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作者李柏[等]著
出版社中国铁道出版社有限公司
ISBN9787113282523
出版时间2021-11
装帧平装
开本16开
定价88元
货号11314461
上书时间2024-08-29
自动驾驶汽车是指搭载先进车载传感器、控制器、执行器等装置,具备复杂环境感知、智能决策、精准控制等功能,最终有望替代人类驾驶操作的新一代地面轮式运载工具。本章将对自动驾驶产业、技术的发展状况进行回顾。
1.1自动驾驶系统的研发意义
自动驾驶汽车属于轮式机器人范畴,机器人的工作表现不会受到主观因素(如疲劳、情绪波动)影响,因此研发自动驾驶汽车的直接动机是避免由驾驶员主观失误造成的交通事故。
除主观表现波动外,人类驾驶员在感知环境态势、决策行驶行为、沟通协调行驶意图等方面具有客观上的能力缺陷。例如,高精度地图对行车场景标注了海量信息,人类不具备从海量信息中快速索引并理解的能力;在紧急事故中,驾驶员急中生智的操作行为依赖其认知水平、自身经验甚至是趋利避害的本能,这些因素都不足以彻底避免事故发生;基于灯光/鸣笛的交互操作只能与外界进行简单的意图沟通,导致充分协同的行驶行为难以实现。因此,除非以竞技或娱乐为目的,人类并不完全胜任车辆驾驶这一高风险活动,并将随着信息化时代的发展而逐步变得更不胜任。
从长远来看,使用自动驾驶系统替代人类驾驶员将为社会带来以下变革机遇:
第一,自动驾驶技术有助于建立全新的交通秩序。现有交通信号标志包含冗余与保守设计,它们旨在克服人类客观能力上的不足与差异。实现运载工具驾驶的无人化意味着绝大多数现有交通标志(防护栏、停驻标志、振动减速带、信号灯、车辆尾灯等)将被先进的车载/路侧/云端信息化设备取代,使得城市道路实质上形成封闭区域,地面交通最终有望如地下轨道交通一样顺畅。
第二,自动驾驶技术将颠覆现有的车辆所有权模式。一项全球范围内的理论估算显示,即使在城市道路通行能力趋于极限饱和的状况下,道路中行驶的车辆仅占车辆总数的12%,这意味着每时每刻至少存在88%的闲置车辆;平均每一辆汽车在其有效使用年限内有高达95%的时间处于停泊状态[21:人类为存放、养护这些闲置车辆而消耗了大量资源。在成熟的自动驾驶技术支持下,乘客可对车辆“召之即来,挥之即去”,即只需购买乘车里程服务而无须购买交通工具本身。在自动驾驶意义下设置车辆共享所有权模式将使得车辆需求量与保有量近似相等,从而节约大量的自然及社会资源。
第三,自动驾驶技术可带动产业发展,促进人类文明进步。自动驾驶车辆的研发与制造过程涉及现代工程科学、基础自然科学以及信息学科中几乎所有前沿技术,可以为各相关学科、各上下游产业的持续创新发展提供动力。此外,车辆是公民日常广泛接触的交通工具,也是典型室外临时活动空间[3],自动驾驶技术能够使得乘客近距离感受到现代科技文明的美好,树立崇尚科学、热爱科学的价值观。
综上所述,自动驾驶技术的发展在改善人民生活条件、提高社会生产力以及提升社会文明程度等方面具有意义。
1.2自动驾驶系统的研发现状
现代自动驾驶理念最早出现在1939年举办的世界博览会上,美国通用汽车公司展示了车辆在轨道化公路上高速自主行驶的畅想[4]。自动驾驶汽车的实际研究可追溯到20世纪50年代初,美国Barrett Electronies公司研制出一种具备自动导航功能的车载系统[5]。1979年,一辆装备有摄像机、信号处理系统及控制系统的智能车在日本研制成功,其测试速度达到30km/h6],该车是首款具有自动驾驶设计意图的小型轮式车辆。20世纪80年代初,自动驾驶理念逐渐引起了各国研发机构和汽车厂商的关注,自动驾驶技术随后开始在一些发达国家进入蓬勃发展的阶段。
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