这所大学研制了中国首辆自动驾驶汽车,但这还不是全部

  • 发表于: 2016/07/15 10:38:52 来源:车云网

国防科学技术大学希望借助军事院校自动驾驶技术的先期积累,让国内汽车产业与国外同行站在同一竞争水平。

假如对我国自动驾驶的研究追根溯源,你一定绕不开国防科学技术大学。这所位于湖南长沙的军事院校,拥有国内先进的智能化技术,中国第一辆自动驾驶汽车就诞生于此。 

因为军事院校的神秘与行事低调,自动驾驶研究团队在近几年来,很少接受媒体的公开采访。网络和报端的蛛丝马迹,可以粗略还原出这个院校团队的研究历程。

国内第一辆自动驾驶汽车 

早在1987年,国防科学技术大学就研制出了一辆自动驾驶小车。这辆小车外形上酷似行李拉杆箱,虽然和常规意义上的汽车还差了不少距离,但代表了国防科学技术大学在自动驾驶方面的技术突破,也为第一辆自动驾驶汽车的诞生埋下了伏笔。

基于红旗CA7460平台打造的自动驾驶轿车基于红旗CA7460平台打造的自动驾驶轿车

16年技术积累,国内首款自动驾驶汽车诞生。2003年,国防科学技术大学与一汽集团的合作,基于红旗CA7460平台打造出一辆自动驾驶轿车。这辆车在正常交通状况的高速公路上,最高稳定自主驾驶速度可以达到130km/h,最高峰值自动驾驶速度为170km/h,比较大的突破在于,在功能上实现了自动超车

第二代自动驾驶汽车红旗HQ3第二代自动驾驶汽车红旗HQ3

3年后面世的第二代自动驾驶红旗HQ3,已经具备了自适应巡航,车道线跟踪,碰撞报警等多项技术。与第一代相比,在硬件系统小型化、控制精度和稳定性等方面都有明显提高。相关论文介绍,研究人员通过将自动驾驶系统的控制系统与车体网络互联,与原车驾驶系统进行了很好融合,实现了部件小型化,被视为一大突破

一次跨省高速公路穿行,让这辆红旗HQ3在2011年获得了大量关注。车在自动驾驶状态下,完成了从长沙到武汉总计286公里的高速公路实验。系统设定最高时速110km/h,全程自动驾驶平均速度为85km/h。完成整段旅程时,人工干预约里程为2240米,不到总自主驾驶里程的1%。

媒体上对于每次人工介入的原因,有详细记载: 

超车67次,途遇复杂天气(雾,降雨),人工干预10次 。其中,传感器误报3次,人工干预距离约180米;途中遇到修路4次,人工干预约510米;其他车辆违规行驶带来安全危险1次(被大客车超近距离抢道),人工干预至危险解除约150米;进入巴陵休息区和羊楼司收费站时,人工干预约1300米。

总计3小时22分的旅程中,经历了包括其它车辆超速行驶和违规超车、车道线模糊、部分路段雨、雾天气等在内的复杂路况。总计3小时22分的旅程中,经历了包括其它车辆超速行驶和违规超车、车道线模糊、部分路段雨、雾天气等在内的复杂路况。

值得注意的是,2003年第一代自动驾驶汽车的基础上,研究人员用7年时间让HQ3实现了自动汇入车流的功能。在一次公开的演讲报道中,研究人员提到了一些细节:比如考虑如何在两辆车以190km/h的速度高速行驶,让自动驾驶汽车汇入其中。当前车快,后车慢,自动驾驶汽车应该如何加入车流。整个过程没有使用GPS 等导航设备,完全靠自身配备的感知-决策-控制系统来完成。

从平台搭建升级到进入高速公路自动驾驶,到实现超车和自动汇入车流,种种研究资料来看,国防科技大学在2011年的那次穿行,与目前不少企业发起的自动驾驶高速公路测试相比,已经远远拉开了距离。 

普及全自动驾驶的冷思考

作为国内第一个吃螃蟹的人,国防科学技术自动驾驶汽车团队关于自动驾驶汽车的发展显得十分冷静。在他们看来,现阶段自动驾驶汽车不必驶入所有路况

原因之一在于,目前自动驾驶系统并不是样样都比人类强。比如自动驾驶汽车在定量测量上,明显要优于人类。而且机器本身不会疲劳走神,系统一旦搭建完成,也就确定了驾驶水平,不像人类那样需要从新人慢慢晋级到老手。

而一个具备驾驶技能的人类驾驶员,在面对复杂环境时的环境理解,是要强于目前机器水平的。和自动驾驶系统相比,人更容易理解复杂路况下,不同交通个体的运动意图。可以说在定性和定量等众多方面,人和机器存在互补。

原因之二,目前有很多复杂环境,自动驾驶汽车还不能很好应对。在一些自动驾驶汽车驾轻就熟的结构化道路,把驾驶权交给汽车确实更加安全、省力。最典型的就是自动驾驶汽车非常适合长期在高速公路上长途跋涉货运的司机,自动驾驶汽车编队后匀速行驶可以明显减少油耗。

研究人员认为,在结构化城市道路上,完全自主的自动驾驶汽车还需要进一步增加传感器或者加入智能交通系统调度来保证可靠性。如果在行人无规则运动和交通复杂的非结构道路,目前的结合车联网通讯的自动驾驶系统还难以胜任,如果不巧遇到恶劣天气等交通状态,难度会更大。

他们更加倡导“人车协同”。根据环境路况的复杂程度和目前自动驾驶的技术水平,车辆在不同场景应该使用不同的驾驶模式。

特定高速公路和城市主干道可以设置为自动驾驶车道,强制车辆自动驾驶,并统一调度规划,允许自动驾驶汽组成车队行驶;其他城市路段或其他高等级公路,允许但不强制自动驾驶,不调度汇编车队,每辆车由驾驶员自己负责;对于复杂路段、非结构化道路,或在恶劣天气发生时,则严格控制启用自动驾驶。

这种发展模式不用在技术抵达最终阶段前漫长等待,而是理智鼓励自动驾驶技术渐进深入。而且单从自动驾驶汽车的立场讨论自动驾驶,难免狭隘。把自动驾驶汽车放到整个交通系统,可以用技术互补和场景限制的手段,进一步加强自动驾驶汽车行车的安全与环保特性。

发展自动驾驶是自主品牌的赶超机会

军事院校背景,并没有妨碍学校将技术向民用产品转移。除了上述与第一汽车集团合作的自动驾驶平台之外,自06、07年起,国防科学技术大学就开始与一些国内自主品牌合作,将成熟的研究成果产品化,其中包括了主动安全、辅助驾驶、自主泊车等功能。

13年的一篇公开论文中,对这三项成果进行了简单的介绍。

其中车道偏离预警功能,利用了前视摄像头检测车道线,然后建立车辆行驶规律模型和车辆的运行趋势模型,结合驾驶员的操纵动作,判断是否为车道偏离,并且在车道偏离时给出声音和图像预警。

 

而人脸识别系统也运用了计算机视觉,整个系统被整合到行车记录仪中,当驾驶员人脸在摄像头检测范围时,就可以识别出驾驶员身份。这项技术可以记录驾驶员实际驾驶时间。

 

此外,当时产品化的自动泊车系统可以做到驾驶员零干预。系统可以检测到停车位后会通知驾驶者,在驾驶者按下自动泊车按钮后,车就会根据自己的位置和周围在停车辆的位置或者地面标线,控制车速和方向,使车安全入位,整个过程不需要驾驶员的任何干预。 

这些功能现在看来,已经是见诸报端的常规技术。但是如果将背景定位于10年前,没有人会否认研究的前瞻性。

国防科学技术大学在自动驾驶领域的积累,让他们对国内外自动驾驶技术看得更加明晰。在他们看来,国外自动驾驶研究确实比中国早,也确实比中国投入多。但是国内拥有的技术并不比国外差,目前高校层面的自动车技术与国外基本处于同一水平,主要差距在产业化部分。

团队认为,自动驾驶带来的这一波变革,国内汽车行业遇到了一次提高自主品牌市场占有率和总利润的绝佳机会。他们在自动驾驶技术军转民的认识上,透露着责任感,希望借助军事院校自动驾驶技术的先期积累,让国内汽车产业与国外同行站在同一竞争水平。


附:国防科学技术大学自动驾驶研究时间轴

1987年,国防科学技术大学制造出了自动驾驶小车,应该是国内第一辆自动驾驶汽车。

2000年,与一汽集团合作,研究红旗轿车自动驾驶系统,在长沙郊区实验。基于BJ2020改造的自动驾驶汽车,以75.6 km/h速度完成了高速公路车道跟踪实验。

2003年,一汽集团合作,研究基于红旗CA7460平台的自动驾驶轿车。在正常交通状况的高速公路上,最高稳定自主驾驶速度为130km/h,最高峰值自动驾驶速度为170km/h,实现自动超车功能。

2006年,一汽集团合作,研制出第二代自动驾驶红旗HQ3。第二代自动驾驶汽车在在硬件系统小型化、控制精度和稳定性等方面有明显提高。

2011年,在国家自然科学基金“视听觉信息的认知计算”重大研究计划支持下,其自主研制的红旗HQ3自动驾驶汽车,进行了从长沙到武汉286公里高速路自动驾驶实验。

主要参考资料

  1. 《智能交通与无人驾驶技术应用》,来源:中国智能交通协会,http://www.itschina.org/article.asp?articleid=1902。

  2. 《   智能交通条件下车辆自主驾驶技术展望》,来源:《中国科学基金》2016年02期,http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-ZKJJ201602004.htm。

  3. 《国防科大贺汉根:中国无人驾驶技术落后美国5-10年》,来源:车云网,http://www.cheyun.com/content/2799。

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