唐山學(xué)院 張浩
國(guó)內(nèi)智能汽車(chē)行業(yè)起步較晚,目前仍然處于初級(jí)階段。我國(guó)智能汽車(chē)目前已經(jīng)出現(xiàn)較強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭。不僅僅是車(chē)企,具有智能研發(fā)實(shí)力的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也參與到人工智能汽車(chē)制造這場(chǎng)革命中。百度與吉利、奇瑞聯(lián)合推出互聯(lián)網(wǎng)造車(chē)計(jì)劃,并由百度提供互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)智能化。各互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與車(chē)企的聯(lián)合衍生出中國(guó)特有的互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)。比亞迪汽車(chē)與科大訊、阿里等互聯(lián)網(wǎng)公司合作推出比亞迪D++DiLink 智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)為人工智能汽車(chē)的量產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。近兩年,國(guó)內(nèi)人工智能汽車(chē)如雨后春筍迅速興起,但由于基礎(chǔ)薄弱,汽車(chē)內(nèi)的核心處理部件依賴(lài)英特爾、IBM、三星等外國(guó)企業(yè),所以我國(guó)人工智能汽車(chē)行業(yè)出現(xiàn)了多但不強(qiáng)的趨勢(shì)。在我國(guó)很多車(chē)企和互聯(lián)網(wǎng)新興造車(chē)也都在研發(fā)人工智能汽車(chē),但目前為止并沒(méi)有新的突破進(jìn)展,這也與相關(guān)部門(mén)的政策有一定關(guān)系。2017 年以后我國(guó)政府也開(kāi)始重視起人工智能,開(kāi)始大力投入并支持人工智能行業(yè),這一舉動(dòng)也加快了人工智能汽車(chē)的發(fā)展。
圖1 2019 年上海國(guó)際車(chē)展展出的智能汽車(chē)
伴隨著我國(guó)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略“中國(guó)制造2025”計(jì)劃的實(shí)施,我國(guó)人工智能汽車(chē)也在不斷地進(jìn)步,希望能引進(jìn)新的技術(shù),加速自主創(chuàng)新,相信我國(guó)智能汽車(chē)會(huì)越來(lái)越好。
歐美智能汽車(chē)起步較早,有良好的技術(shù)積累。但和國(guó)內(nèi)相同也是車(chē)企聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)制造智能汽車(chē)。美國(guó)谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)駕駛L4 級(jí)別的高度智能。Uber 網(wǎng)約車(chē)甚至已經(jīng)上路運(yùn)營(yíng),你可以用手機(jī)軟件預(yù)約無(wú)人駕駛的汽車(chē)將你送達(dá)目的地。特斯拉作為全球量產(chǎn)智能汽車(chē)的代表,不僅僅在電動(dòng)新能源方面有所突破,在智能方面也非常領(lǐng)先。可以說(shuō)特斯拉是唯一一個(gè)達(dá)到L3 級(jí)別的量產(chǎn)智能汽車(chē),自適應(yīng)巡航、車(chē)道偏離系統(tǒng)、特定條件下的自動(dòng)駕駛、自動(dòng)制動(dòng)在特斯拉汽車(chē)上也都有體現(xiàn)。在德國(guó),寶馬、奔馳公司也在加快它們智能汽車(chē)的量產(chǎn)步伐。寶馬提出了“ACES”規(guī)劃,將自動(dòng)駕駛、互聯(lián)、電動(dòng)或零排放、共享作為未來(lái)出行的四大重點(diǎn)。在自動(dòng)駕駛方面,它通過(guò)收購(gòu)Cruise Automation 研究Super Cruise 半自動(dòng)駕駛技術(shù)。另外通過(guò)升級(jí)ConnectDrive 系統(tǒng)增加更多互聯(lián)駕駛功能,推動(dòng)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展。
日韓方面人工智能汽車(chē)起步也比較早,并且發(fā)展速度極快。有超越歐美的趨勢(shì),日本的豐田、三菱等車(chē)企聯(lián)合松下、日立等電器公司來(lái)推出自己的智能化汽車(chē)。豐田汽車(chē)以ACC 自適應(yīng)巡航起家,并一步步邁向無(wú)人化智能汽車(chē),豐田公司作為日系車(chē)巨頭,雖然在過(guò)去幾年里反復(fù)強(qiáng)調(diào)其研發(fā)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的初衷不是追求完全自動(dòng)駕駛,而是在利于人們操控的基礎(chǔ)上,可以提高車(chē)輛行駛安全系數(shù)、減少車(chē)禍的新一代安全技術(shù),但在最近幾年不斷精進(jìn)自動(dòng)駕駛汽車(chē)技術(shù)的過(guò)程中,豐田還是在一步步向無(wú)人駕駛靠攏。日本也非常支持智能汽車(chē)的發(fā)展,憑借高水平的人才投入和良好的科技基礎(chǔ),日本的人工智能汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的非常迅速。
圖2 為東京豐田汽車(chē)博物館的可實(shí)現(xiàn)L3 級(jí)別智能駕駛的汽車(chē)和概念汽車(chē)
韓國(guó)人工智能汽車(chē)也不亞于日本,電子行業(yè)巨頭三星聯(lián)合現(xiàn)代起亞等韓企也在研發(fā)人工智能汽車(chē)。智能行業(yè)是韓國(guó)的強(qiáng)項(xiàng),三星這些年也在汽車(chē)領(lǐng)域頻頻發(fā)力。在2016 年,三星斥資80億美元收購(gòu)美國(guó)汽車(chē)零部件制造商Harman 國(guó)際工業(yè)公司。2017年5 月,三星獲得了韓國(guó)首家自動(dòng)駕駛汽車(chē)測(cè)試牌照
人工智能汽車(chē)的研發(fā)和量產(chǎn),依賴(lài)于全世界車(chē)企研發(fā)人員的共同努力,只有全球互相交流,各行業(yè)互相協(xié)作,在人工智能汽車(chē)上才能真正有所突破。
激光測(cè)距器:能夠及時(shí)準(zhǔn)確的繪制出周邊環(huán)境狀況,并轉(zhuǎn)換為3D 形式傳至車(chē)載電腦。
車(chē)載雷達(dá):車(chē)載雷達(dá)分為毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、矩陣?yán)走_(dá)。我們目前所研發(fā)的智能汽車(chē)一般采用毫米波雷達(dá),精度較高經(jīng)濟(jì)性好。每臺(tái)車(chē)至少裝有2 個(gè)雷達(dá)。通常情況下為8 探頭雷達(dá)。
微型傳感器:用來(lái)監(jiān)控車(chē)輛路線(xiàn)偏離情況,配合GPS 導(dǎo)航使用。
高速車(chē)載電腦(ECU):儲(chǔ)存和處理各感應(yīng)器傳來(lái)的信息,并將執(zhí)行指令發(fā)送至執(zhí)行單位,與普通車(chē)載電腦相比容量可達(dá)100GB 以上。并且可靠性更高。
高清攝像頭:用來(lái)偵查交通信號(hào)燈以及行人往來(lái)車(chē)輛等其他障礙物,也為行駛記錄動(dòng)態(tài)信息。
高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistant System,ADAS)功能。前方碰撞預(yù)警(Forward collision warning,F(xiàn)CW),泊車(chē)輔助(Park assist,PA),車(chē)道偏離預(yù)警(Lane departure warning,LDW),自動(dòng)泊車(chē)(Automatic parking,AP),盲點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)(Blind spot detection,BSD),全景可視系統(tǒng)(Surround viewsystems,SVS),前方碰撞輔助(Forward collision assist,F(xiàn)CA),瞌睡警示(Drowsiness alert),車(chē)道保持輔助(Lane departure assist,LKA)。
2.3.1 環(huán)境感知技術(shù)
通過(guò)車(chē)載傳感器對(duì)車(chē)輛周?chē)鷫木尺M(jìn)行感知,其中包括車(chē)輛自身信息、周邊環(huán)境與道路信息。列如:其他車(chē)輛行駛速度、位置確認(rèn)、行人動(dòng)態(tài)信息等等。同時(shí)可對(duì)自身車(chē)速、油量、轉(zhuǎn)向度、加速度等進(jìn)行感知。
2.3.2 定位導(dǎo)航技術(shù)
分為定位技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù),包括相對(duì)定位(如維度儀,里程表)、絕對(duì)定位GPS、組合定位。定位技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)基本基于網(wǎng)絡(luò)地圖??梢?jiàn)高精度網(wǎng)絡(luò)地圖在自動(dòng)駕駛中的重要作用。
2.3.3 路徑規(guī)劃技術(shù)
路徑規(guī)劃技術(shù)是為汽車(chē)實(shí)時(shí)提供駕駛路徑的技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)控制智能汽車(chē)可以為無(wú)人駕駛提供最優(yōu)的行車(chē)路徑??煽刂破?chē)躲避障礙物,指令轉(zhuǎn)向控制器等,路徑規(guī)劃技術(shù)可為汽車(chē)規(guī)劃全局路徑。
2.3.4 決策控制技術(shù)
決策控制技術(shù)是人工智能汽車(chē)的關(guān)鍵部分。它通過(guò)傳感器提供的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息,對(duì)車(chē)輛的各執(zhí)行元件進(jìn)行決策行為。決策技術(shù)具體還要參考汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)特征、行為特征動(dòng)力性、機(jī)械性能做出決策。較為合適的決策技術(shù)有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模糊控制等。決策控制系統(tǒng)可分化為反射式、反應(yīng)式和綜合式。
不同級(jí)別的人工智能汽車(chē)可實(shí)現(xiàn)的功能不同,這里我們分為初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)三個(gè)級(jí)別來(lái)說(shuō)明。
初級(jí):ABS 防抱死剎車(chē),EPS 電子車(chē)身穩(wěn)定(不同品牌名稱(chēng)不同也稱(chēng)作ESC,VSA 等),GPS 導(dǎo)航,自動(dòng)空調(diào),藍(lán)牙互聯(lián)等。
中級(jí):自動(dòng)泊車(chē),ACC 自適應(yīng)巡航,車(chē)道偏離預(yù)警,碰撞預(yù)警,半自動(dòng)無(wú)人駕駛等。
高級(jí):高度無(wú)人駕駛,路線(xiàn)自動(dòng)規(guī)劃,車(chē)聯(lián)網(wǎng),智能終端互聯(lián),生態(tài)互聯(lián)。
(1)傳感器成本高,導(dǎo)致人工智能汽車(chē)不能大規(guī)模量產(chǎn),傳感器的精度雖符合要求,但穩(wěn)定性還有很大的未知性,提高傳感器穩(wěn)定性降低成本是目前影響智能汽車(chē)發(fā)展的一大難題。
(2)系統(tǒng)不夠完善,不管是電腦系統(tǒng)存在的系統(tǒng)漏洞,還是汽車(chē)執(zhí)行系統(tǒng)出現(xiàn)的配合不完善的問(wèn)題,都一直在困擾著人工智能汽車(chē)的發(fā)展。在這方面還需要大量的路試數(shù)據(jù)去驗(yàn)證系統(tǒng)的完善性。
(3)最大的難題莫過(guò)于安全問(wèn)題,豐田杰路馳定速巡航事件2012、奔馳定速巡航事件、UBER 自動(dòng)駕駛死亡事件、特斯拉ModelS 自動(dòng)啟動(dòng)連撞五車(chē)。人工智能汽車(chē)的安全性目前還不能完全控制,無(wú)論汽車(chē)如何發(fā)展,它始終是服務(wù)于人類(lèi)的,如果不能提供安全保障,一切科技都毫無(wú)意義。
(4)政策難題,我國(guó)還未允許高度無(wú)人駕駛汽車(chē)上路載客行駛,雖然在上海靜安區(qū)開(kāi)放了兩條無(wú)人駕駛汽車(chē)測(cè)試道路。希望科技日益完善,相關(guān)部門(mén)也開(kāi)放政策。
人工智能汽車(chē),已經(jīng)成為了可與芯片半導(dǎo)體行業(yè)并駕齊驅(qū)的重要發(fā)展行業(yè),在未來(lái)人工智能在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景,必然是自動(dòng)駕駛。汽車(chē)要想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛,感知、決策與控制三大系統(tǒng)缺一不可。其中,首要解決的便是圖像識(shí)別能力,而傳感器的“智能”水平很大程度上決定了自動(dòng)駕駛汽車(chē)在復(fù)雜路況上的可靠度,因此深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用便成為了關(guān)鍵所在。