无人驾驶汽车——从科幻到现实

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所属分类:百科知识2014年

长久以来,无人驾驶汽车一直是科幻小说描写的内容,也是人们对未来汽车的向往。2014年6月,谷歌公司的无人驾驶汽车率先亮相,预示着无人驾驶汽车时代即将到来,并将给人类生活和汽车行业带来巨大的变化。
  无人驾驶汽车也被称为自动驾驶汽车或智能汽车,其突出特点是能像人一样对外界的情况做出反应,即对所遇到的现实事物进行思考、判断,进而进行识别和处理,具有随机应变的本领。这种汽车在行驶过程中,既可以自动启动、加速,又可以刹车,还可以自动绕开道路上的障碍物,甚至在复杂多变的情况下能自动地选择最佳行车方案,指挥汽车正常顺利地行驶。
  无人驾驶汽车的发展史
  早在1940年,美国未来学家诺尔曼·格迪斯就曾这样预言:“你的孙辈将能通过一条新型高速公路在24小时内横穿整个大陆。他们乘坐的是一种全靠按钮操作而不需要人驾驶的新式汽车。”
  在格迪斯做出预言的50多年后,不需人驾驶的汽车终于变成了现实。那是在1997年,无人驾驶汽车在美国加利福尼亚的一条高速公路上进行了展示,8辆无人驾驶的汽车以时速105千米的速度保持了一个车身的车距行驶。10年后的2007年,有6辆无人驾驶汽车通过了美国国防部高级研究计划局的“城市挑战”计划,在城市道路上完全按照交通规则与其他车辆一起行驶。
  德国也是较早研制无人驾驶汽车的国家。20世纪90年代末期,德国在城市的街道上测试了一辆由电脑代替人驾驶的自动驾驶汽车。这辆汽车上装有18台各种仪器设备,其中包括袖珍电子摄像机、电子计算机高效图像实时处理器、可能危险预测和刹车自动控制系统以及自动控制的脚踩板和方向盘等,它们接收并判断道路上随时出现的各种情况,同时进行相应的选择。此外,还具有巧妙超车和临时改变行车路线的本领。该汽车已成功地自动行驶了1万多千米。
  继德国之后,法国于21世纪初研发出由电脑控制的自动驾驶汽车。车上除装有电脑外,还装有与电脑相连的视听终端、光盘驱动器、电脑键盘等,以便为电脑“驾驶员”提供所需信息。汽车的轮轴上装有传感器,可将有关数据传给车内电脑,由电脑进行操作控制。
  谷歌公司研发的没有方向盘的自动驾驶汽车,将无人驾驶汽车推向了一个新的高峰,彻底改变了传统汽车在人们心目中的印象。这种自动驾驶汽车没有方向盘、油门(加速)踏板和刹车等,因为它根本不需要这些东西。汽车能启动行驶,完全由车载软件和传感器来完成。车上设置两个有安全带的座位,有供乘员使用的“开动”和“停止”按钮,还有一个显示行车路线的屏幕。汽车由电池驱动,最高时速为40千米。
  无人驾驶汽车会开车的奥秘
  无人驾驶汽车之所以聪明智慧,能像人那样灵活自如地驾驶汽车,奥妙就在于它有着模仿人的“眼”“脑”“脚”装置。
  具体来说,在无人驾驶汽车的左前方,通常装有两部电子摄像机,这就是它的一双锐利的“眼睛”。与人的眼睛不同的是,它的两眼是上下排列的,相距50厘米。在汽车行驶时,这两部电子摄像机像人的双眼一样不断地扫描车前方的道路景物,形成实物影像。为何采用两部摄像机,是因为它和人眼睛看东西一样,一只眼睛难以分辨景物的远近,或区别不了平面和立体的影像。如果用一部摄像机,有时就会把树木、建筑物的阴影当成障碍物。用两部摄像机配合使用,就能在前后和上下两个方向上识别阴影的变化,从而准确地分清是阴影还是障碍物。无人驾驶汽车的“眼睛”通常能看清前方5~20米范围内的景物。它一般是把高度在10厘米以上的物体作为障碍物来处理的。在它的“眼睛”扫描过程中,如果前方有障碍物,就发出电信号。
  无人驾驶汽车的“脑”起什么作用呢?当汽车的“眼睛”获得有障碍物的信号后,就及时传送给它的“大脑”——微型计算机进行判断,即决定汽车是继续前进,还是停下来,是后退,还是绕行。这就要求电脑根据实际情况正确处理,并选择出最佳的实施方案。由于人们将预先估计到的各种可能出现的情况以及解决不同问题的最佳方案数据输送到电脑中,所以电脑只要相应地从所储存的方案中选择合适的就行了。
  无人驾驶汽车的“脚”,实际上就是控制汽车行驶的转向器、制动器等。它的“脚”是根据电脑下达的命令来操控汽车的。
  无人驾驶汽车与现在的普通汽车相比,具有独特的优势:首先,由于操控汽车的电脑反应时间更快,无人驾驶汽车所需的安全车距更短,因而可使高速公路的汽车通过量增加两倍。这将能够基本上消除道路拥堵,从而减少汽车废气排放量和碰撞风险以及对新建道路的需求,使无人驾驶汽车行驶更安全、更环保。第二,无人驾驶汽车无需人操作驾驶,因而开车不需要驾驶技术,更不需要考驾照。显然,这对于男女老幼甚至残疾人来说,只要会按按钮就能开动这种汽车, 使大多数人都能享受驾车的乐趣。第三,有了无人驾驶汽车就不需要停车场,因为没必要每个人都拥有一辆汽车,当你需要它时,它就像出租车一样随叫随到,这样既能节约宝贵的土地,又能有效地利用公路资源,使高速公路更有秩序、能源使用更有效率,还可以防止因醉酒或疲劳驾驶导致的交通事故。
  无人驾驶汽车的未来
  网络巨头谷歌公司跨行业打造的自动驾驶汽车犹如一石激起千层浪,世界几乎所有的大型汽车企业都相继跟进,研制各自的无人驾驶汽车。福特公司最近展出了一辆自动驾驶试验车型,并将利用这辆车开发先进的自动驾驶技术, 最终实现全自动驾驶。这款自动驾驶试验车型采用4个光探测和测距的红外感应器(传感器),用来对周边环境进行每秒250万次的扫描。感应器遇到70米内的任何物体都可反射红外线,并生成实时3D图像。
  与此同时,福特公司还与多所高等院校合作利用先进运算系统帮助汽车预测移动中的车辆和行人未来的位置;探索汽车如何进行自动化操作,让感应器看到障碍物周围的情况;开发更适用于自动驾驶车辆的人机交互界面,使自动驾驶技术的信息可清晰传达给驾驶人员,让驾驶人员能轻松接管控制功能。
  戴姆勒公司也公布了其研制的自动驾驶卡车的视频,这种卡车通过两边的横向雷达、前端的全频雷达和短程雷达,以及挡风玻璃下的前置摄像头建立车车通信,以确保卡车安全行驶。与此同时,该公司旗下的奔驰品牌还与机器人专家和语言学家合作,以便让自动驾驶汽车与路人、乘客透过手势等方式沟通,使自动驾驶汽车更完善和安全。这款自动驾驶卡车被命名为“2025未来卡车”,意味着它将于2025年正式投入运行。
  日本日产汽车公司也不示弱,未来几年内将推出自动驾驶汽车的自动变道技术和公路交通管理系统。日产公司推出的自动驾驶技术,是将日常的驾驶操作自动化,从而提升道路安全系数,改善驾驶环境。与其他自动驾驶汽车不同的是,具备自动驾驶功能的日产汽车在行驶过程中仍然可受驾驶者的掌控。预计到2016年底,该公司会将有关自动驾驶汽车的另两项新技术投入市场,其中一项为交通拥堵试行计划,该技术可让车辆在拥堵的路面上自动而安全地行驶。到2018年,将推出有关自动驾驶汽车的多车道控制技术,帮助车辆自动应对危险和更换车道。到2020年底之前,该公司还将推出路口自动化技术, 以便使车辆在驶过城市交叉路口时能自动控制,无需驾驶者操作。
  与谷歌同为网络巨擘的百度公司也玩起了这项热门“游戏”。百度于2014年初启动了自动驾驶汽车研发计划。它所研发的自动驾驶汽车更接近于一种辅助系统,即利用百度的位置和路况数据库中的信息来规划行驶路线,这与谷歌的全自动驾驶不同。具体来说,百度这款自动驾驶汽车具有雷达、照相机、全球卫星导航系统等电子设备,并安装了同步传感器。车主只要向导航系统输入目的地,汽车就可以自动行驶并到达所要求的地方。在行驶过程中,汽车会通过传感设备上传路况信息,在大量数据基础上进行实时定位分析,从而判断行驶方向和速度。
  由于世界各国的汽车企业和大公司都在争相研制无人驾驶汽车,因而其发展势不可挡。目前,专家对无人驾驶汽车未来的发展已列出了时间表,使人们看到了这种汽车未来的发展前景。例如美国专家预计,最晚到2030年,全球25%的汽车将实现自动驾驶,而且将售出约1.2亿辆这种汽车;到2040年,剩余的75%也将实现汽车驾驶自动化。
  【责任编辑】庞 云
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