智能汽车发展：机会与挑战

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：发展智能汽车已经成为一种趋势。智能汽车将会给社会很多行业带来颠覆性的改变，促进许多新兴行业的兴起，同时也将带来一些巨大的商机和财富。智能汽车的进一步发展也面临着很多挑战。虽然经过多年的发展，国内外智能汽车技术取得了显著的进展，但是实际交通环境复杂多变，且目前人工智能与人脑智能之间尚存在较大的差距，现有传感、处理与控制技术在实时、精准等方面达不到要求。此外，法律诉讼问题也是智能汽车必须面对的。

发展智能汽车已经成为一种趋势。智能汽车将会给社会很多行业带来颠覆性的改变，促进许多新兴行业的兴起，同时也将带来一些巨大的商机和财富。发展智能汽车和车联网技术解决的不仅仅是个人出行的有效性，同时在如何更加有效利用社会资源方面也提供了新的可能。近年来，北京、上海、广州等一线城市的汽车限购凸显了严峻的交通拥堵问题。一旦实现真正意义上的无人驾驶，通过智能化交通信息平台，车与车、车与路之间能够及时获取有效信息，进而实现对行程的智能化管理，汽车拥堵与停车难现象将能够得到有效解决，而由此带来的排放问题和能源消耗问题也可得到缓解。

智能汽车的进一步发展也面临着很多挑战。虽然经过多年的发展，国内外智能汽车技术取得了显著的进展，但是实际交通环境复杂多变，且目前人工智能与人脑智能之间尚存在较大的差距，现有传感、处理与控制技术在实时、精准等方面达不到要求。历届“中国智能车未来挑战赛”中也暴露出了一些问题。例如，部分车队的无人驾驶车辆在逆行车道上长时间行驶，部分车队无人驾驶车辆长时间压线（黄线）行驶，还有部分车队的无人驾驶车辆在正常车道上出现蛇行行驶现象，甚至有个别车辆撞上了前方静态车辆。这些现象表明，无人驾驶车辆是一个复杂系统，要具有自然环境感知与智能行为决策能力；但是，仅仅研究环境感知和行为决策能力还远远不够，还需要建立在稳定的控制系统基础之上。这不仅仅涉及理论研究，更需要考虑工程实现。因此，复杂交通环境下车辆无人驾驶仍需要进一步研究并解决如下问题：

（1）复杂交通环境下的可靠环境感知。复杂交通环境可分为静态环境和动态环境。静态环境包含道路基本构造物及附属设施。附属设施包括标志、标线、信号等。动态环境包括其他机动车辆、非机动车辆和行人等地面移动体以及气象、气候等天时状况。上述交通要素按不同复杂度组合成复杂交通环境。目前视觉、听觉、脑信息处理等单项感知能力方面虽然已经取得一系列研究成果，但大部分研究尚局限在实验环境下，或者只适合简单交通环境。因此，需要集成面向上述复杂交通环境的有效视听觉感知理论与技术，形成面向高动态交通场景与多环境元素的可靠识别能力。

（2）拟人认知的视听觉信息处理与决策。因多模态异构传感器设备数量增多，并且智能汽车对实时反应能力的要求不断提高，以及车上计算资源有限，使得环境感知信息具有不完整、高度动态变化、多模态，甚至不一致等特点，对无人驾驶车辆中的认知与决策模型提出了准确性、实时性、鲁棒性等方面的严峻挑战，而人类能够迅速而全面地把握当前的视听觉信息并做出正确的决策，因此，需要建立参考人类认知机理的无人驾驶车辆视听觉信息认知模型，并在实际车载环境下进行综合应用、验证和完善。此外，交通系统是一个人—车—路（环境）相互作用的复杂系统，只有通过基于相应高层拟人认知模型指导下的选择性反馈处理与理解，并引入人机交互形成智能决策体系，才能得到正确的驾驶决策。

（3）适用于无人驾驶车辆的控制系统一体化设计。研究初期的无人驾驶车辆大都通过在既有车辆上集成摄像机、激光雷达、毫米波雷达等多种视听觉传感器，通过外加执行机构对车辆进行智能控制。但是，车辆本身具有固有的动力学特性，如来源于电控自动变速、电控转向、电控制动等方面的特性。采用外加机构的方式没有充分考虑车辆固有的动力学特性，导致附加控制系统和车的原有控制系统不兼容，难以达到预定的控制精度，甚至导致严重的控制失效。因此，需要对无人驾驶车辆感知系统、控制执行系统、车载固有系统等进行一体化设计，同时还要考虑有人驾驶与无人驾驶特性要求。这是智能驾驶技术走向应用并且产业化的关键步骤，也是反映一个国家无人驾驶车辆研究水平的重要标志。汽车电子产业近些年的快速发展，包括电子油门、助力转向系统等成熟的技术，为实现无人驾驶车辆的有效控制提供了坚实的基础。

此外，法律诉讼问题也是智能汽车必须面对的。现有法律都规定，车辆的驾驶者必须是人类。如果一辆汽车上只有一个心不在焉的人和一套可能会出现判断失误的计算机系统，那么一旦出现事故，谁将负责？这可能需要在智能汽车中安装功能强大的黑匣子，以便发生事故后通过数据分析进行责任界定。如果是车内人员操作失误，其责任必然归于该操作员；但如果确是在无人驾驶过程中出现的事故，那责任只能由无人驾驶车辆的生产厂商承担。

新事物的产生过程，就是一个发现并解决问题的过程。一旦智能汽车技术得到广泛应用，那么如何满足出行方便、安全、快捷的需求，如何提高社会资源的利用效率，如何治理环境污染等问题就能得到满意的答案。

智能汽车发展：机会与挑战

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