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自动驾驶汽车

科普小知识2022-09-17 19:13:26
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自动驾驶汽车(Autonomousvehicles;Self-pilotingautomobile)又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车技术的研发,在20世纪也已经有数十年的历史,于21世纪初呈现出接近实用化的趋势,比如,谷歌自动驾驶汽车于2012年5月获得了美国首个自动驾驶车辆许可证,预计于2015年至2017年进入市场销售。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人类主动的操作下,自动安全地操作机动车辆。2014年12月中下旬,谷歌首次展示自动驾驶原型车成品,该车可全功能运行。2015年5月,谷歌宣布将于2015年夏天在加利福尼亚州山景城的公路上测试其自动驾驶汽车。

中文名:自动驾驶汽车

外文名:Autonomousvehicles

特点:可以依靠人工智能、视觉计算

定义:自动驾驶成熟技术设备的汽车

又称:无人驾驶汽车

1、研发历史

2009年,曝光了自动驾驶汽车的雏形图片。

2010年10月9日,谷歌公司在官方博客中宣布,正在开发自动驾驶汽车,目标是通过改变汽车的基本使用方式,协助预防交通事故,将人们从大量的驾车时间中解放出来,并减少碳排放。


2009年曝光的自动驾驶汽车雏形

2011年10月,谷歌在内华达州和加州的莫哈韦沙漠作为试验场对汽车进行测试。同年,美国内华达立法机关允许自动驾驶车辆上路,这也是美国首个类似法律。该法律2012年3月1日正式生效。

2012年4月,谷歌宣布自动驾驶汽车已经开了20万公里(离强制报废不远了)并已经申请和获得了多项相关专利。

2012年5月7日,内华达州机动车辆管理局(DMV)批准了美国首个自动驾驶车辆许可证。在颁发牌照前,有关官员此前曾在高速公路、卡森城街区和拉斯维加斯大道检验过这款汽车,并宣称,先前在高速公路、市内街道和拉斯韦加斯闹市区域的测试显示,自动驾驶汽车可以安全行驶,甚至比人工驾驶更加安全。

2014年4月份,中国搜索引擎、互联网巨头百度公司与宝马宣布开始自动驾驶研究项目,并在北京和上海路况复杂的高速公路上进行测试。

2015年6月11日,百度公司表示,百度与德国宝马汽车公司合作开发自动驾驶汽车计划于2015年晚些时候在中国推出原型车进行路试。如果计划实施顺利,百度将在时间上远远领先于谷歌,后者计划于2017年正式推出自动驾驶汽车。

2、研发思路

安全性

自动驾驶汽车一直配备了驾驶员。我们训练有素的驾驶员会一直跟随汽车,他们可以像解除巡航控制一样轻松地接管汽车。此外,我们也有训练有素的软件操作人员坐在乘客座位上,监控软件运行状况。在所有测试进行之前,我们都会派出驾驶员,驾驶普通汽车了解路线和路况。通过加入道路标记和交通标志等功能,车载软件能够提前熟悉周围环境及特殊之处。在工作之前也提前告知当地警方。

能源消耗

自动驾驶汽车能够促使人们拼车,极大的减少汽车的使用,创造“明天的高速公路火车”。这些高速公路火车能减少能源消耗,增加主要道路的运力。在节约时间方面,美国交通运输部估计,每一工作日,人们平均花费52分钟在上下班路上。未来,人们可以以更有效率的方式使用这些时间。

3、试验行驶

2010年10月11日工程人员研发出一款无人驾驶的汽车,并已经在加州的街道上成功试验行驶。

2012年5月7日,内华达车管局为一辆改装版的“丰田普锐斯”型汽车颁发“001”号车牌。依照规定,自动驾驶汽车上路时,车内必须有两个人,一人坐在方向盘前,而另一人监控显示汽车行驶路线、路面状况和交通信号的电脑显示屏。一旦出现问题,驾驶员需要立即切换到人工驾驶模式。

2014年12月中下旬,谷歌首示自动驾驶原型车成品且可全功能运行。

2015年5月,谷歌在官方博客上宣布将于2015年夏天在加利福尼亚州山景城的公路上测试其自动驾驶汽车。谷歌称,公司自动驾驶原型车在山景城公路上测试时的最高时速将限制在25英里(约合40公里),每一辆原型车上将配备一位安全驾驶员,后者可以在任何时候通过车上的方向盘、刹车和油门控制汽车。谷歌表示,其自动驾驶汽车在公司测试装置中的累计行程接近100万英里(约合160万公里),每周大约增加1万英里(约合1.6万公里)。这意味着,谷歌自动驾驶汽车拥有大量可以利用的经验,相当于“人类大约75年的驾龄”。

4、技术原理

汽车自动驾驶技术包括视频摄像头、雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况,并通过一个详尽的地图(通过有人驾驶汽车采集的地图)对前方的道路进行导航。这一切都通过谷歌的数据中心来实现,谷歌的数据中心能处理汽车收集的有关周围地形的大量信息。就这点而言,自动驾驶汽车相当于谷歌数据中心的遥控汽车或者智能汽车.。汽车自动驾驶技术物联网技术应用之一。

沃尔沃根据自动化水平的高低区分了四个无人驾驶的阶段:驾驶辅助、部分自动化、高度自动化、完全自动化:

1、驾驶辅助系统(DAS):目的是为驾驶者提供协助,包括提供重要或有益的驾驶相关信息,以及在形势开始变得危急的时候发出明确而简洁的警告。如“车道偏离警告”(LDW)系统等。

2、部分自动化系统:在驾驶者收到警告却未能及时采取相应行动时能够自动进行干预的系统,如“自动紧急制动”(AEB)系统和“应急车道辅助”(ELA)系统等。

3、高度自动化系统:能够在或长或短的时间段内代替驾驶者承担操控车辆的职责,但是仍需驾驶者对驾驶活动进行监控的系统。

4、完全自动化系统:可无人驾驶车辆、允许车内所有乘员从事其他活动且无需进行监控的系统。这种自动化水平允许乘从事计算机工作、休息和睡眠以及其他娱乐等活动。

5、结构性能

自动驾驶汽车使用视频摄像头、雷达传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况,并通过一个详尽的地图(通过有人驾驶汽车采集的地图)对前方的道路进行导航。

激光雷达

车顶的“水桶”形装置是自动驾驶汽车的激光雷达,它能对半径60米的周围环境进行扫描,并将结果以3D地图的方式呈现出来,给予计算机最初步的判断依据。

前置摄像头

自动驾驶汽车前置摄像头谷歌在汽车的后视镜附近安置了一个摄像头,用于识别交通信号灯,并在车载电脑的辅助下辨别移动的物体,比如前方车辆、自行车或是行人。

左后轮传感器

很多人第一眼会觉得这个像是方向控制设备,而事实上这是自动驾驶汽车的位置传感器,它通过测定汽车的横向移动来帮助电脑给汽车定位,确定它在马路上的正确位置。

前后雷达

后车厢的主控电脑谷歌在无人驾车汽车上分别安装了4个雷达传感器(前方3个,后方1个),用于测量汽车与前(和前置摄像头一同配合测量)后左右各个物体间的距离。

主控电脑

自动驾驶汽车最重要的主控电脑被安排在后车厢,这里除了用于运算的电脑外,还有拓普康(拓普康是日本一家负责工业测距和医疗器械的厂商)的测距信息综合器,这套核心装备将负责汽车的行驶路线、方式的判断和执行。

6、发展前景

2013年12月31日全球知名经济咨询机构IHS环球透视(以下简称IHS)汽车部门预测,截至2035年全球将拥有近5400万辆自动驾驶汽车,而全自动化汽车的推出速度会相对较慢。

预计至2035年自动驾驶汽车全球总销量将由2025年的23万辆上升至1180万辆,而无人驾驶的全自动化汽车将于2030年左右面世。研究还预测,到2050年之后,几乎所有汽车或将是自动驾驶汽车或自动驾驶商务汽车。

预测至2025年全球自动驾驶汽车销量将占汽车总销量的0.2%。至2035年,随着无人驾驶变成现实,这一数字将上升到9.2%。该公司在一篇报告中预测,2025年自动驾驶汽车电子技术将使汽车售价上升7000美元至1万美元(约合人民币42373元至60533元)不等,至2030年和2035年则会分别回落至5000美元和3000美元。

7、产品评价

自动驾驶汽车对社会、驾驶员和行人均有益处。自动驾驶汽车的交通事故发生率几乎可以下降至零,即使受其他汽车交通事故发生率的干扰,自动驾驶汽车市场份额的高速增长也会使整体交通事故发生率稳步下降。自动驾驶汽车的行驶模式可以更加节能高效,因此交通拥堵及对空气的污染将得以减弱。(EgilJuliussen)

自动化汽车可以为美国节省数千亿美元的交通事故成本,交通拥堵成本以及运输过程中以人力提高生产力的成本。但它也可能使客运和货运过程涉及的数百万人失去工作。如果自动化汽车足够可靠,总有一天*或将禁止人类驾驶员驾车,因为美国每年90%以上的交通事故人员伤亡是由驾驶员失误导致的。(杰里米·卡尔森)

无人驾驶汽车的普及将意味着*对超宽车道、护栏、减速带、宽路肩甚至停止标志等交通基础设施的投入可以大大减少。(密歇根州运输部部长KirkSteudle)

8、死亡事故

2016年6月30日,美国特斯拉汽车公司证实,一辆该公司生产的S型电动轿车在自动驾驶模式下发生撞车事故,导致司机身亡。美国负责监管公路交通安全的机构正在对事故车辆的自动驾驶系统展开调查。这是美国首例涉及汽车自动驾驶功能的交通死亡事故。

事故于今年5月7日发生在美国佛罗里达州,导致涉事S型电动轿车车主、一名40岁美国男子身亡。特斯拉在官方博客中说,公司在事发后立即向美国国家高速公路交通安全管理局作了报告。

美国国家高速公路交通安全管理局在一份声明中说,这起事故表明“需要对事故发生时启用的辅助(自动)驾驶功能的设计和性能进行检查”。目前该机构已对这起事故展开初步调查,如发现涉事车辆存在安全隐患将下令召回。

特斯拉解释说,涉事S型电动轿车当时正使用自动驾驶功能行驶在有分割线的高速公路上,与前方一辆处于横穿公路位置的拖挂货车呈垂直关系。在逆光背景下,S型电动轿车的自动驾驶系统和司机都没注意到拖挂卡车的白色侧面,因此,S型电动轿车没有启用制动。由于拖挂货车车身高大,且处于横穿公路的位置,使得“造成这场车祸的情形组合极为罕见”,以致S型电动轿车挡风玻璃撞击拖挂货车底部,整车从拖挂货车下穿过。

特斯拉称,假如S型电动轿车撞到拖挂货车前部或后部,即便是在高速行驶状态下,车上的防撞系统也会防止发生严重受伤,就像在“无数次类似事故”中所显现的那样。

自动驾驶作为一项新技术,是汽车行业当前的热点。然而,持怀疑态度的人士认为,自动驾驶技术至少现阶段依然不成熟,无法与驾车人对交通状况诸多因素、特别是突发事件的综合判断相比。

美国著名智库兰德公司今年4月在一份研究报告中指出,自动驾驶汽车测试的总里程还很少,缺乏足够数据来对比这类汽车与传统汽车的安全性和可靠性。迄今为止,测试时间最长的是谷歌自动驾驶汽车,从2009年至2015年,55辆谷歌自动驾驶汽车的道路测试总里程仅约130万英里(约合209万公里),其间共发生了11起小事故。

研究人员认为,自动驾驶汽车需要测试数亿至数千亿公里,才能验证它们在减少交通事故方面的可靠性,而现有的自动驾驶汽车至少要几十年甚至几百年才能达到这么多测试里程。如果要在自动驾驶汽车上市前证明其安全性,这不可能做到。

特斯拉去年10月推出S型电动轿车的自动驾驶功能。出于行驶安全考虑,该公司于今年1月更新了S型电动轿车软件,缩小了自动驾驶功能的适用范围。

上述事故发生后,特斯拉称,作为一项新技术,自动驾驶功能还处在公共测试阶段。自动驾驶是辅助功能,需要驾车人始终把双手放在方向盘上。驾车人在使用自动驾驶功能时,需要保持对车辆的控制,对车辆负责任。

9、奥巴马力挺发展自动驾驶技术

美国总统奥巴马(BarackObama)当地时间2016年9月19日晚上在《匹兹堡邮报》(PittsburghPost-Gazette)发布了一篇题目为“自动驾驶,没错,但同样安全”(Self-driving,yes,butalsosafe)的文章。

奥巴马在文章中称,美国*将大力支持自动驾驶汽车上路,但前提是要确保国民安全。因此,适当的监管必不可少,美国*将为自动驾驶汽车推出一套新的交通法规。下个月,美国*将在匹兹堡召开“白宫前沿会议”,对自动驾驶汽车和相关的监管问题进行探讨。

以下为文章内容摘要:

与我刚入主白宫时不同,现在的情形发生了一些变化。那时,我的手表只用来显示时间,但如今我的手表会能提醒我何时应该锻炼。在出任总统的第一年,我不能用手机拍照,但去年,我从阿拉斯加发了一张图片到Instagram上。

当然,美国的创新也正在推动着更大的变革。在我过去七年半的总统任职期内,自动驾驶汽车从科幻走向现实,并蕴含着改变我们生活方式的巨大潜力。

当前,有太多的人亡于交通事故,仅去年就有35200人,其中94%归咎于人为失误。而自动驾驶汽车每年有望拯救数万人的生命。目前,许多老年人和残疾人士失去了驾驶汽车的能力,而自动驾驶汽车将改变他们的生活。

自动驾驶汽车,更安全,可以被更多人利用;更少的交通拥堵,更少污染的道路。只要利用好科学技术,就能实现这些效果。但前提是,我们必须要做到正确无误。虽然我们将来才部署这些技术,但美国人今天就有权利知道它是安全的

这也是为什么我们的*将为自动驾驶汽车推出一套新的交通法规的原因。自动驾驶汽车制造商应该遵循这套法规,以确保我们更安全。我们将要求他们签署一个包含15项安全法规的表单,不仅要向*,也向每一位关注于此的美国人来展示自动驾驶汽车是如何工作的。

同时,我们也要把这套指导方针传达给各州,以便他们对这些新技术做出适当的监管。这样,当一辆自动驾驶汽车从俄亥俄州驶向宾州的时候,车上的乘客就会对周围的车辆充满信心,因为它们也是被负责任地被部署在道路上,同样安全。

监管可能会出现偏差。对于快速发展的科技,*有时也会错判。为此,我们这套新交规在制定之初就考虑到了灵活性,能够适应技术的发展。

经常有人说,*不应该插手企业的事情。但我相信,大多数美国人都会同意,我们需要规章制度来确保空气和水是清洁的,食物和药品是安全的。这是一个普遍的准则。一项创新在最短的时间内被叫停,最主要的原因就是这项新技术让让民众对安全失去了信心。

无论是*,还是企业,都有责任去确保这种情况不会发生。不要理解错了:如果一辆自动驾驶汽车不安全,我们有权力不让它上路。在保护美国公共安全方面,我们绝不犹豫。

虽然我们关注自动驾驶汽车的安全性,但我们也清楚,与任何一项新技术一样,自动驾驶汽车也可能会创造新的就业机会,并淘汰其他一些职业。因此,我们也要提供新的资源和职业培训,让每一位美国人为未来的高薪就业机会做好准备。

我们已下决心去帮助私营公司从一开始就处理好这项科技,因为科技不仅仅是涉及到一些小设备或App,而是要让人们的生活更美好。这也是即将于10月13日召开的“白宫前沿会议”(WhiteHouseFrontiersConference)的主要议题。

我们将会在美国和全世界去探索创新的未来,专注于建立我们在科技、技术和创新领域的能力,以及那些将会改变下一个世纪的新科技、新挑战和新目标。

自动驾驶汽车在过去几年所取得的进展证明了美国的实力,我们的工程师和创业者、我们的科学家和学生,为了一个既宏远又大胆的目标投入了最大的努力和最智慧的想法。这也是在自动驾驶汽车被发明之前就一直推动我们前进的精神。现在需要我们继续前行,为所有人打造更美好的未来。

10、研发企业

传统汽车制造商

奥迪:2015年奥迪开始测试名为“Jack”的无人驾驶原型汽车,其以奥迪A7为基础开发,驾驶人员能够通过方向盘上的按钮切换至自动驾驶模式。

宝马:宝马称将于2021年推出名为“iNext”的完全自动驾驶汽车。此外其ReachNow汽车共享服务于4月在西雅图上线,9月份其业务扩展至俄勒冈州波特兰。

福特:宣布将于2021年发布没有脚踏以及方向盘的全自动驾驶汽车,最近其向制造激光传感器的一家加利福尼亚公司Velodyne投资7500万美元,此外还收购了私人巴士服务公司Chariot。

沃尔沃:其与微软以及Uber都建立了合作伙伴关系,特别是将微软的HoloLens增强现实技术整合进汽车,并计划将沃尔沃汽车作为Uber自动驾驶测试汽车。此外,沃尔沃还与安全系统制造商Autoliv合作成立了一家专门研发自动驾驶软件的公司。

科技企业

Alphabet(谷歌母公司):2009年推出了自动驾驶汽车项目,目前正在测试雷克萨斯SUV改装车以及自主研发的原型汽车。最近还与菲亚特克莱斯勒合作制造了自动驾驶货车。

苹果:其向中国打车服务公司滴滴出行投资10亿美元,有报道称苹果正在研发自动驾驶汽车,也有传闻称其在研发自动驾驶系统以整合进与原有的汽车。

百度:这家搜索引擎公司与图形图像芯片制造商英伟达合作创建了基于云计算的自动驾驶汽车系统;此外。该公司正在参与几种自动驾驶原型车的测试工作,其中包括与宝马合作研发的自动驾驶汽车。

特斯拉:在开发了半自动驾驶汽车ModelS之后,其将于2017年下半年推出更为大众化的全电动汽车Model3。

出行服务供应商

滴滴出行:其于2016年8月份收购了Uber的中国业务,结束了打车服务在中国市场的激烈竞争。

Lyft:与通用合作研发自动驾驶汽车,2017年开始测试雪佛兰自动驾驶出租车。

Uber:2016年9月开始在匹兹堡测试自动驾驶车队,这是美国历史上第一个面向公众的自动驾驶汽车服务车队。

初创企业

Comma.ai:这家公司由*风投AndreessenHorowitz支持,主要是通过后装工具包将常规汽车变成版自动驾驶。

Mobileye:这家以色列软件制造商与特斯拉合作,向后者提供汽车芯片和软件。在特斯拉汽车在2015年5月份发生致命车祸后终止了合作。其还与德尔福汽车公司合作,将于2019年推出自动驾驶汽车系统。

NextEV:其作为电动汽车的创新者,由前思科执行董事PadmasreeWarrior创立,总部位于上海,2016年发布了一款高性能电动跑车原型车。

Nutonomy:其诞生于麻省理工学院,获得了福特的资金以及技术支持。公司主要业务是制造自动驾驶汽车、软件以及自动机器人。今年夏天其开始在新加坡测试无人驾驶出租车。

Quanergy:一家研发自动驾驶汽车感应技术的硅谷公司,获得了三星以及德尔福的融资,2016年10月估值15.9亿美元。

Zoox:其研发的完全自动驾驶汽车仍处于设计阶段,内部空间类似于火车车厢,公司市值约10亿美元。

11、地*策

北京

2017年12月18日,北京市交通委发布了指导文件规范推动自动驾驶技术的发展。根据新规,在中国境内注册的独立法人单位,可申请自动驾驶车辆临时上路行驶。自动驾驶车辆须具备自动、人工两种驾驶模式,可在两种模式间随时切换。上路测试期间,车辆属于“有人驾驶”状态,特殊或紧急情况下,由测试驾驶员接管测试车辆进行驾驶操作。上路后,测试单位必须购买交通事故责任保险或赔偿保函。据介绍,交通管理部门将推出第一批可用于自动驾驶的测试道路。

北京发放首批自动驾驶路测临牌

2018年3月22日,北京发放了首批5张自动驾驶车辆临时号牌,标志着自动驾驶车辆可以正式开始上路测试。据了解,目前北京经济技术开发区、顺义区和海淀区共计33条道路将开放路测。为确保安全,本市不允许在实际道路上对自动驾驶车辆进行极限测试。