5G时代的无人驾驶,将重新定义道路

当技术同人类命运相连时,将展现革命性意义,5G时代滚滚而来,无人驾驶能否落地现实?新的道路是什么道路,新的颠覆是什么颠覆。

投稿来源:陈根

技术只有同人类命运紧密相连时,才能展现技术的革命性意义。在5G时代以前,交通工具的发展经历了几大阶段。从最原始的人的双脚,到被人类驯化的马、驴以及马车、牛车等,同时,轿子与畜力工具长期并存。再往后,随着蒸汽机出现,汽车、火车代替了原始的交通工具。

现代文明的飞速发展,使人类上天下海也变得司空见惯。随着5G的推广,关于5G的应用也越来越多地进入我们的视野,5G给交通领域带来的巨大变革,无人驾驶绝对是关键的一环。

无人驾驶可以说是科幻小说和电影的经典场景,是紧贴大地和生活的顶级技术工程,“艰难”和“颠覆”是无人驾驶无法逃避的两个命题。那么,5G能否催生无人驾驶技术的成熟?无人驾驶实践落地还需要跨越哪些山海障碍?新时代的颠覆将要来了吗?

无人驾驶技术回溯

时间重回1925年8月,人类历史上第一辆无人驾驶汽车正式亮相。这辆名为American Wonder(美国奇迹)的汽车驾驶座上确实没有人,方向盘、离合器、制动器等部件也是“随机应变”的。

而在车后,工程师Francis P. Houdina(弗朗西斯· P.霍迪尼)坐在另一辆车上靠发射无线电波操控前车。他们穿过纽约拥挤的交通,从百老汇一直开到第五大道。这场几乎可以被看作是“超大型遥控”的实验,带着对无人驾驶车机械化的理解,今天依旧不被业界普遍承认。

1939年,摩天大楼开始在美国的土地上不断出现。“大萧条”后逐渐恢复信心的人们怀揣着对未来的美好愿景。在这一年的纽约世界博览会上,通用汽车搭建的Futurama(未来世界)展馆前排起了长龙,人群争相涌入,希望一探“未来”的模样。

设计师Norman Bel Geddes(诺曼·贝尔·格迪斯)在自己1940年出版的《Magic Motorways》(神奇的高速公路)一书中进一步解释:人类应该从驾驶中脱离出来。美国高速公路都会配有类似火车轨的东西,为汽车提供自动驾驶系统。汽车开上高速后就会按照一定的轨迹和程序行进,驶出高速后再恢复到人类驾驶。对这一设想,他给出的时间表是1960年。

也许是理想比较丰满,现实相对骨感,20世纪50年代,当研究人员开始按照设想进行实验,才认清了困难。但在这之后,实现无人驾驶的技术探索在各处展开。

1966年,智能导航第一次出现在美国斯坦福大学研究所里,SRI人工智能研究中心研发的Shakey是一个有车轮结构的机器人。在它身上,内置了传感器和软件系统,开创了自动导航功能的先河。

1977年,日本的筑波工程研究实验室开发出了第一个基于摄像头来检测前方标记或者导航信息的自动驾驶汽车。这意味着,人们开始从“视觉”角度思考无人车的前景。导航与视觉一起,让“地面轨道派”寿终正寝。

1989年,美国卡内基梅隆大学率先使用神经网络来引导自动驾驶汽车,即便那辆行驶在匹兹堡的翻新军用急救车的服务器有冰箱这么大,且运算能力只有Apple Watch(苹果智能手表)的1/10。但从原理上来看,这项技术和今天无人车控制策略一脉相承。

和全球的发展节奏相近,从20世纪80年代起,我国也开始了针对智能移动装置的研究,起始项目同样源于军用。1980年国家立项了“遥控驾驶的防核化侦察车”项目,哈尔滨工业大学、沈阳自动化研究所和国防科技大学三家单位参与了该项目的研究制造。20世纪90年代初,中国也研制出了第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。

5G带来颠覆

无人驾驶的普及,永远离不开动机和技术这两个关键因素。

动机问题也就是需求问题,随着市场对汽车安全和智能化的要求越来越高,越来越多的企业与科研机构也参与到这个领域。国外著名汽车企业及IT行业巨头谷歌都竞相着手研发无人驾驶汽车技术,研发进程十分迅速, 不少研发车型已接近量产。

在美国及欧洲,允许正在开发的自动驾驶车上路行驶正成为一种普遍现象。美国内华达、加利福尼亚、佛罗里达及密歇根州为谷歌、奥迪等正在开发的无人驾驶车发放了公路试验牌照,谷歌无人驾驶汽车已经行驶超过80万km,实现了零事故。欧洲方面,德国向宝马发放了许可证,西班牙也允许无人驾驶汽车上路行驶。

2009年,谷歌在DARPA的支持下开始了自己的无人驾驶汽车项目研发。2014年12月,谷歌对外发布了完全自主设计的无人驾驶汽车。外观构造已经与传统汽车截然不同,取消了方向盘与刹车。2015年,这辆原型车已经可以上路测试,乘客只要坐在车中,就可以“坐等”车辆开动。截至2016年10月,这辆许多人用“萌”来形容的白色小车,已经进行了超过320万公里的公共道路测试,相当于人类司机300年的开车经验。

无人驾驶的技术问题也将随着5G的到来而变得可以解决。简单来说,自动驾驶汽车的操作原理,就是在汽车外壳上,分布大量的传感器,比如短距离雷达、红外探测和摄像头等。这些传感器探测到的所有信息,都会传送到控制无人驾驶的中央系统,系统分析探测器收集到的信息,再结合GPS高精地图,实现自动驾驶。

但4G移动网络的传输速率,就不足以支撑无人驾驶在汽车高速行驶的情况下,及时处理传感器捕捉到的路况信息,从而引发事故。

2016年1月,特斯拉自动驾驶汽车的第一起事故就被证明在中国发生,在行车记录中,这辆具有自动驾驶系统的汽车,面对前方明显的清扫车,没有减速迹象,导致追尾。

同年5月,特斯拉在美国发生另一起无人驾驶交通事故,在强烈的日照下,自动驾驶系统未能识别到前方横穿而过的一辆白色集装箱货车,没有及时刹车,而货车车主也违背了操作规范,双手离开了方向盘,撞击致使车主丧生。

而5G通过引入网络切片、移动边缘计算两大新技术,5G网络提供了更高的传输速率、精准低时延控制和精准定位,可以大大提高无人驾驶技术的信息收集回传效率,从而实现车载与路侧感知的信息融合,这降低了车载系统的计算复杂度,并有效解决了车车、车路协同问题。

尽管目前无人驾驶汽车还没有达到大批商用的阶段,但作为新事物,必然面对诸多现实难题:无人车的法律法规、自动驾驶汽车监管、事故时的责任界定等问题可以说就近在眼前。汽车文明是现代工业文明的化身,无人车归根结底也将服务于人,我们也相信,在不久的将来,无人车所面临的困境将得到现实的解决。

道路被重新定义

在城市化进程中,交通是经济社会发展的命脉。如今,我们的交通方式相比从前已经发生了巨大的变化。无论是出行方式的多样性,还是出行的便捷度、舒适度、安全性,都得到了全方位的提升。但我们依旧面对道路拥堵、停车困难、交通事故频发等诸多问题。

交通系统具有时变、非线性、不连续、不可测、不可控的特点。在过去缺少数据的情况下,人们在“乌托邦”的状态下研究城市道路交通。但随着即时通信、物联网、大数据等技术的发展,数据采集全覆盖、解构交通出行逐渐成为了可能,一场交通系统的革命已经到来。

智能交通协同发展将成为一种趋势,车辆的自主控制能力不断提高,完全自动驾驶最终将实现,进而改变人车关系,将人从驾驶中解放出来,为人在车内进行信息消费提供前提条件。

车辆将成为网络中的信息节点,与外界进行大量的数据交换,进而改变车与人、环境的交互模式,实时感知周围的信息,衍生更多形态的信息消费。

未来,随着自动驾驶的普及,大部分人不再需要购买一辆属于自己的汽车,出行可以作为一项按需提供的服务,将道路、汽车等资源充分进行共享,从而提高社会的整体运行效率。

这些基于5G的智能网联汽车的发展,使得人们的出行行为将发生极大的改变。在双手可以从方向盘解放出来之后,随之一同解放出来的时间为娱乐、信息、办公、传媒等应用打开了巨大的服务内容市场。这些新型应用场景将产生足以重塑整个汽车产业、颠覆汽车所有权和流动性等现有概念的力量。

道路将被重新定义,未来的道路将是智能化的数码道路,每一平方米的道路都会被编码,用有源射频识别技术(RFID)和无源射频识别技术(RFID)来发射信号,智能交通控制中心和汽车都可以读取到这些信号包含的信息,而且通过RFID可以对地下道路、停车场进行精确的定位。

在美国、欧洲与日本相继出台了无人驾驶道路测试的政府标准文件后,我们国家也在2018年颁布了国家级的无人驾驶路测管理规定。而在 2017 年底与 2018 年初,北京与上海就分别颁布了两份路测指导文件,旨在加快无人驾驶的研发与商业化落地进程。虽然这两份文件无论从完整度还是专业性来看,都与国外规范有一定差距,但至少让我们看到了从政府管理层面到企业创新层面都在积极的探索。

而2018年4月份工信部与公安部及交通运输部联合颁布的《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》,对测试车辆标准、驾驶安全员标准、路测申请流程、测试规范与事故处理做了详细的「定义」。国内哪个地区的无人驾驶技术公司与智能汽车品牌进行路测,都要严格遵循这套具体标准。而这些数据与经验的累积,将为后续无人驾驶汽车的真正上路提供更科学的管理方式与标准。

依据科学技术发展的趋势,未来的道路交通系统必然会打破传统思维,侧重体现出人类的感应能力,车辆智能化和自动化是最基本的要求,因交通事故导致的人员伤亡事件将很难见到,路网的交通承载能力也会大幅优化与提升。当然,这一切得以实现的基础,是必须确保通信技术高速、稳定和可靠。

届时,更为先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算技术会得到最大限度的集成和应用,人、车、路之间的关系会提升到新的阶段,新时代的交通将具备实时、准确、高效、安全、节能等显著特点,智能交通系统必将掀起一场技术性的革命。

现代文明的飞速发展,使我们上天下海也变得司空见惯。可以说,5G再给了我们一个新平台,我们也将制定新战略,我们甚至面对新机遇。

这个时代依旧等着我们去征服,去挑战,我们翻过了更多的观念和技术的大山才走到了今天,车辙所及,是自交通工具诞生以来的社会秩序,如今,一场新的颠覆即将到来,新的秩序将被我们定义。

 

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