无人驾驶汽车研究综述与发展展望

摘 要：文章介绍了目前无人驾驶汽车的研究成果，简述了无人驾驶汽车的可靠性，分析了无人驾驶汽车面临的问题及可能的解决途径。基于这些现状，展望了无人驾驶汽车的未来发展方向。

关键词：无人驾驶汽车；可靠性；综述；展望

引言

近年来，互联网技术的迅速发展给汽车制造工业带来了革命性变化的机会。与此同时，汽车智能化技术正逐步得到广泛应用，这项技术简化了汽车的驾驶操作并提高了行驶安全性。而其中最典型也是最热门的未来应用就是无人驾驶汽车[1]。

无人驾驶汽车，是可以通过计算机系统设置进而实现无人驾驶的新型智能化汽车[2]。无人驾驶汽车是人工智能技术、雷达、数学计算、监控设备与北斗导航系统协作实现的，它受计算机系统的控制，实现无人驾驶。目前，无人驾驶技术还停留在研发和实验中，尚未被批准用作商业用途和用作私家车[3]。

据有关数据显示，在意外事故中，以车祸占首位，占意外死亡总数的50%以上。仅以汽车交通事故为例，全世界因交通事故而死亡的人数已超过3000万人，多于世界大战死亡人数。基于高科技研究的无人驾驶汽车，无论在其安全性还是可靠性方面，都极具发展潜力。因此，无人驾驶汽车的研究与发展是降低车祸发生率、保障人民生命安全的重要任务[4]。

1 无人驾驶技术的研究成果

1.1 国外无人驾驶技术的研究成果

二十世纪五十年代起，英美等发达国家就开始涉及无人驾驶汽车领域的研究，并在某些方面取得了很大进展。1950年，世界上第一台自主导航汽车由贝瑞特电子公司在美国研制成功，实现了在设定路线上行驶。1987年，奔驰公司投资赞助了慕尼黑国防大学实验室，独立设计了VaMoRs智能车，车速最高达到96KM/h。1994年，欧洲研制的VaMP和VITA-2机器人车辆在巴黎进行了测试，并在多车道高速公路上行驶了1000多公里，其中车速最高时达到130KM/h，并能自主完成跟踪行驶[5]。2005年，在美国国防部主办的无人车挑战赛上，斯坦福大学的选手们改装的大众途锐多功能车经过7个半小时的长途车程到达终点，完成了全程障碍赛[6]。2010年，Google设计制造的无人驾驶汽车进行并通过了主要城市道路的驾驶测试，确定具有完备的感知能力和高水平的人工智能[7]。2014年，Code Conference 科技大会上，Google的新产品无人驾驶汽车亮相，和一般的汽车不同，Google 无人驾驶汽车没有方向盘和刹车[8]。美国、德国、日本等发达国家和欧洲由于对无人驾驶技术的研究起步早，对无人驾驶技术的掌握和对无人驾驶汽车的研发与生产更成熟和可靠。

1.2 国内无人驾驶技术的研究成果

国内在此领域相对英美等国家起步较晚，目前仍处于初级阶段，从二十世纪八十年代开始，以国防科技大学为主开始进行此方面的研究。

2001年，在贺汉根教授带领下，研制成功时速达76公里的无人车[9]。2002年，国防科技大学与发达国家联合研制的汽车实现了在公路上的无人驾驶[10]。2005年，国防科技大学完成的一个重大项目中，实现了2000公里的无人驾驶[11]。2006年，在东北亚的贸易博览会上，中国研发的无人驾驶汽车在不封路的情况下，以80公里每小时的速度自主行驶。2011年，国防科技大学成功研制了红旗HQ3无人车，在长沙-武汉高速公路上完成了无人驾驶实验，创造了在复杂交通环境下无人驾驶的新纪录。2012年，军事交通学院研制的无人驾驶智能汽车配备了全球定位系统、超声波雷达传感器等先进技术仪器，以感知周围环境，自动规划行车路线[12]。2015年，长安汽车首辆无人驾驶样车在重庆亮相，为国内第二辆原型车。长安已经完成了1级的智能驾驶技术应用，如全速自适应巡航、紧急刹车、车道保持等[13]。

我国无人驾驶汽车的蓬勃发展还需要长期坚持不懈的努力，面临的困难还有很多，技术水平不足、关键零部件依赖进口、政策法规不完善等问题较为突出。

2 无人驾驶汽车的可靠性分析

无人驾驶汽车的可靠性依赖其关键技术的可靠性。其关键技术有导航技术和智能控制技术。

1965年，傅京孙教授提出了将人工智能的启发式推理规则在学习系统中实践，是我国最早提出的把人工智能和控制技术相结合[14]。1971年，他提出智能控制是自动控制与人工智能的二元交集论观点。1977年，三元交集论被提出，即认为智能控制是人工控制、自动控制和运筹学的交集。

1989年，我国依靠通信卫星进行了双星定位演示验证试验，并肯定了北斗卫星导航试验系统技术体制的正确性和可行性。1994年，我国正式启动北斗卫星导航试验系统建设。2004年，启动导航系统建设。2006年，张彦在汽车产品的可靠性工程中应用了灰色系统理论，主要体现在可靠性设计、分配、预测、试验和评价，为无人驾驶汽车可靠性研究开辟了更广的研究方向[15]。2008年，万正高凭借我国汽车行业整车产品质量监督检验的部分结果，建立了汽车可靠性的数据库，并开发了可靠性数据分析处理软件[16]。2009年，北斗卫星导航系统成功发射了GEO卫星，验证了相关技术的正确性。2015年，主席参加“互联网之光”博览会时，参观了百度的展台，并听取了关于无人驾驶汽车研发的报告。

随着无人驾驶汽车行业的深入研究，提高无人驾驶汽车的可靠性就显得十分紧迫，对其进行可靠性试验更显得尤为重要和必要。

3 无人驾驶汽车面临的问题及因素分析

虽然我国无人驾驶汽车发展迅速，但是分析无人驾驶汽车的发展现状，仍发现了一些问题，主要表现为以下几个方面：

3.1 技术不够成熟，关键技术的可靠性需进一步论证

虽然国内外对无人驾驶汽车的研究与试验都积累了一定的经验，但是考虑到其安全性和应用，无人驾驶汽车的技术可靠性仍需进一步论证，特别是关键技术。Google研制的无人驾驶汽车虽然通过了实际城市道路的行驶测试，但是其通行也只是限制在美国的某些州而不是全美国；我国国防科技大学研制的无人驾驶汽车完成了高速公路无人驾驶实验，但这也是在特殊条件下进行的测试，是仿真模拟[17]。因此，无人驾驶汽车技术的成熟还需进一步论证，对无人驾驶汽车的试验也应多积累经验[18]。

3.2 成本太高，大批量生产困难

智能化的现代，人类生活方便快捷，生活质量的提高伴随着生活成本的提高，智能化的生活是由高科技的成本提供和支持的。越来越多的家庭拥有私家车，体现了传统汽车制造业的繁荣和汽车价格的日趋降低。但是针对无人驾驶汽车这一全新的领域来说，高成本始终成为其不可避免的问题。虽然无人驾驶汽车可以降低事故率并带给人们轻松的享受，但是低性价比则阻碍了其大批量生产和普及，因此，降低成本成为无人驾驶汽车普及的关键因素[19]。

3.3 对传统汽车制造业及其相关产业冲击大

随着无人驾驶汽车的普及和汽车共享意识增强，传统汽车销售数量和售价将会出现一定幅度的下降。汽车行业秩序可能被打乱，传统整车制造商的行业地位将受到新进入者的巨大冲击。随着无人驾驶汽车交通事故率的降低，人们为汽车及人员投保的意识和心理会受到一定影响，因而保险行业特别是车险的销售会受到一定冲击。

3.4 交通法规制定困难及人伦困境

无人驾驶汽车作为一种新型智能化产品，必然会给人类生活带来新的改变，而已有的交通法规也将不适用于无人驾驶汽车的上路行驶，因此交通法规的修改甚至是重新制定将是一件重要的、困难的工作。当无人驾驶汽车与传统汽车发生交通事故时，责任和赔偿等一系列事务的处理势必会触及人伦道德的方面，而现有处理事故人员的素质及主观因素也使这些问题的解决更为棘手。

4 无人驾驶汽车的展望

本文总结了无人驾驶汽车的国内外研究状况，对其技术可靠性做出了论述，发现了国内外无人驾驶汽车出现的共同问题。虽然对无人驾驶汽车的研究从上个世纪就已经开始，期间也突破了很多技术难题并取得了一定成果，但距无人驾驶汽车真正走进人类生活还需要很长的研究与试验过程。从当今来看无人驾驶汽车，其研究、发展和普及存在着很多尖锐的问题。

今后可从以下几个方面对无人驾驶汽车进行研究或开展工作。（1）对无人驾驶汽车的可靠性及安全性继续进行研究和试验。（2）对无人驾驶汽车的制造成本进行突破并向批量生产过渡。（3）对传统汽车制造业进行产业升级并带动相关产业的发展。（4）根据试验结果进行交通法规的修改制定并大力宣传无人驾驶汽车。（5）大力发展无人驾驶汽车在服务业、工业和私人方面的应用，扩大其消费市场。

参考文献

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[14]乔喻.无人驾驶汽车开启“智能交通”新时代[J].第二课堂（B），2014，11：4-9.

[15]张彦.基于灰色理论的汽车产品可靠性工程研究[D].合肥工业大学，2006.

[16]万正高.国产电动汽车的可靠性评估与故障规律研究[D].武汉理工大学，2008.

[17]李晶.谷歌无人驾驶汽车：从改造到自造[N].北京科技报，2014-06-09034.

[18]黄武陵.无人驾驶汽车能否让城市通畅[N].光明日报，2012-06-12012.

[19]马天力.无人驾驶智能车的运动稳定性研究[D].西安工业大学，2013.

作者简介：潘福全（1976-），男，山东安丘人，博士，教授，主要研究道路交通安全。