2018年01月03日 | 一文看懂无人驾驶

无人驾驶这一词，似乎跟物联网、人工智能这样的词共同成为2017年度热搜词。放在几年前，你可能会觉得无人驾驶只会出现在美国科幻电影里面，尤其是存在于漫威钢铁侠这一类的花花公子天才科学家的座驾里。

是的，你没猜错，漫威钢铁侠的座驾：奥迪R8，的确拥有无人驾驶模块，而敢把这些用于科幻电影的车直接搬上台面，作为以科技感标榜自己的奥迪，这次又拿出了什么黑科技?首先，在讲奥迪的超跑R8e-tron之前，先来说说什么是无人驾驶。

无人驾驶，即无需通过驾驶者进行干预便可独自由计算机完成正常、安全形行驶的一整套系统，其特点简单而言是安全稳定以及能进行自动泊车功能。而无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。是集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。尤其是在公共轨道交通，能够更加智能科学的安排发车班次以及节省人力成本，使得乘客获得更高效的出行体验。

说得轻松，无人驾驶这一概念，Google从2009年就开始着手接触，到现在已经有8个年头了，但8年的技术累计仍无法将其推向商用，可见自动驾驶技术的研发并不简单。自动驾驶是一个庞大的工程，集众多硬件、软件于一体。下面先来说说需要用到的硬件：汽车、控制器、CAN卡、GPS+惯性测量单位、感知传感器。其中汽车作为自动驾驶系统的载体，自然不可或缺。但是汽车的选择也有讲究，尽量选择混动或者纯电动的车型，除了自动驾驶系统需要耗费大量的电力以外，发动机的底层控制算法相比于电机复杂太多，与其花精力研究调试底层，不如直接研制更高层的电机算法。而控制器，其目的是控制各个单元的运行也是同样不可或缺的。CAN卡是控制器与汽车底盘的“交流”所要用到的语言。而CAN卡则可以简单的理解为底盘与控制器的“调制解调器。”简单而言就是底盘的任何状况需要通过CAN卡解析给控制器，从而让控制器通过传感器收集来的信息对车辆进行调整。全球定位系统和惯性测量单元则是让无人驾驶系统能够进行车辆精确的定位，而惯性测量单元则是能够提供角加速度，横摆角速度等这些物理信息。这些信息都有助于无人驾驶系统更好的决策和控制车辆。感知传感器，相信大家在一些高端旗舰车型上也见过，就是无数的摄像头、红外感知器、激光传感器、雷达等。其目的就好像人的眼睛，搜集相关信息，有利于大脑对当前环境的决策。

（图为奥迪无人驾驶系统的“CAN卡”）

而软件方面则是以感知、融合、决策、控制为主，每个维度都需要编写代码，去实现信息的转换。由于过于复杂在此就不过多撰述。

了解了自动驾驶系统的基本原理，接下来讲讲自动驾驶的层级划分，是的，自动驾驶也分级。总共分为六级。是由国际汽车工程师学会(SAEInternational)于2014年发布了自动驾驶的六级分类体系。

（图为SAE的分类标准）

在SAE的分类标准中，日常绝大多数的汽车都属于第0级到第1级之间。碰撞警告属于第0级;自动防碰撞、定速巡航属于第1级的辅助驾驶，自动泊车功能介于第1级和第2级之间，特斯拉公司正在销售的Autopilot辅助驾驶技术属于第2级技术。在第二级和第三级之间，存在相当大的跨度，在第0级到第2级之间，驾驶员需要时刻观察路况，但在第三级里面监控路况的任务由自动驾驶系统来完成。这个差别无疑是巨大的。当然到了第三级里面，人类就不是说可以在车里睡觉，上网，看电影，根据SAE的要求，即使在第三级里面，驾驶员也需要也应该随时做好准备，以回应系统无法作出判断的请求。

即使事前有警告，但在谷歌做的实验中，仍然会有驾驶者在第二或者第三阶段因为无人驾驶系统表现良好而完全将控制权交给系统，自己则做起自己的事来。所以从长远来看，第四乃至第五才具备商用的条件，有广阔的发展前景。

说起无人驾驶，人们想到的问题就是“是否安全”。毫无疑问，Google的Waymo自动驾驶系统已经发展相对成熟，无限接近商用。但纠结的不是技术问题，而是伦理道德以及政策、社会以及法律层面的考虑。

首先，伦理道德方面，因为人类站在自己的道德点去看待无人驾驶，即认为无人驾驶如果造成人员死亡，即使数量在同样条件下是少于因人类自己造成的死亡，也是不可接受的。而无人驾驶技术即使发展的再好，也有因为某些不可控因素(极其恶劣的路面环境、机器从未学习过的特定场景)造成的人员伤亡，有时候甚至是致命的。唯一合理的解决办法就是尽可能的降低因无人驾驶造成意外的几率，比如100次无人驾驶中只出现1次意外，相比于人类100次驾驶中出现5次意外而言，也许更能让人接受。

其次是法律方面，因为现行的法律框架都是以人类作为驾驶员来制定的，没有考虑到无人驾驶方面出现的纠纷，而道路设计、路况、保险政策等也是基于人类作为唯一驾驶者来制定的，如果想让无人驾驶技术普及，相应的法律法规和政策也要跟上步伐才行。

最后也是最现实的理由，那就是对传统行业的冲击，不需要人开车了，就意味着有人要失业。先不说网约车和出租车司机的生存状况，单单拿卡车、货车司机而言，无论是美国还是中国，货车司机这样的群体是庞大的，现如今也是不可或缺的，维持现如今物流以及货物的流通，全靠卡车司机。这数量的庞大，想要普及无人驾驶货车，难度也是可想而知的。

而对于中国而言，相较于欧美其他国家，在普及无人驾驶方面，有着一定的优势。首先，中国处于交通网络快速发展的阶段，中国比其他国家都容易从道路建设的角度入手，为自动驾驶汽车配备专用的路面、交通标志甚至制定有针对性的交通法规。这可以弥补自动驾驶技术本身的许多缺陷，将自动驾驶技术发生事故的风险大幅降低。其实，中国在发展高新技术方面的阻力没有欧美国家的大，集中力量办大事也是中国发展的特点之一。全世界最快、最长的高速铁路仅在几年的时间便可建成就是最好的证明。而对于中国现在较差的交通状况，几乎大部分都是由人为因素造成的，各种乱停车，不按规则行车，随意变道等。同时酒后驾车、疲劳驾驶在中国也有较高的致死率。自动驾驶系统的应用，对于改善中国交通状况，减少人为交通事故的意义非常重大。总之，在推动和普及无人驾驶方面，中国扮演着重要的角色。