过手机给SDP发指令，SDP就能控制车辆自己进入地下车库，然后自己寻找车位，实现自动泊车，同时还将车辆已经停好的通知发送到车主手机上；当车主走出大楼，通过手机再次给SDP发出指令，SDP就能控制车辆自动驶出地下车库来到驾车者身边……听起来有点像科幻电影了。据悉，新一代奥迪A8将配备SDP技术，而且该车在美国内华达州已经获得上牌资格。

　　TAP和SDP技术源于大众研发的两台汽车机器人“Junior”和“Stanley”。美国国防部高级研究计划署（DARPA）曾经为了验证无人战车计划而创立了“DARPA完全挑战赛”，并设置了高额奖金。比赛规则很简单，参赛车辆必须在无人驾驶状态下穿越纯天然的城镇、没有任何车道标识的乡间土路甚至是沙漠戈壁，到达终点用时最少者获胜。在此过程中，无人驾驶汽车必须具有一定逻辑思维和判断能力，必须自己规划路径，自己判断和选择道路，自己辨认障碍物并设法绕开。由于具备了人工智能，所以这些无人驾驶汽车实际上就是汽车机器人。全美高校的顶尖人才和各大汽车厂商进行了深入合作。例如，斯坦福大学的汽车机器人“Junior”和“Stanley”，就是分别在一辆大众帕萨特旅行车和大众途锐的基础上研发而来的；而卡耐基·梅隆大学的汽车机器人“Boss”则是和通用雪佛兰进行合作后的成果。

　　美国军方针对参赛单位开放了军用级GPS的定位精度。除了遍布车身四周的雷达传感器，车上最重要的设备就是之前提到的激光传感器，激光传感器工作时可以不受光影、尘土和雾气的影响，并且以360度方位对车辆周围环境进行3D扫描，从而绘制出一定范围内的3D地图，这是机器人判断和识别周围环境的重要依据。比赛结果表明，这些机器人实现了在复杂路况条件下的全程无人驾驶，而新开发的技术以及程序最终都会进入民用领域-大众TAP以及奥迪SDP，就是最好的明证。

　　文/韦波