【科普】“未来交通”科普系列（三） 改变人类出行方式的颠覆性技术—无人驾驶与未来几天系统

来源：中国仿真学会

导  读

随着互联网、大数据与云计算等新一代计算技术与互联网技术的快速发展，计算机与人类协同管理社会的可能性大大增加。交通、安全、医疗等关乎人类生活各方面的技术均在朝着智能化的方向发展，无人驾驶技术作为其中最炙手可热的话题，将会彻底颠覆人们的出行与生活方式。但是无人驾驶汽车进入现有交通环境将是一个逐步融入、逐步增加的漫长过度过程，任何新技术的出现也是以保障安全性为前提的。因此在无人驾驶汽车真正走入千家万户之前，进行全方面的测试以及研究制定相应的未来交通系统标准与法规是十分必要的。下面让我们来了解一下无人驾驶的测试、评价及未来交通系统研究是怎样的。

随着人工智能技术的快速发展，我们的未来交通会朝着无人驾驶的方向发展。无人驾驶汽车的来临能够解放人类的双手，降低发生交通事故的概率，保证人们的安全。

从国内外的发展状况来说，无人驾驶目前有两条并行的技术路线：一条技术路线是让无人驾驶汽车能够真正像人类驾驶员一样，通过自我观察（视觉感知系统）、分析判断、自我决策，决定无人驾驶汽车的行动（加减速、变道、停车、转弯等等）；另一条技术路线是通过无人驾驶汽车上的北斗/GPS进行准确定位，通过地理信息系统（TGIS）及车联网技术（车与车、及车与基础设施间的通信技术）进行系统决策从而控制无人驾驶汽车的行动（加减速、变道、停车、转弯等等）。无人驾驶汽车给人类带来的好处远不止人们直观感觉的把人类从驾驶员位置上解放出来，更大的好处是它所带来的道路通行能力和道路交通安全性的巨大提升。

研究表明，无人驾驶汽车的决策反应能力从感知到决策完成只需要百分之一秒乃至千分之一秒，是人类反应能力的50-500倍以上，无人驾驶汽车的动态空间定位能力是人类驾驶员基于视觉的判断和定位能力的10-100倍以上，所以在无人驾驶时代，车与车之间的车头间距可以从今天的平均10-30米缩短到1-3米左右，车道宽度可以从今天的3.15-3.5米减少到 2.5米左右。这样，未来每小时每公里的道路运输能力将比现在提升3到6倍。同时，根据“世界预防道路交通伤害报告”，国内外统计资料表明，80%左右的交通事故是由驾驶员因素造成的。因此，在无人驾驶技术成熟的时代，道路交通事故可有效下降约80%。

关于无人驾驶的阶段划分，目前业界引用最多的是美国公路安全局（NHTSA）对自动驾驶技术的官方界定，分为无自动（0 级）、个别功能自动（1 级）、多种功能自动（2 级）、受限自动驾驶（3 级）和完全自动驾驶（4 级）五个级别。我们认为，目前我国无人驾驶汽车技术发展仍以汽车厂商为主导，整体上处于自动驾驶 2 级（多种功能自动）到自动驾驶 3 级（受限自动驾驶）的过渡阶段，发展明显滞后于国外。为加快提升技术水平，《中国制造 2025》重点领域技术路线图已经将无人驾驶汽车作为汽车产业未来转型升级的重要方向之一，未来将不断加大政策支持力度。

全世界都在迎接无人驾驶时代的到来。无人驾驶的全面实现，将给未来的社会带来全新的景象。但是无人驾驶汽车进入现有交通环境将是一个逐步融入、逐步增加的漫长过度过程，目前各种研究均聚焦在无人驾驶汽车技术上；很少有国家系统研究有人驾驶-无人驾驶混行交通系统及全无人驾驶的未来交通系统。无人驾驶汽车进入真实的道路交通系统前，其安全性和效率需经全面、深入的严格检测，包括满足过渡时期（有人/无人）的混行交通系统和全无人驾驶时期（全无人驾驶时代）的交通系统，我们必须建立新一代交通管理系统以及相应的技术、标准、法规和法律。

现今的无人驾驶检测方法主要包括：单车闭门测试、蛮力测试、综合测试和交通仿真加测试场联合测试四大类测试方式。在这几种测试方法中，交通仿真与测试场联合测试是较为先进的一种测试方法，通过在交通仿真体系测试合格后再到测试场测试可以减少测试里程50%以上，大大提高了无人驾驶的测试效率。尽管目前世界上已有多个无人驾驶测试场建成运行(图1)，但是已建成的测试场多数为小型测试场地，缺乏标准规范的措施方法和流程，无法测试复杂交通场景下的车辆性能。

图1. 美国佛罗里达州SUNTRAX无人驾驶测试场

清华大学“未来交通研究中心”联合科进英华北京智能交通技术有限公司等单位，将打造国际领先的研究无人驾驶过渡时期的混型交通系统和全无人驾驶时期的大型实地测试场。其中将会基本囊括现实路况中出现的所有道路与气候场景，如高速公路区、城镇快速区、城镇慢行区、乡村区域、山区、大货车测试区、虚拟现实测试区等(图2)。在建设无人驾驶测试场的同时，该测试场还致力于积极探索新能源、共享交通与无人驾驶的结合，研究和测试车联网系统的稳定性、精确性与车联网信息的安全性等车联网体系的性能。随着5G建设的推进，“万物互联”将成为可能，从而为网联车的迅速发展奠定网络基础条件。

随着互联网、大数据与云计算等新一代计算技术与互联网技术的快速发展，无人驾驶必将更加智能化，同时也能够实现无人驾驶汽车的产业化。但是任何技术的出现都是循序渐进不断革新的过程，无人驾驶从出现到成熟再到能够在世界范围内应用，需要每一个交通人的努力！

图2. “未来交通研究中心”无人驾驶测试场组织流程示意图