百度谷歌無人駕駛汽車發(fā)展綜述

何 佳，戎 輝，2，王文揚，田曉笛，高 嵩，3，郭 蓬，3

（1.中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300；2.河北工業(yè)大學(xué)，天津 300132；3.天津大學(xué)，天津 300072）

百度谷歌無人駕駛汽車發(fā)展綜述

何 佳1，戎 輝1，2，王文揚1，田曉笛1，高 嵩1，3，郭 蓬1，3

（1.中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300；2.河北工業(yè)大學(xué)，天津 300132；3.天津大學(xué)，天津 300072）

介紹百度、谷歌無人駕駛汽車的發(fā)展，并進(jìn)行對比分析。

無人駕駛汽車；百度；谷歌

無人駕駛汽車可以通過傳感器感知道路環(huán)境，通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取實時道路信息，根據(jù)實時交通狀況自行規(guī)劃路線，在危險情況時提醒駕駛員，在不同程度上代替駕駛員控制汽車［1］。這樣可以有效地改善交通擁堵，減少環(huán)境污染，提高資源利用率，真正地實現(xiàn)安全、快捷、舒適、綠色出行。

目前，自動駕駛技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和重視。無人駕駛技術(shù)的研發(fā)主要分為兩大陣營：以特斯拉、奧迪為主的車企以及谷歌、百度等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。本文主要分析百度和谷歌的無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

圖1 百度無人駕駛汽車在高速路上行駛

1 百度無人駕駛汽車

1.1 發(fā)展目標(biāo)

百度在無人駕駛汽車上的發(fā)展目標(biāo)是3年實現(xiàn)小規(guī)模的商用，在一些城市內(nèi)實現(xiàn)無人駕駛實地運營，5年內(nèi)（2021年）實現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。百度是全世界最早宣布在2021年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)無人車的公司。

1.2 項目進(jìn)度

百度在2013年宣布啟動無人車項目，該項目的核心技術(shù)是人工智能系統(tǒng)，也被稱作“百度汽車大腦”。2014 年7月，百度首次發(fā)布“百度無人駕駛汽車”研發(fā)計劃，并宣布研發(fā)的無人車保留轉(zhuǎn)向盤和踏板。9月，百度宣布與寶馬合作，共同研發(fā)無人駕駛技術(shù)，百度負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)與服務(wù)，寶馬則負(fù)責(zé)硬件制造，預(yù)計3年內(nèi)推行半自動駕駛汽車。

2015年，百度成立了專門的自動駕駛事業(yè)部，這個部門直接研發(fā)L4級完全自動駕駛技術(shù)。12月，一輛由百度改造的寶馬3系GT無人車從北京出發(fā)，駛?cè)隚7京新高速，完成長達(dá)30 km的路測，最高時速100 km/h，時長約40 min，途中實現(xiàn)了跟車減速、變道、上下匝道、超車、掉頭等復(fù)雜動作，如圖1所示。這是百度首次實現(xiàn)城市、環(huán)路及高速道路混合路況下的全自動駕駛［2］。

20 16年是《中國制造2025》全面實施的一年，更是百度無人駕駛汽車技術(shù)發(fā)展最重要的一年。3月，百度正式對外發(fā)布“智慧汽車戰(zhàn)略”，并宣布與長安汽車簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，百度將會把車機(jī)互聯(lián)的解決方案大規(guī)模地植入到長安的車輛中，并與長安共同開發(fā)車輛語音控制技術(shù)，實現(xiàn)該技術(shù)在長安車型上的量產(chǎn)搭載。此外，雙方還會在全新的地圖生產(chǎn)模式、自主品牌駕駛方案、車隊管理平臺、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)上展開更深入的合作。

在9月1日舉辦的百度世界大會上，百度正式宣布成立L3事業(yè)部，該事業(yè)部只研究高速和停車2種情景下的應(yīng)用，向汽車企業(yè)提供L3級自動駕駛系統(tǒng)解決方案，協(xié)助汽車廠商實現(xiàn)自動駕駛的智能化升級，還為車企提供CarLife、CoDriver、MapAuto等產(chǎn)品解決方案。自此，百度實現(xiàn)了“兩條腿走路”的策略。在下午的無人駕駛汽車分論壇上，百度高級副總裁王勁宣布，百度無人駕駛汽車獲得美國加州政府頒發(fā)的第15張無人駕駛汽車上路測試牌照。

在11月16日的第3屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，百度無人車首次公開亮相，18輛百度無人車隊在桐鄉(xiāng)市子夜路智能汽車和智慧交通示范區(qū)內(nèi)實現(xiàn)試運營，如圖2所示，亮相的車型包括北汽EU260、奇瑞EQ和比亞迪秦版。通過此次成功運營，百度首次實現(xiàn)了在開放城市道路下的完全自動無人駕駛，推進(jìn)了無人駕駛技術(shù)從封閉研發(fā)測試環(huán)境走向開放城市道路運營環(huán)境的進(jìn)程，為后續(xù)無人駕駛技術(shù)的研發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗。

在這一年里，百度還先后與安徽蕪湖和上海國際汽車城合作共建運營區(qū)和示范區(qū)，為無人駕駛汽車的發(fā)展運營鋪路。

圖2 百度無人駕駛汽車在示范區(qū)內(nèi)運營

2017年1月初，在國際消費類電子產(chǎn)品展覽會（簡稱CES）上，百度和長安一起搭了展臺，展示了長安睿騁無人駕駛汽車（圖3）。百度宣布將L3事業(yè)部改名為智能汽車事業(yè)部，并與北汽達(dá)成戰(zhàn)略合作，預(yù)計2017年年底開始路測L3自動駕駛車。百度還發(fā)布了自動駕駛AI平臺Road Hackers，宣布會首先開放1萬km的自動駕駛訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并最終將所有的大數(shù)據(jù)資源開放給開發(fā)者。后期，百度還會與清華大學(xué)合作，共同進(jìn)行國內(nèi)道路環(huán)境下自動駕駛技術(shù)的開發(fā)，實現(xiàn)真正的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合。

1.3 技術(shù)發(fā)展

百度無人車擁有先進(jìn)的感知系統(tǒng)，采用64線激光雷達(dá)進(jìn)行自身定位和感知周圍信息，使用毫米波雷達(dá)檢測障礙物，2個高動態(tài)范圍相機(jī)模組識別紅綠燈及交通標(biāo)識。百度自主研發(fā)了車載計算中心，使用CPU+GPU+FPGA的異構(gòu)計算平臺。其最核心的部分是百度汽車大腦，它可以根據(jù)周邊環(huán)境情況，進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃，通過預(yù)測周邊車輛、行人的意圖，作出決策，還可以通過不斷地駕駛，提升自己的感知和決策能力，保證舒適、安全的出行。

自主技術(shù)研發(fā)，是百度無人駕駛汽車生態(tài)的基石，截止到2016年11月底，百度自動駕駛技術(shù)的專利申請數(shù)量已經(jīng)達(dá)到605項。百度主要依賴人工智能和深度學(xué)習(xí)的積累，從事十項與無人駕駛汽車相關(guān)的技術(shù)開發(fā)，包括環(huán)境感知、行為預(yù)測、規(guī)劃控制、操作系統(tǒng)、智能互聯(lián)、車載硬件、人機(jī)交互、高精定位、高精地圖和系統(tǒng)安全十項技術(shù)。

圖3 百度展臺的長安睿騁

2 谷歌無人駕駛汽車

2.1 發(fā)展目標(biāo)

谷歌一直主張不造車，直接以“機(jī)器人系統(tǒng)”為核心的全自動無人駕駛汽車作為開發(fā)目標(biāo)，主要研究無人駕駛汽車的外部環(huán)境感知、檢測、判斷和控制算法等，希望在2020年發(fā)布一款無人駕駛汽車。

2.2 項目進(jìn)度

2009年谷歌啟動無人駕駛汽車項目，隨后，谷歌將豐田普銳斯改造成谷歌的第1代無人駕駛車，如圖4所示，該車采用64束激光器激光雷達(dá)，突出地圖優(yōu)勢，并在加州山景城進(jìn)行了路測。

2 0 1 1年，谷歌將雷克薩斯RX450H SUV改裝成第2代無人駕駛汽車，如圖5所示。相對第1代無人駕駛汽車，第2代無人車加強(qiáng)了環(huán)境感知技術(shù)，并通過收購知名企業(yè)，進(jìn)一步增強(qiáng)了自身的圖像識別能力，提高了深度學(xué)習(xí)的水平，拓展了車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

2012年，谷歌獲得美國內(nèi)華達(dá)州的無人駕駛汽車上路測試牌照，并將這張紅色牌照貼在一輛改裝的豐田普銳斯上，在內(nèi)華達(dá)州首府卡森城完成一次首秀［3］。

2014年對谷歌是最重要的一年。4月份，谷歌官方微博對無人駕駛汽車項目的信息進(jìn)行更新，宣布谷歌無人車可以應(yīng)對數(shù)千座城市的道路交通，這是自2012年以來第一次正式的更新。5月，谷歌發(fā)布了第3代無人駕駛汽車（圖6），這款車是谷歌自主研發(fā)的純電動自動駕駛車。谷歌借鑒Pod Car原型，推出了自主設(shè)計并研發(fā)的無人駕駛車原型。這款車整合了谷歌廣告及地圖服務(wù)等優(yōu)勢資源，增強(qiáng)了人機(jī)交互體驗，更加關(guān)注行人安全。這款車沒有制動器、轉(zhuǎn)向盤和油門，最高速度設(shè)置為每小時25英里，計劃生產(chǎn)100～200輛。一年后，谷歌在山景城對其進(jìn)行路測［4］。

圖4 第1代谷歌無人駕駛汽車

圖5 第2代谷歌無人駕駛汽車

圖6 第3代谷歌無人駕駛汽車

2016年5月，谷歌宣布和菲亞特-克萊斯勒汽車公司（FCA）合作，F(xiàn)CA為谷歌生產(chǎn)了100輛 Pacifica 混動廂式旅行車（MPV），車上裝備了整套的傳感器、遠(yuǎn)程信息處理和計算單元等系統(tǒng)，這是谷歌首次與汽車廠商展開官方合作。10月份，搭載全新自動駕駛系統(tǒng)的測試車在美國有極端氣候的多地進(jìn)行了測試。

12月14號，谷歌宣布成立無人駕駛公司W(wǎng)aymo，并展示了Pacifica MPV 改造的自動駕駛概念車（圖7）。該車車頂安裝了雷達(dá)和攝像頭套件，車前翼板子和前后保險杠都裝有感應(yīng)器。

12月22日，本田和谷歌公司宣布將共同研發(fā)完全自動駕駛技術(shù)，本田將為Waymo 提供開放車輛控制權(quán)限用于自動駕駛開發(fā)的改裝車輛，并將這些車輛加入到Waymo公司的路測車隊中。

2.3 主要技術(shù)

谷歌無人駕駛汽車外部的核心是位于車頂?shù)男D(zhuǎn)式激光測距儀，該測距儀可以發(fā)出64道激光光束，能夠計算出200m以內(nèi)物體的距離，得到精確的3D地圖數(shù)據(jù)，自動駕駛汽車會將激光測距儀測得的數(shù)據(jù)和高分辨率的地圖相結(jié)合，做出不同的數(shù)據(jù)模型。安裝在前擋風(fēng)玻璃的攝像頭可以用于近景觀察，幫助自動駕駛汽車識別前方的人和車等障礙物，記錄行程中的道路情況和交通信號的標(biāo)志，最后通過相應(yīng)軟件對信息進(jìn)行分析和綜合。輪胎上的感應(yīng)器可以保證汽車在一定軌道上運行，倒車時，還能快速測算出后方障礙物的距離，實現(xiàn)安全停車。汽車前后保險杠內(nèi)安裝有4個雷達(dá)元件，可以保證汽車在道路上保持2～4s的安全反應(yīng)距離，根據(jù)車速變化進(jìn)行調(diào)整，最大程度上保證乘客的安全。

谷歌無人駕駛汽車的部件核心都是汽車主動安全技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)掌握并投放市場的，硬件并不能成為無人駕駛汽車的門檻，算法和深度學(xué)習(xí)能力才是限制無人駕駛汽車研發(fā)的主要因素。谷歌在深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)搜集和建模方面有著深厚的技術(shù)積累，并且谷歌在地圖方面有著豐富的數(shù)據(jù)儲備，可以幫助實現(xiàn)無人駕駛車輛的路徑規(guī)劃與定位功能。

圖7 利用MPV改造的自動駕駛概念車

3 結(jié)束語

百度和谷歌都是全球科技行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，他們都投入了多年時間和大量資金開發(fā)無人駕駛汽車技術(shù)，兩者相比，谷歌發(fā)展慢而穩(wěn)，百度的目標(biāo)更為激進(jìn)。

在研發(fā)時間上，谷歌已擁有7年無人駕駛汽車研發(fā)經(jīng)驗，堪稱無人駕駛汽車的鼻祖，而百度的無人駕駛汽車項目啟動相對較晚，但是百度吸取谷歌無人駕駛汽車研發(fā)方面的經(jīng)驗和教訓(xùn)，繞過許多彎道，依靠多年來在人工智能和深度學(xué)習(xí)方面的技術(shù)優(yōu)勢，成為后起之秀。

在研發(fā)技術(shù)上，百度的無人駕駛汽車專利主要集中在傳感、定位、識別3個方面，而谷歌的無人駕駛汽車專利則主要集中在傳感和控制2個方面。由于谷歌提早布局，其整體技術(shù)領(lǐng)先百度，但是，百度在一些單項的核心技術(shù)方面世界領(lǐng)先，如在用攝像頭判斷物體、汽車上，百度的準(zhǔn)確率高達(dá)90.13%，居全世界第一。在國際通用街景數(shù)據(jù)集 KITTI 的車輛跟蹤6項指標(biāo)中，百度有4項位居世界第一。

在發(fā)展模式上，谷歌傾向于為其他車企提供無人駕駛技術(shù)，先是研發(fā)自主無人駕駛汽車，沒有轉(zhuǎn)向盤和制動器，后來迫于監(jiān)管環(huán)境的因素，放棄自主無人駕駛汽車，效仿百度走廠商合作路線；百度對自己的定位是無人駕駛汽車的提供商，是全世界最早宣布在2021年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)無人駕駛汽車的公司，一直走廠商合作路線。

在法律環(huán)境上，谷歌還在極力說服美國政府，希望可以允許更多的無人駕駛汽車上路測試，相對而言，百度更有優(yōu)勢，中國的地方政府政策靈活性較大，百度有望通過洽談合作率先在國內(nèi)的一些城市實現(xiàn)區(qū)域化經(jīng)營。

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，百度和谷歌在無人駕駛技術(shù)的研發(fā)方面已經(jīng)取得了顯著成果，但是實際的交通情況復(fù)雜，而且人工智能技術(shù)和人腦之間還存在較大的差距，實現(xiàn)完全自動的無人駕駛技術(shù)仍然是任重而道遠(yuǎn)。

［1］ 陳慧巖，熊光明，龔建偉，等.無人駕駛汽車概論［M］.北京： 北京理工大學(xué)出版社，2014.

［2］ 李勇.人工智能發(fā)展推動信息安全范式轉(zhuǎn)移——基于百度無人駕駛汽車的案例分析［J］.信息安全研究，2016，2（11）：958-968.

［3］ 艷濤.期待無人駕駛汽車［J］.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2015（2）：17-20.

［4］ 胡小偉.國家知識產(chǎn)權(quán)局研究中心：詳解谷歌三代無人駕駛汽車的專利棋局［EB/OL］.（2016-09-18）［2017-02-22］.http：//www.199it.com/archives/518334.html.

Development Summary of Baidu and Google Driverless Car

HE Jia1， RONG Hui1，2， WANG Wen-yang1， TIAN Xiao-di1， GAO Song1，3， GUO Peng1，3
（1. China Automotive Technology & Research Center， Tianjin 300300； 2. Hebei University of Technology， Tianjin 300132； 3. Tianjin University， Tianjin 300072， China）

This paper introduces the development of Baidu and Google driverless cars and conducts comparative analysis on them.

driverless car； Baidu； Google

U463.6

A

1003-8639（2017）12-0019-03

2017-02-22

（編輯 凌 波）