自从达芬奇猜想机器人汽车的存在时,人们便一直梦想着拥有无人驾驶汽车。随着微处理器和传感器体积更小,价格更加便宜,功能更为强大,加上配备精密的电子控制系统,无人驾驶汽车终于出现了。 到如今,谷歌的无人驾驶汽车--丰田Prius混合动力车的行驶里程已经超过了一个普通的加州司机。 让我们一起重温,无人驾驶汽车一路驶来的的重要历史瞬间。
瞥见未来 无人驾驶汽车的概念,是在1939年世界博览会上,通用汽车公司参展的“未来世界展览”中得到了广泛的曝光。其中汽车的设想是这样的--“日照充足,空气清新,平坦的绿色大路上,汽车将自动驾驶"。 “1953年,”历史学家Jameson Wetmore在《驾驶梦想》中写道,“通用汽车公司和美国广播公司研发了自动公路系统的比例模型,这使得他们在用电子方法来控制汽车的转向和车距的保持方面,迈出了第一步。” 1958年,Wetmore注意到,公司在测试一台前端加装“信号收集线圈”的1958年款雪佛兰时,“线圈”可以“感知道路中嵌入式电线的交流电信号,并依次相应地调整方向盘。”正如通用公司描述的那样,“汽车沿着两侧的基准线前进,并在循环掉头的线路中无人驾驶,还在每次到达线路尽头时通信交流。” 图片:通用汽车
第一辆智能汽车 首先,作为月球漫游者的设想平台,斯坦福大学在20世纪60年代和70年代的研制车型(上图),只是一台简单的越野车,配备了一个摄像机和一根电缆进行远程线控。随着时间推移,机器车具备了更强大的信息和图像处理能力。Hans Moravec在1979年实现了当时机器车移动性的标志性成就:“机器车花费了五个小时,在无人为干预的情况下成功穿过了一间充满椅子的房间”。这台机器车成功打榜“有史以来最佳线控机器人”第十名,这次试验铺平了斯坦福大学研发无人驾驶的大众途锐汽车--Stanley的道路。 既然可以被称为第一辆真正的无人驾驶汽车--这意味着这辆机器车可以实时处理前方道路图像。它由S.Tsugawa和他的同事们于1977年在日本筑波市机械工程实验室揭晓。作为无人驾驶汽车的传奇人物,Ernst Dickmanns表示,车内配备了两个摄像头,并用模拟计算机技术进行信号处理。时速能达到30公里/小时(18.6英里/小时)的速度,但需要高架轨道的辅助。 VaMoRs和VAMP 20世纪80年代,德国航空航天工程师Ernst Dickmanns在慕尼黑联邦国防军大学开创了一系列项目,最终使他赢得了“无人驾驶汽车的先驱。”的绰号在1987年,VaMoRs,配备了两个摄像头,8个16位英特尔微处理器和安装其他传感器与软件的主机,行驶大约20公里,时速超过90公里/小时(56英里/小时)。 七十年过去了,VaMP,依靠它的两个相机,实时进行100米范围内320*240像素的图像处理,可以识别道路标记,在车道内的相对位置和在场的其他车辆。在巴黎附近的试驾时,在模拟交通情况下时速高达130公里/小时(81英里/小时),甚至对能否安全变更车道进行了判断。接下来的一年,Dickmann的团队驾驶的奔驰S级无人驾驶汽车从德国的慕尼黑到丹麦的欧登塞行程11600多公里,最高时速1180公里/小时(112英里/小时)。根据Dickmanns的笔记,“约95%的路程......完全无人驾驶。“ 这些无人车汽车的成功源于研究方向的重新定位,它们的控制方式从接收地下线缆的感应信号,转变为基于视觉系统的侧向引导。 图片:Ernst Dickmanns
“不动手”穿越全美 1995年,卡内基--梅隆大学机器人专家驾驶5 NavLab,1990年款的Pontiac Trans Sport,从匹兹堡到洛杉矶完成“不动手”穿越全美的旅行。 研究小组称车辆的附加装备包括“便携式计算机,安装在挡风玻璃上的摄像头,GPS接收器,以及其他一些辅助设备。汽车的98.2%行程是“百分百的无人驾驶”,只是在避障的时候人为进行了一点点帮助。最长无人干预路程约为70公里。在抵达洛杉矶后,该小组见到了Jay Leno(美国脱口秀主持人)。Jay Leno调笑他们说:“因为酷爱开车,我才不会使用这项技术”。 图片:卡内基·梅隆大学
盛大挑战 由于渴望促进无人驾驶汽车的发展,美国国防部高级研究计划局(DARPA)在2004年举行了无人驾驶汽车的第一次长途比赛。 15辆车参加首届大挑战赛,但参赛车辆距离通过150英里的Mojave完成比赛,都差得很远。卡耐基梅隆大学的红色赛车表现的最好,在沙尘暴中行驶了约7.3英里。直到这辆无人驾驶的悍马汽车在一处道路急转弯时,卡在了路堤上。 图片:卡内基·梅隆大学
变本加厉的挑战 明知山有虎,偏向虎山行。DARPA将2005年的大挑战赛的奖金翻了一番,悬赏200万美元。二十三支队伍站在了132英里赛道的起点,最终五支队伍穿过Mojave到达终点。这是一次具有挑战性的比赛,路程包括三条隧道,超过100圈的赛道以及有陡峭斜坡的险要通道。斯坦福大学的Stanley--一辆无人驾驶大众途锐(上图),完成了6小时54分钟的赛程,取得第一名。 图片:大众汽车
大挑战赛迈向城市 DARPA通过在赛程中增添了一段60英里的城市环境,让新一届的大挑战赛变得更为困难了一点。八十九支队伍报名参赛,十一支最终参赛。赛程包括前乔治空军基地内4公里由水泥路障封闭的“街道”,使参赛者必须面对有载人车辆的路况。最终,卡耐基梅隆大学的Tartan Racing车队,以4小时10分钟完成全程,功臣就是这辆名叫”Boss“的雪佛兰太浩(上图)。
斯坦福大学的Sebastian Thrun(上图中与第二位完赛的赛车“Junior”合影的人)带领了无人驾驶汽车Junior的研发。学院的无人驾驶大众帕萨特以4小时29分钟的成绩完成比赛。 在谈到大挑战赛赛车与谷歌的汽车车队之间的区别时,Thrun的笔记写到:”当遇到两车在路口相会或发生问题时,DARPA会人为暂停车辆 ,以确保车辆的安全顺利。虽然比赛中有一些交通堵塞的情况,但与谷歌汽车在旧金山闹市的表现比起来,小巫见大巫了。“ 图片:卡内基梅隆大学
帕尔马大学的公路旅行 帕尔马的VISLAB承诺在2010年无人驾驶从帕尔马到上海,完成地理上最令人生畏的无人驾驶之旅,。此行在100天内横跨9个国家,16,000公里。在俄罗斯时(车辆发生第一个意外,还是人为错误),团队近乎创造了另一项纪录:得到无人驾驶汽车被交警开出的第一张罚单。团队记录中写到,“汽车躲过了罚单,原因不知是由于我们的拉丁文能言善辩,还是那位警官尴尬的不知道在罚单上写下什么罪名。”
爬山的Shelley 奥迪的无人驾驶汽车TTS,由赢得Pikes Peak国际爬山赛的第一位女拉力车手Michele Mouton的名字命名。 Shelley,由Chris Gerdes和他的同事在斯坦福大学汽车研究中心进行设计,车内安装了全球定位系统,车轮转速传感器和牵引力控制算法器,使汽车可以稳定在极限车速运行。 汽车用时27分钟冲刺12.42英里,征服了Pikes峰顶。当然,17分钟的成绩低于人类的记录。但考虑了人类在1901年首次驾驶蒸汽动力的汽车花了九个多小时,才到达山顶时,这个成绩对于由计算机控制的汽车来说已经是非常美好的亮相了。 Shelley在Bonneville的盐池测试过程中。图片:奥迪汽车
图片:内华达州州长布Brian Sandoval 从谷歌的无人驾驶汽车中下车。Sandoval 形容这是段”惊艳“的体验。 该谷歌驾驶了 谷歌车队由七辆丰田Prius混合动力车组成,已累计行驶超过14万英里。自从2010年踏上道路以来,无人车行驶只存在偶然的人为干预。谷歌无人驾驶汽车计划由DARPA大挑战赛赛友Sebastian Thrum牵头进行。 汽车的数据来源是谷歌街景,并用汽车装备的相机,激光雷达以及雷达来确定其在地图上的的位置。该系统的工作非常出色;汽车已成功地驶过了旧金山的Lombard街(八个U型弯位于一个街区)、环Tahoe湖,甚至从Mountain View 开到了anta Monica(565.9km)。不必担心,总有个人坐在方向盘后面,以防万一。 谷歌,像其他无人驾驶汽车的倡导者认为的那样,相信这项技术会提高安全性,减少交通挤塞和减轻尾气排放。去年夏天,内华达州通过了一项法律,允许无人驾驶汽车行驶在省道上,进一步为无人驾驶汽车铺平了前进的道路。
巨大的无人驾驶卡车TerraMax 无人驾驶TerraMax车看不到驾驶室
无人驾驶汽车是一种智能汽车,也可以称之为轮式移动机器人,主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。 大家都曾有过为处理各类杂务而开车四处奔忙的经历吧。假设您从干洗店回来,又要赶着去邮局办事;然而就在您脚下踩着油门,心里想着该去杂货店买点什么菜来做晚饭时……突然,撞车了。就在您心不在焉的当口,前面的车停了下来,于是您的车追尾了。怎样才能避免这种事故发生呢?答案似乎非常简单:驾驶员要集中注意力。但其实也没那么简单。人为驾驶失误是最常见的交通事故原因。现在的世界多了手机、车载娱乐系统,再加上更繁忙的交通和更复杂的公路网,种种因素都让驾驶失误频频发生。然而如果驾驶员不能注意道路情况,又该由谁负责呢?假如科技继续保持高速发展的势头,您的座驾将有可能替您担起这个责任。汽车制造商们正在研发自动驾驶系统,同时也在继续改进现有技术,比如自动泊车系统以及有安全预警功能的巡航控制系统。说不定您会惊讶地发现您的“老伙计”也配备了几项无人驾驶技术。 定义 无人驾驶汽车是一种智能汽车,也可以称之为轮式移动机器人,主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。
无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。 无人驾驶汽车 目前技术 安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年,驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出,汽车制造商们当然要集中精力设计能确保汽车安全的系统。“无人”驾驶系统种类繁多,其中有些根本算不上“无人”,还有些活像是科幻小说中的东西。 您可能还没意识到,防抱死制动系统其实就算无人驾驶系统。很惊讶吧?毕竟防抱死制动器需要驾驶员来操作。但该系统仍可作为无人驾驶系统系列的一个代表,因为防抱死制动系统的部分功能在过去需要驾驶员手动实现。不具备防抱死系统的汽车紧急刹车时,轮胎会被锁死,导致汽车失控侧滑。驾驶没有防抱死系统的汽车时,驾驶员要反复踩踏制动踏板来防止轮胎锁死。而现在的防抱死系统可以代替驾驶员完成这一操作——并且比手动操作效果更好。该系统可以监控轮胎情况,了解轮胎何时即将锁死,并及时做出反应。而且反应时机比驾驶员把握得更加准确。防抱死制动系统是引领汽车工业朝无人驾驶方向发展的早期技术之一。 另一种无人驾驶系统是牵引或稳定控制系统。这些系统不太引人注目,通常只有专业驾驶员才会意识到它们发挥的作用。牵引和稳定控制系统比任何驾驶员的反应都灵敏。与防抱死制动系统不同的是,这些系统非常复杂,各系统会协调工作防止车辆失控。 当汽车即将失控侧滑或翻车时,稳定和牵引控制系统可以探测到险情,并及时启动防止事故发生。这些系统不断读取汽车的行驶方向、速度以及轮胎与地面的接触状态。当探测到汽车将要失控并有可能导致翻车时,稳定或牵引控制系统将进行干预。这些系统与驾驶员不同,它们可以对各轮胎单独实施制动,增大或减少动力输出,相比同时对四个轮胎进行操作,这样做通常效果更好。当这些系统正常运行时,可以做出准确反应。相对来说,驾驶员经常会在紧急情况下操作失当,调整过度。
自动泊车 无人驾驶汽车 车辆损坏的原因,多半不是重大交通事故,而是在泊车时发生的小磕小碰。泊车可能是危险性最低的驾驶操作了,但我们仍然会把事情搞得一团糟。虽然有些汽车制造商给车辆加装了后视摄像头和可以测定周围物体距离远近的传感器——甚至还有可以显示汽车四周情况的车载电脑——有的人仍然会一路磕磕碰碰地进入停车位。 由于雷克萨斯LS 460L采用了高级泊车导航系统,该车的驾驶员不会再有类似的烦恼。该系统通过车身周围的传感器来将车辆导向停车位(也就是说驾驶者完全不需要手动操作)。当然,该系统还无法做到像《星际迷航》里那样先进。在导航开始前,驾驶者需要找到停车地点,把汽车开到该地点旁边,并使用车载导航显示屏告诉汽车该往哪儿走。停车位需要比车身长2米(LS的车身较长)。自动泊车系统是无人驾驶技术的一大成就。通过该系统,车辆可以向驾驶员那样观察周围环境,及时做出反应并安全地从A点行驶到B点。虽然这项技术还不能让人完全放手,让汽车自动载您回家,但毕竟是朝着这个方向迈出了第一步。 道德争议 现在您可能会认为所有这些无人驾驶技术都近在咫尺,我们已经准备好要踏入一个无人驾驶的“理想时代”。有些人同意这种想法。通用汽车和卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究者正在合作开发无人驾驶车,并希望在2018年前投入市场。车辆无人驾驶技术的优点是使出行更安全(因为去除了人为失误因素)、缓解交通压力、并减少环境污染。而另一些人则觉得这种想法不可信。老实说——人们喜欢驾车!有时候,驾驶会让人感到轻松写意,而且要让人们愿意托付性命,无人驾驶技术还得解决许多问题。驾驶员失误也有其反面优势,那就是人类的判断能力。无人驾驶技术永远是将保护车辆和车内人员作为第一要务。而一个驾驶员则可能宁愿牺牲自己的车来保护他人。例如,您驾驶时前方有辆车突然打滑,而您已经来不及停车。此时,在您的左边有一辆大卡车,右边则是一群等着过马路的孩子。大多数司机会选择撞向大卡车,以避免撞到行人。而无人驾驶车辆无法识别孩子们——它只会简单地看到这条道路阻力较少,而将车转而冲向这边。这是个极端的例子,但是类似的问题有待解决,只有这样我们才能安心告诉车该往哪儿走,然后轻松享受无人驾驶之旅。
无人驾驶汽车10年内上路 所需技术已经具备 汽车可以无人驾驶,开到目的地后还可以自行泊车,这并非科幻小说,而在10年内就将变成现实。 为了减少交通事故,美国正在推广防止翻车的电子稳定性控制系统,要求2012年推出的新车型必须配备这种技术。接下来,美国还要实施车辆之间的通讯系统。 目前,无人驾驶汽车所需要的技术已经基本具备,这些技术包括以雷达为基础的巡游控制系统、运动传感器、路线变化报警装置和卫星数字地图。可以说,影响无人驾驶汽车问世的最大障碍不是技术而是人为因素,即政府的规章以及有人偏爱自己驾驭汽车,享受一切尽在控制中的感觉。 各国的无人驾驶汽车 英国版:外形就像外星飞船 在英国伦敦希斯罗机场有许多辆无人驾驶汽车“优尔特拉”(ULTra)自动驶离、抵达车站的奇妙场景。一辆辆无人驾驶汽车鱼贯而出,几乎毫无噪音,一切都显得井然有序。这种汽车由英国 ULTra 的先进交通系统公司和布里斯托尔大学联合研制,并将于明年投放希斯罗机场,作为出租车运送旅客。这种汽车可能会让阻塞交通、汽油味难闻、拥挤不堪的公共汽车变成一种过时的交通工具。这种超前的独立舱没有驾驶员、也没有喋喋不休的谈话声伴随你的旅途,只有一个装在墙上的按钮,按钮旁边写着“开始”。 法国版:采用巡航导弹技术 Cycab 法国INRIA公司花费10年心血研制出“赛卡博”(Cycab)无人驾驶汽车,外形看起来像未来的高尔夫球车。该车使用类似于给巡航导弹制导的全球定位技术,通过触摸屏设定路线,“赛卡博”就能把你带到想要去的地方了。只不过给“赛卡博”带路的全球定位系统要比普通的全球定位系统功能强大许多。普通GPS系统的精度只能达到几米,而“赛卡博”却装备了名为“实时运动GPS”的特殊GPS系统,其精度高达1厘米。 德国版:外观像普通轿 德国汉堡一家公司应用先进的激光传感技术把无人驾驶汽车变成了现实。这辆无人驾驶智能汽车名为“路克斯”(Lux),由普通轿车改装而成,可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶。 Lux 这归功于车内安装的无人驾驶设备,包括激光摄像机、全球定位仪和智能计算机。
谷歌自动驾驶汽车使用激光雷达、摄像头和位置评估器等设备了解周围交通状况 2010年9月,谷歌首席执行官艾里克·施密特曾罕见地在演讲中谈起网络之外的事物——汽车。如今,谷歌和汽车真的发生关系了。谷歌公司10月9日在官方博客中宣布,正在开发自动驾驶汽车,以防止交通事故并减少碳排放。这项技术已经在公路上进行了实地测试,但谷歌自驾汽车上市至少还需要8年以上的时间。 谷歌正着手研发智能自动驾驶汽车,目前已试行22.5万公里,性能良好。媒体认为它的面世有望减少交通意外和废气排放,并节省人类时间,但因技术和法律问题,真正面世还有待时日。 这些无人驾驶智能车是由7架丰田prius车改装而成的。研究人员在车中加装大量雷达感应器、镜头和激光测距仪,以全方位监察路面情况,车顶状如漏斗的圆筒则是汽车的“眼睛”。用户只需将路程及车速限制输入电脑,车便会自动行驶。在加州进行的路面试验中,工作人员乘坐在车内,不进行任何操作,使汽车自动驾驶。在22.4公里的试行中,汽车即使在颠簸不堪的路面也未发生事故,还有温柔女声提醒“接近行人路口”、“转弯”。如遇紧急情况,司机只须按下一个红色按钮、触碰方向盘或踩刹车,就能接管汽车。 负责研发的科学家认为,智能车比人类有不少优胜之处,如不会打瞌睡、分心或受酒精影响,而且能360度感应路面情况,反应速度远比人类快。现时全球每年有120万人因道路意外丧生,研究人员相信,智能车有望将此数字减半。 但也有分析认为,虽然智能车令人期待,但仍有不少问题有待解决。从技术上来说,必须保证智能力的电脑避免“死机”或受病毒感染。从法律上讲,美国法律规定司机须在“所有时间”控制汽车,但智能车明显与该条例相抵触。此外,如果由电脑操控的汽车发生意外,无法界定负责任的是司机还是软件开发商。基于这些,智能车距离真正面世,最乐观也有8年之遥。
梅赛德斯-奔驰自动驾驶车测试
我们经常会在科幻电影中看到一些未来拥有高科技含量的汽车。现在,这样的高科技车型离我们的生活已经越来越近。德国豪华车品牌梅赛德斯-奔驰正在着力于无人全自动驾驶项目的测试和研发,它有望开启人类未来汽车工业的新篇章。当然,这项最新的自动驾驶项目还处于研究的初级阶段。若想要达到一个真正理想的自动驾驶状态,还需要一段较长的时间。 车顶部带有无线接收装置 无人驾驶汽车内部 戴姆勒集团工程部专家Bharat Balasubramanian表示:“在自动驾驶技术的帮助下,我们将有能力应对更为复杂的交通状况,并能有效降低车祸发生的风险,我们的新技术使车辆避让危险的能力达到了一个新的高度。”全套自动驾驶系统凭借预先设置的程序控制车辆的加速,制动和转向等驾驶动作,所有这些动作都将由移动控制器时时监控并传回到测试装置上。为了达到更为精确的测试结果,每个测试往往要重复成百上千次。Bharat Balasubramanian还表示:“为了在未来继续引领汽车安全技术的潮流,我们的测试进程必须要配合工程师们不断涌现的新点子。在自动驾驶技术的帮助下,我们已经对开发下一代无人自动驾驶系统充满了信心。”
无人驾驶汽车挑战赛 无人驾驶汽车挑战赛(Urban Challenge)是由美国国防部高级研究计划署(DARPA)资助的一个旨在促进汽车智能化研究,进而更好的适应未来作战需求的的比赛。整个赛事在一个模拟的城市环境中进行,参赛车辆需要执行模拟的军事补给任务。在整个赛程中,需要在完全没有人工干预的情况下,由汽车内部的系统自动判断周围的情况并做出相应的反应(例如:沿正确道路行进、安全通过十字路口、避开障碍物等)最终抵达终点,在顺利完成任务的车辆中,速度最快者获胜。 在本次比赛中,总共有11支代表队进入到最后的决赛。最终,卡内基.梅隆大学、斯坦福大学、弗吉尼亚理工大学的三支代表队在六小时的时间内成功完成60英里的赛程(其中包括多种障碍物和50辆由真人驾驶的汽车)获得前三名。卡内基.梅隆大学代表队获得冠军并得到200万美元的奖金,斯坦福大学和弗吉尼亚理工大学分获二三名,并分别获得100万和50万美元的奖金。
大众集团与史丹佛大学机械工程系学生合作,以奥迪TTS为基础研发出一辆无人驾驶车辆TTS Pikes Peak,并计划挑战北美Rally爬山赛圣地-科罗拉多州科罗拉多泉的Pikes Peak派克斯峰,日前并发布了挑战成功的讯息。 大众汽车公司和美国斯坦福大学联合已开发出新一代无人驾驶车辆。近日,大众发布了一些关于这个车的更多的信息,该车是基于一辆2009款奥迪TTS双门轿跑改造的,名字叫做Shelley。Shelley被研发用来在明年的7月份,在没有任何驾驶员干预的条件下,攀爬美国西部科罗拉多州的派克峰。据悉,Shelley是美国最成功的女性公路赛车手、第一位在派克峰获胜的女性Michelle Mouton的绰号。说真的,我并不了解Michelle Mouton这位女赛车手。研发团队以此名来命名研发中的无人驾驶车辆,相信对这款车的期望很高。接下来,我们一起看看这车。
研发团队表示,今年的工作的目标之一就是要让车表现得像一个专业的公路赛车手在驾驶一样,包括在沙石路上做漂移等动作。
无人驾驶红旗车从长沙开到武汉 达到世界先进水平
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