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中国航天首次实现“一箭九星”发射

揭开无人驾驶的“神秘面纱”

2021年04月29日 10:41  |  作者:全国政协委员 臧继辉  |  来源:人民政协网
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2009年,谷歌公司宣布开始研发无人驾驶技术,这是一个里程碑节点,是无人驾驶开始走进大众视线的元年。此后,无人驾驶被越来越多的大众所熟知,也有越来越多的企业投入到无人驾驶技术研发的行列中来。近年来,随着人工智能、大数据、物联网、云计算、5G等领域的蓬勃发展,无人驾驶技术更是日趋成熟,它逐渐从实验室走到城市道路上,未来必将更好地造福人类。

那么,无人驾驶的核心技术和重点难点是什么?它主要依托哪些基础技术?目前我国无人驾驶技术水平如何,在世界上处于什么地位?它的应用领域都有哪些,发展前景又如何呢?

无人驾驶的核心技术和难点问题

无人驾驶的核心技术包括环境感知、导航定位、路径规划、决策控制等。其中:环境感知相当于无人驾驶汽车的耳朵和眼睛,车辆通过环境感知??楸姹鹱陨碇芪У幕肪?,在多变恶劣(多变光照、雨、雪、霾等)环境下,利用多传感器融合技术准确地识别出周围的环境和威胁。导航定位则主要用于无人汽车确定自身位置,为其路径和任务规划提供基??;根据传感器及定位数据的坐标系不同,又分为绝对定位,相对定位,以及将两者优势结合的组合定位方法(主要包括GPS与地图匹配、航迹推算、惯性导航等的组合定位方法)。路径规划是实现无人驾驶的基础,其主要作用是在具有静态、动态障碍物的环境下,按照一定的约束条件,给出一条从初始状态到达目标状态的无碰撞路径。决策控制相当于无人驾驶汽车的大脑,其根据感知结果进行决策判断,输出下一步的行为决策并对车辆进行控制。

无人驾驶技术的难点主要存在于遮挡情况下的高精度定位,复杂恶劣环境下的环境感知,人车混行、智能车与非智能车混行等复杂场景下的无人车决策,移动端、边缘端、云端、路端交互的无人驾驶计算与通讯架构设计,网络安全,网络通信以及测试评估等方面。

无人驾驶主要依托的基础技术(关联领域)

第一,凡是工业产品,都会设计到机械加工的问题。暂且不提车辆本身,无人驾驶非常依赖高度灵敏的电子元件和传感器技术,因此需要精密且可靠的机械件和密封件,同时像激光雷达中的旋转器件,还需要做好防抖、防震等工作,这就对机械设计及加工提出了很高的要求。

第二,无人驾驶过程中,车辆控制器需要高速进行计算以判断自车状态及所处环境中可能的威胁,事故往往就是一瞬间的事情,因此无人驾驶需要通信效率足够高,同时可能涉及边缘端和云端的信息交互,这对信息通信的时效性提出了一定要求。同时,有通讯就可能存在信息的泄露,因此无人车研究也需要做好信息加密、隐私?;?、防范安全漏洞等与信息相关的内容。

第三,无人驾驶的运算依赖高性能的车载芯片,如何在体积约束和功耗约束的情况下,设计出具有足够AI算力、散热良好的车载芯片,同时开发出AI工作者所需要的AI模型转化和部署软件工具,对当前AI芯片公司也是一大挑战。

第四,由于无人驾驶每天都会产生大量的驾驶数据,因此需要对海量数据进行数据筛选、数据挖掘、大数据分析等工作,筛选出的数据用于神经网络训练。

我国无人驾驶技术水平及其在世界上的地位

世界范围内,无人驾驶发展的焦点区域是中美之间的竞争。我国近些年在无人驾驶领域有了长足的进步,但总体来看仍是追赶美国的状态,主要原因是起步较晚导致基础的无人驾驶技术过于薄弱。美国的无人驾驶研究起源于2004年第一届DARPA挑战赛,当时无人车所用到的关键技术从20世纪70年代就有研究了,而我国在20世纪90年代以后高校才开始有无人驾驶研究的萌芽。此后几届DAPRA挑战赛为美国无人驾驶研究提供了宝贵的人才资源,当年的比赛选手大多成了目前顶级无人驾驶公司的中流砥柱。

从近些年道路测试结果来看,自动驾驶加州路测报告反映美国Waymo、Cruise等企业在测试里程和两次人工干预之间行驶的平均里程上都是领先于中国自动驾驶企业,最近两年百度、AutoX等一些公司在这方面已经和国际公司十分接近甚至在某些指标上超越了他们。

从积累的驾驶数据量来看,无人驾驶对于数据依赖性很强,特斯拉通过目前现有的十几万辆车收集真实世界的车辆数据和驾驶员的驾驶方式,通过训练基本已经实现了半自动驾驶的能力。而Waymo使用了强大的计算机模拟系统,并从那些少量的真实车辆中去学习实践。数据是经年累月积累下来的,不可能一步到位。特斯拉一辆辆车经年累月跑出了几十亿英里数据,是目前没有哪家中国公司能够实现的,国内公司目前也没有搭建出Waymo那样庞大的模拟仿真系统。

从以上几个方面看,我国无人驾驶水平属于第一梯队,虽然有些地方存在不足,但与国际领先水平的差距正在逐年缩小。

无人驾驶的应用领域与发展前景

无人驾驶的应用领域非??砉?,包括军事、工业、农业、物流、共享出行、公共交通、环卫、港口码头、矿山开采、智慧新零售等,目前国内无人驾驶技术的商业推广尚在起步阶段,在构建的未来蓝图中已布局到多个适用领域,但距离全面实现生活化应用还有很长的路要走。

无人驾驶的发展前景也十分开阔,在2015年,国内智能驾驶的渗透率为15%,其中绝大部分为低级别的自动驾驶,对应的市场规模为353亿元。此后,随着汽车智能化的不断发展,2016年中国智能驾驶市场规模达到了490亿元,2017年中国智能驾驶市场规模增长至681亿元,同比增长39%。到2020年,行业分析中国智能驾驶市场规模已经突破了千亿元,而相关机构预测2022年中国智能驾驶市场规模将突破2000亿元。

随着市场规模的不断扩大,相关政策法规也陆续发布。2021年3月,十三届全国人大四次会议审议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,其中指出:发展自动驾驶和车路协同的出行服务;推广公路智能管理、交通信号联动、公交优先控制通行;建设智能铁路、智慧民航、智慧港口、数字航道、智慧停车场。

无人驾驶汽车是智慧出行服务的重要组成部分,也是推进智慧中国、数字中国和交通强国建设的重要载体,已经成为新一代汽车转型升级的重要突破口。虽然目前现有的无人驾驶技术还不能做到完全载客运行,但在封闭园区内由于其技术要求相对较低已经基本替代传统车辆模式。随着人工智能、大数据、物联网、云计算、5G等技术的不断深入发展,无人驾驶汽车的性能将会更加完善,无人驾驶技术的商业化也将会遵循着低速到高速、封闭到开放的路线阔步向前。

(作者系北部战区某部总工程师)

编辑:秦云

关键词:无人驾驶


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