无人驾驶技术在电动汽车上的运用与发展.pdf

18.汽车维修2023.3AUTOMOBILEMAINTENANCE视新野无人驾驶技术在电动汽车上的运用与发展朱永康王娇张洪生国家坚定不移实现双碳战略，故而新能源电动汽车得到了高速发展。中汽协数据显示，2022年我国新能源汽车产销取得产销6 6 6.3 万辆、6 49.8 万辆的成绩，乘用车市场占有率已超四分之一。新能源汽车汇集了各行业的先进科技，其中无人驾驶技术就是一大亮点。它不仅能够解放驾驶员的双手，还直接关乎驾驶安全，备受行业关注。一、无人驾驶技术概述无人驾驶技术自1 9 2 5年在美国诞生以来，历经近一个世纪的发展，其中美国汽车工程师学会（S A E）根据驾驶动作、环境检测机构、车辆实际操控三个方面将其划分为6 个等级（表1 所示），美国国家公路交通安全管理局（NH T S A）则更为直观地为不同阶段的自动驾驶进行了科学定义。我国无人驾驶技术起步比较晚，开始主要由一些科技公司发起，例如百度公司于2 0 1 5年实现无人驾驶技术落地。而后一些新能源造成企业加入研发行列，例如蔚来实验车型EP9于2 0 1 7 年2月在美国创造出当时全球最快无人驾驶车速一一2 57 km/h。在电动汽车追求科技感和安全感的浪潮影响下，无人驾驶技术备受追捧，显然成了具有革命性意义的辅助驾驶技术。二、无人驾驶技术优势（一）通信技术送代升级目前中国5G技术已完全投入商用，最新的技术已经向6 G技术迈进。电动汽车无人驾驶技术通过5G技术，融合云计算和车联网两大服务系统，在付出极低成本的前提之下使路网体系中的车辆实现最佳路径，同时为确保行驶安全车辆需要对周边环境进行全时监测与通过计算处理达到规避障碍的目的。车辆在高速行驶途中，监测与计算处理出现延迟，否则将会造成车辆事故，损坏财产甚至于出现伤害行人和司机的严重情况。（二）车辆事故大幅降低车辆事故已经成为全世界造成人员伤亡的第一大因素，其中我国作为交通大国，交通事故也是屡发难止。例如酒驾醉驾问题虽已在2 0 1 0 年入刑，但在我国这样一个有着浓厚酒文化的国度，酒驾问题仍是交通事故第一大诱因。无人驾驶（图1 所示）能彻底表1 无人驾驶技术等级SAE等级驾驶动作环境监测车辆操控无人驾驶程度NHTSA定义Levelo司机司机司机无无自动驾驶Level 1司机和汽车司机司机低特定功能无人驾驶Level2汽车司机司机一般复合功能无人驾驶Level 3汽车汽车汽车高限制条件无人驾驶Level 4汽车汽车汽车极高全工况无人驾驶Level 5汽车汽车汽车完全全工况无人驾驶车辆19汽车维修2023.3AUTOMOBILEMAINTENANCE新野解放司机，避免因为人为因素引起的车辆事故。在理想状态下，无人驾驶技术将消除机械事故以外的所有驾驶安全隐患，而每年仅因为机械事故造成的交通事故占比很小。也就是说，依靠无人驾驶技术对车辆行驶予以干预，这样就在极大程度上降低了车辆事故发生概率。（三）交通拥堵显著缓解交通拥堵问题是困扰现代城市发展的棘手难题，无人驾驶通过车联网技术充分掌握路面交通情况，车载云计算系统将对路况数据进行分析处理，计算得出最优行驶路径以及行驶配速。把有限的道路资源发挥到最佳状态。此外车联网将汽车与汽车之间也紧密联系在一起，交换车辆行驶信息，能够补充路网信息的缺失，形成“车-路-车”互联互动系统，提升电动汽车通过效率，显著缓解城市交通拥堵。三、无人驾驶关键技术（一）自主启停与车道保持自主启停技术指的是在车辆在预设模式之下，将车辆有N挡自动换到D挡，到达指定位置后或行驶指定时间后自动减速停车的过程。自主启停模式转换全程平缓不会影响驾乘体验。车道保持技术指的是车辆在行驶途中依靠前置单路摄像头将道路信息采集并通过车载行驶系统对行驶方向进行修正，确保车辆保持在本车道内行驶。自主启停与车道保持两项技术属于简单基础的无人驾驶技术。（二）自动跟车在自主启停与车道保持基础之上，自动跟车技术得以发展，车辆对于前方同一车道内的车辆能够自动识别并在确保安全的前提下跟随行驶。自动跟车技术一方面需要收集处理周边路况信息，另一方面需要对前车行驶情况进行甄别判断，主要包括直道行驶、弯道行驶以及不规则道路行驶。（三）自动换道自动换道技术指的是在同一车道或行驶轨迹内的前方车辆速度过小或可能出现碰撞险情而且满足变更车道条件时，车辆在充分地监测本车道、同侧相邻车道的路面信息后，经过运算判断后完成自动换道。（四）自主避障自主避障功能指的是车辆能够根据监测路面信息自动规避障碍物或行人的功能。可分为主动与被动两种类型。主动避障是在无人驾驶中，对前方出现的障碍物或者行人采取紧急制动或绕行的方式进行躲避。被动防撞是指当车辆监测到将要被其他车辆撞击时提前发出预警并在一定程度上调整车辆姿态使撞击损失的功能，例如当车辆遇到侧向撞击时主动提升被撞一侧车身以减少侧面撞击的损失。（五）人机交互无人驾驶技术能够被司机通过按键方式启动，在遇到特殊驾驶情景时司机可以通过制动踏板接管车辆，变无人驾驶技术为人工驾驶。此外，人工驾驶过程中能够通过无人驾驶系统获取各类信息，这就是人工交互功能。（六）自动泊车自动泊车（图2 所示）功能是超越Level3及以上等级才具备的重要功能，同时也是对驾驶技能较弱的司机的一种彻底解放。司机通过系统下达泊车指令，车辆即能够对泊车周边环境进行数据采集而后计算分析进行自动泊车动作。四、造车新势力无人驾驶技术发展情况(一）百度一Apollo百度公司Apollo（图3 所示）计划是我国最早从事无人驾驶技术图1 无人驾驶概念汽车图2 自动泊车20汽车维修修2 0 2 3.3AUTOMOBILEMAINTENANCE视新野研究的公司。其与大众汽车合作的最先进的无人驾驶电动汽车ApolloRT6采用新一代激光雷达技术，根据路测实验数据显示该款测试车在复杂通行条件的城市道路中适应能力很好。截至2 0 2 2年7 月份，Apollo计划衍生的商用出行服务萝卜快跑已接受订单超140万，百度计划在2 0 2 3 年底实现全国3 0 个大中城市超过3 0 0 0 辆自动驾驶车辆为大众提供服务。（二）阿里巴巴一一小蛮驴与百度将无人驾驶服务中心放在公共客运服务不同的是阿里巴巴公司将自己的无人驾驶技术研发投向了无人配送服务，虽然实际操作项目的起步较晚但阿里巴巴公司对于无人驾驶技术的人才储备准备充足，因此小蛮驴机器人的问世到能够投入实际生产当中十分迅速。并且得益于阿里自身从事的电商行业以及有成熟的菜鸟物流产业链，小蛮驴对快递物流运输来说是一个彻底的变革性的产物。如果终端物流存放点能够处于理想状态下，那么小蛮驴或将完全取代快递员的所有工作，实现快递最后一公里的无人配送。(三）腾讯-TAD Sim从科技部公布的国家“十四五”新能源汽车重点研发计划来Qpolo图3 百度公司Apollo看，腾讯携手长安大学等科研单位研发自动驾驶数字李生仿真平台赫然在列。这充分说明了腾讯将在无人驾驶技术研发摆在了重要问题。相较于百度、阿里巴巴无人驾驶有实车不同的是，腾讯TADSim系统（图4所示）主打通过虚实结合的交通大数据搭建现代城市虚拟放在世界，可以把路网内其他车辆行驶情况实时同步在车辆显示屏当中。在实物方面，腾讯主要致力于传感器、实景地图、真实路况的全方位模拟仿真，其仿真世界的数据与真实世界相似度将能够突破9 5%。腾讯的无人驾驶项目能够与任何一个车企合作，将虚拟仿真嫁接到实车上去。五、知名电动汽车无人驾驶技术发展情况（一）北汽新能源汽车北汽新能源作为新能源的领航者，旗下高端品牌ARCFOX的副牌LITE已于2 0 2 2 年4月份正式获批无人驾驶汽车上路行驶测试牌照，成为国内第一个拿到测试牌照的Level3等级无人驾驶汽车，北汽新能源也是第一家拿到北京地区无人驾驶路测牌照的车企。北汽新能源还积极与百度合作，引入Apollo开放技术平台，开发Level3等级无人驾驶量产车型，这是其它纯电动车企短时间都无法达到的水平，北汽新能源在无人驾驶领域早已是实实在在的领航者（图5所示）。（二）极汽车极氪汽车作为吉利旗下的一款纯电动汽车，其无人驾驶放心主要采用的是华为无人驾驶技术。极氪汽车在外观设计上更为美观大气，迎合年轻消费者的喜好，车内布局也极具灵活性，座椅布局可以灵活操作。极氪电动秉承环保理念，力求能源消耗降到了最低，推动电动汽车绿色创新发展。（三）小鹏汽车小鹏汽车无人驾驶研发技术瞄准针对城市NGP场景全新技术架构。小鹏将技术争夺重点放在了人工智能辅助驾驶这一新能源汽车竞赛下半场。根据官方公布的路线图来看，小鹏汽车会在2024年实现贯通泊车、高速、城市的全场景辅助驾驶。此外小鹏为提升虚拟仿真与真实世界的相同性，将会研发新一代感知架构Xnet，以获得更大量的实验数据作为支撑，进一步增加车辆较近距离内的感知和判断能力。(四）Nuro汽车初创公司Nuro的技术路线是：Nuro公司负责提供无人驾驶TADSim2.0102-30%数据传输加速能力资源占用架构升级图4腾讯TADSim系统汽车维修202.3.321AUTOMOBILEMAINTENANCE新野LITE图5北汽新能源ARCFOXLITE技术，比亚迪集团负责提供电动汽车硬件设备，实现强强联手，发挥各自优势。能够缩短从研发到落地使用周期，在比亚迪集团强大实力助推之下Nuro无人驾驶、网关、控制模块和传感器等技术得以充分展示。不仅使电动汽车行业不断向前发展，也使自身得到了长足进步。第三代Nuro无人配送车（图6 所示）已于2 0 2 2 年1月份在美国完成各类测试，并计划于2 0 2 3 年实现量产。（五）特斯拉汽车特斯拉集团拥有得天独厚的技术优势一一无人驾驶芯片，芯片能够将计算能力提升数倍，芯片群接口速度为3 6 TB/s，芯片群算力9 PFLOPS（0.9 亿亿次）。Au-topilot是特斯拉公司研发的一种可以辅助驾驶员的一种系统软件具备自适应巡航控制、自动泊车、自动变更车道、自主导航等辅助驾驶功能。特斯拉公司在无人驾驶技术软件领域自主研发了视觉处理工具TeslaVision，其原理是基于深度学习的神经网络，对行车环境进行深度剖析，提高汽车的安全驾驶能力。六、无人驾驶技术目前面临的问题与挑战（一）安全问题电动汽车无人驾驶技术对环境感知依赖性过高，强光、噪声或者雨雪、大雾等极端天气都将对数据的精确造成不利影响，导致系统稳定性不足。无人驾驶车辆需要卫星定位导航提高实时精准微信信息，进而规划出本车行驶的最优路线，主要包括GPS导航、视觉导航、惯性导航技术等。另外电子控制系统的稳定性也是直接关乎驾驶安全，一旦电子控制系统出现故障或者受到干扰将不能够做出正确驾驶动作，直接影响安全问题。（二）法律问题受制于法规规范不够健全的影响，当无人驾驶汽车造成交通安全事故时，在法律责任认定上将会产生歧义。究竟是将责任归到司机身上还是无人驾驶车辆生产企业上，就是一个没有定论的事情。例如在特斯拉骑车发生许多失控事故之后，其将“无人驾驶”功能更名为“自动辅助驾驶”功能。由于无人驾驶引起的交通事故涉及的主体、承担责任的主体与传统交通事故不同，会导致归责原则发生变化，因此在我国法律法规填补这一漏洞之前，无人驾驶汽车还不能够大范围进入市场应用。nuro图6 Nuro无人配送车（三）伦理问题在遇到紧急状况时，选择自已还是他人的安全是一个涉及道义和伦理的难题：而人工驾驶汽车在遇到此类状况时往往来不及反应，在无人驾驶汽车中，由于人工智能的反应速度远比人快，“电车难题”作为一种思想实验，更加具有现实意义，对于保护主义、人道主义、以利润为导向这三种价值取向从机械逻辑上来说是相互矛盾的，人工智能会选择将财产损失降到最小，但是可能不会顾及人的安危。如何权衡这些损失以及如何选择无人驾驶汽车的一个实际运行模式，将会是一个难以快择的伦理道德问题。七、结束语随着5G技术的发展成熟与投入使用，电动汽车无人驾驶发展也必将迎来新的高峰。当然在技术浪潮的背后我们也要关注到安全问题、法律问题和伦理问题，要进一步做好相关配套政策制度的制定，为技术的发展铺平道路。我们也坚信在传统汽车工业革命发展落后的中国必将在新能源汽车这一条薪新的赛道上扳回一城。作者单位：中国人民解放军某部队