自动驾驶到达临界点最多十年

2015年，汽车业变革突然加速，自动驾驶汽车携带智能化与互联的技术基因，为我们展开了未来汽车的画卷，科技公司和汽车巨头用他们的理解和想象描绘出智能化汽车的模样。国际研究机构Gartner发布的《新兴技术发展周期》(Hype Cycle for Emerging Technologies)报告显示，自动驾驶汽车已达到 技术炒作周期 巅峰，在5至10年的时间，就能被市场广泛接受，那时几乎所有主要的汽车制造商都已开始测试自动驾驶汽车。

一、自动驾驶会发展到什么程度？

自动驾驶不是某一天的突然发明，事实上，这项技术在20世纪已有数十年的研发历史，21世纪初呈现出接近实用化的趋势。从最开始只有一种自动驾驶功能，例如 主动巡航 (active cruise control)，让汽车可以自己跟着前面的车前进，自动加减速，但左右移动还是要由驾驶人操控。到现在，已经可以做到同时有两种自动驾驶功能，或称作 半自动驾驶 ，前进后退、左右移动都由计算机系统控制，例如路边自动停车。

下一步就是 高度自动驾驶 ，驾驶完全交给计算机系统，例如塞车时让汽车自己开，驾驶人可以做其他事情，不再需要一直监看车况。到最后，要达到 完全自动驾驶 ，这时驾驶人就变成乘客，甚至不用坐在车上，例如抵达目的地，下车后车会自己开去停车，驾驶人或乘客只需要用就可以遥控汽车。要做到完全自动驾驶，至少还要十五年时间。

二、为什么要发展自动驾驶技术？

人类驾驶最大的优点是开车时间越久，驾驶经验累积越多，有能力对各种突发状况做出适当反应。但现在世界各地的交通事故当中，高达九成是人为因素造成的，因为人会疲劳、会疏忽，对汽车四周环境的观察，还有很多盲点。

自动驾驶最大的优点之一，就是机器不会累、不会睡着，永远可以百分之百注意周遭的路况与环境。而且吸烟或者吃烤肉等在体内聚集的强致癌物质多环芳香烃，一辆有自动驾驶功能的汽车，有许多高科技感测装置，辅助驾驶人监看四周路况和环境，不再有盲点。也就是说，未来的自动驾驶，除了没有人类的缺点之外，还会让机器学到人类的所有优点。所以，自动驾驶系统在必要时刻取代驾驶人，一定会减少交通事故，提高驾车的安全性。

三、载你驶向未来的自动驾驶汽车包含了哪些重要技术？

根据美国的专利顾问公司Lexinnova的报告，归纳出9种已运用于无人驾驶车的基本技术：

车对车通讯(V2V Communication)、巡航控制(Cruise Control)、自动煞车(Automatic Brakes)、车道维持(Lane Keeping)、雷达(Radar)、循迹或稳定控制(Traction or Stability Control)、视频摄影机(Video Camera)、位置估计器(Position Estimator)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。在上述的基本技术中，前五项技术的专利申请数量相对较多，显示出重要性，接下来就针对这五项技术作一简单介绍。

1.车对车通讯(V2V Communication)

通过车对车通讯，车辆之间可以互相传送数据，让彼此了解对方的行为与状况，可以让驾驶者提前作出判断和决定，减少视野盲点所造成的危险。

V2V Communication示意图

美国国家公路交通安全局(NHTSA)正在制定车对车通讯相关标准及规格，以确保所有车辆都使用共同的语言，而且美国运输部也宣布，最快在2017年出厂的新汽车，按规定都要配备车对车通讯系统。

NHTSA制定的车对车通讯系统，使用的是基于IEEE 802.11p及IEEE 1609标准的专用短程通讯(DSRC，Dedicated Short Range Communications)技术，借由5.9GHz微波频段传输数据，拥有超低传输延迟、高传输速度等特性。在DSCR状络中，每一节点(汽车)以每秒10次的频率向四方传送信号，覆盖范围达 00公尺，在络内的数据收讯可以多步(multi-hop)方式往前跳跃到5到10个节点(汽车)之远，就如同收集到一英里外的交通状况，这使驾驶者对交通状况拥有充足的应对时间。

据Lexinnova统计，车对车通讯的相关专利，多数为丰田汽车及其子公司Denso掌握，其次是日本车用电子商Alpine及通用汽车(GM)。

2.巡航控制(Cruise Control)

传统的定速巡航控制系统会依据设定的巡航速度，自动调整引擎节气门开度，进而达到定速行驶的目的。智能巡航控制系统(ACC，Adaptive Cruise control)则会主动侦测前方车距，以系统限定的安全跟车时间间距，以及驾驶者设定的速度为依据，适当地控制油门与煞车，进而达到适应前车状况的巡航控制。

Adaptive Cruise control示意图

ACC系统主要是由前车车距侦测器、车速传感器、纵向加速传感器、煞车及油门控制单元，及逻辑运算控制单元组成。

据Lexinnova统计，巡航控制相关专利的前三大专利权掌握者为：博世(Bosch)、日产汽车、通用汽车。

.自动煞车(Automatic Brakes)

自动煞车系统包含防死锁煞车系统(ABS，Anti-Lock Braking System)，以及电子煞车力分配(EBD，Electronic Brake-Force Distribution)系统。

ABS示意图

ABS最早由博世公司1987年引入市场，目前已是普遍配备。踩煞车时，ABS会通过感测组件侦测车轮转速，一旦发现车轮有死锁现象，ABS会释放煞车，然后再快速煞车死锁，接着再度释放再度死锁，如此循环，可以让驾驶者仍能操控方向盘避免打滑失控。

EBD为ABS的附加系统，其作用先于ABS，以减少不必要的ABS动作。EBD系统监控四轮转速，将各车轮煞车油压自动调节至最恰当的程度，以防止ABS作用前的任何死锁现象，增大保护范围。

据Lexinnova统计，自动煞车系统相关专利的主要专利权掌握者为韩国汽车零件供货商万都株式会社(Mando)及博世，但Mando的ABS或EBD专利似乎未用于无人驾驶车领域。

4.车道维持(Lane Keeping)

车道维持的技术分为二种：车道偏离警示系统(LDWS李学勇、史和平专门召集10家省内知名服装企业共同探讨如何应对当前行业发展面临的新情况、新问题。当晚，Lane Departure Warning System)，当感测组件侦测到车辆偏离车道时，若驾驶者未打转换车道的方向灯讯号，系统会发出视觉、听觉或震动的警示讯号以提醒驾驶者返回车道。

车道维持系统(LKS，Lane Keeping System)或车道维持辅助系统(LKAS，Lane Keeping Assist System)，则是当车辆无意间偏离车道时，若驾驶者没有立即对偏离状况做处置，LKAS会主动介入控制方向盘，给予适当辅助力，让车辆维持在原有车道内。无人驾驶车即采用此种系统，传感器可以使用影像传感器、雷射传感器，或红外线传感器。

车道维持辅助系统(LKAS)示意图

据Lexinnova统计，车道维持系统相关专利的前四大专利权掌握者为博世、日产汽车、丰田汽车及现代汽车。

5.雷达(Radar)

雷达系统是无人驾驶车最重要的技术之一，除了我们熟知的倒车雷达之外，定速巡航要用到雷达，侦测周遭交通状况要用到雷达，防撞系统要用到雷达，保持车道也要用到雷达。

车用雷达应用示意图

车用雷达依讯号产生源的不同，分为声波雷达、光波雷达，及毫米波雷达(Millimeter Wave Radar)等三种。属于声波类的超音波雷达，因其测量距离较短，主要用于停车辅助系统，例如倒车雷达。属于光波类的红外线雷达及激光雷达，其最主要的缺点为光线穿透力易受尘雨雾雪的干扰，而影响测量的精确度。红外线雷达的测量距离较短，可用于夜视系统，而激光雷达的测量距离较长，与红外线雷达一样，均可用于防碰撞系统。毫米波雷达的波长如名称所示为毫米级(mm)，运作频率范围在 0GHz到 00GHz之间，主要集中在2 -24，，GHz频段，是目前车用雷达研发的主流。与声波相比，毫米波雷达不受大气紊流的影响，与光波相比，毫米波雷达的穿透性较强，因此毫米波雷达的探测性良好，精准度高。

无人驾驶车除了使用雷达系统之外，还有使用光达系统(LIDAR)，也就是光学遥感技术，通常是利用雷射光脉冲对目标物进行高密度扫描，以量测物体的距离，或获取物体三维形貌的数据。

据Lexinnova统计，雷达关专利的前四大专利权掌握者为丰田汽车、日立商社、博世及富士通。