綜述智能汽車技術(shù)分級(jí)

崔夢(mèng)潔

衡水第一中學(xué)邯鄲分校 河北省邯鄲市 056500

1 引言

智能駕駛這一概念對(duì)于大眾而言，已不再陌生，自動(dòng)駕駛車輛已經(jīng)可以由實(shí)驗(yàn)室“行駛”到真正的道路上，并且，其優(yōu)越的表現(xiàn)越來越值得信任。在國(guó)外，美國(guó)政府直接進(jìn)行大規(guī)模投資，日本則結(jié)合汽車企業(yè)和電子產(chǎn)品企業(yè)等業(yè)界合力投資，芯片企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、汽車企業(yè)、軟件企業(yè)都在通過投資并購(gòu)尋求合作機(jī)會(huì)，以推進(jìn)自動(dòng)駕駛相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用[1]。日前，深圳開通了首條自動(dòng)駕駛的公交路線，四輛搭載“阿爾法巴”智能駕駛系統(tǒng)的公交車能夠?qū)崿F(xiàn)按站?？?，安全停車，自動(dòng)轉(zhuǎn)彎等操作，相信在未來，這樣的情況將在很多道路上演。但是值得思考的問題是，這一類別的智能汽車的智能化到底已發(fā)展到何種地步，以及如何定義各種智能駕駛汽車的技術(shù)等級(jí)？

2 智能駕駛的分級(jí)概述

自動(dòng)駕駛技術(shù)這一想法最早出現(xiàn)于上世紀(jì)30年代的科幻雜志中，伴隨著傳統(tǒng)車輛數(shù)十年的發(fā)展和智能汽車近年來的大力投入，這一設(shè)想早已變成現(xiàn)實(shí)。目前，圍繞自動(dòng)駕駛，已經(jīng)基本形成整車企業(yè)、核心零部件企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及新應(yīng)用企業(yè)共同參與的自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)生態(tài)，未來圍繞幾大參與方的產(chǎn)業(yè)生態(tài)將更加豐富[2]。當(dāng)前，許多汽車廠商和互聯(lián)網(wǎng)科技公司都開始著手研發(fā)自動(dòng)駕駛技術(shù)，但各公司都處于各自研發(fā)的狀態(tài)，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及合作，所以現(xiàn)在就需要有一定的指標(biāo)來為智能駕駛技術(shù)評(píng)級(jí)。

由美國(guó)國(guó)家交通安全管理局發(fā)布的智能駕駛汽車分級(jí)情況當(dāng)屬目前最為權(quán)威的指標(biāo)，其將自動(dòng)駕駛分為5個(gè)等級(jí)，即“L0級(jí)”：無自動(dòng)化的車輛，“L1級(jí)”：具備駕駛支援能力的車輛，“L2級(jí)”：有部分自動(dòng)化的車輛，“L3級(jí)”：有條件自動(dòng)化的車輛，“L4級(jí)”：高度或者完全自動(dòng)化的車輛。目前智能汽車的發(fā)展主要集中于L2級(jí)和L3級(jí)之間，少部分公司開始投入到L4級(jí)別的研發(fā)中。例如前不久百度宣布設(shè)立L3智能汽車事業(yè)部與L4自動(dòng)駕駛事業(yè)部，這意味著我國(guó)關(guān)于自動(dòng)駕駛的科技水平以及研發(fā)投入一直位于前列。

3 智能駕駛等級(jí)說明

3.1 智能駕駛L0級(jí)：無自動(dòng)化

智能汽車技術(shù)等級(jí)最低為L(zhǎng)0級(jí)，完全無自動(dòng)化的車輛，即大部分操作依舊需要人類駕駛員來執(zhí)行，但同時(shí)在駕駛的過程中可以得到一些危險(xiǎn)警告和對(duì)駕駛員以及乘客進(jìn)行保護(hù)的措施。L0級(jí)的技術(shù)等級(jí)，一般情況下能夠檢測(cè)到車身周圍的行人，識(shí)別出交通標(biāo)志的內(nèi)容，乃至汽車在行駛過程中發(fā)出車道偏離的警告。但是對(duì)于汽車的控制還是由駕駛員自己來完成，包括對(duì)方向盤的調(diào)整，剎車油門的控制，停車啟動(dòng)的操作等。此類技術(shù)等級(jí)下的車輛其控制性和安全性大都由人類駕駛員決定，計(jì)算機(jī)只能提供一些警告作用。

3.2 智能駕駛L1級(jí)：駕駛支援

智能汽車技術(shù)的L1級(jí)為駕駛支援，即通過機(jī)器檢測(cè)周圍的環(huán)境來對(duì)方向盤進(jìn)行控制或者對(duì)車輛的速度進(jìn)行控制，通過這種方式來支援駕駛員的操作，但是其他操作主要還是由人類駕駛員來完成的。L1級(jí)別的智能車輛一般包含多項(xiàng)輔助駕駛員的功能，但是需要指出，各種功能之間都是相互獨(dú)立的，一般情況下，系統(tǒng)都是只為人類駕駛員接替一種控制，例如方向盤或者油門剎車。例如最常見的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC），剎車和油門都可以被系統(tǒng)接管，駕駛員只需要控制車輛整體的運(yùn)行方向即可，此外還有自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)，在遇到緊急情況下，系統(tǒng)會(huì)直接剎車以減輕傷害。

智能駕駛的L1級(jí)與L0級(jí)相比較，添加了對(duì)車輛的控制部分，例如加減速，剎車等。L0級(jí)只能為駕駛員提供警告信息，但是不能協(xié)助駕駛員對(duì)車身進(jìn)行控制，L1級(jí)別則能夠在收集警告信息的基礎(chǔ)上處理這些信息。

3.3 智能駕駛L2級(jí)：部分自動(dòng)化

智能駕駛技術(shù)L2級(jí)為部分自動(dòng)化，和L1級(jí)類似也是通過檢測(cè)周圍環(huán)境來對(duì)方向盤或者剎車油門進(jìn)行控制，但是與L1明顯的差異是，該級(jí)別的智能汽車能夠同時(shí)接替多種類型控制，比如說可以同時(shí)控制汽車的加減速和方向。此時(shí)，系統(tǒng)和駕駛員都可以參與到對(duì)車輛的完整控制中，駕駛員可以在特定情況下將控制權(quán)交付給系統(tǒng)，也可以自己對(duì)車輛進(jìn)行控制。特別在控制權(quán)交替的時(shí)間點(diǎn)上，需要雙方將信息完整的傳遞給對(duì)方，以防止事故發(fā)生。

智能駕駛技術(shù)的L2級(jí)別與前兩個(gè)等級(jí)相比較，已經(jīng)有了初步的汽車自動(dòng)化水平，系統(tǒng)可以代替駕駛員對(duì)車輛進(jìn)行初步的操作，而駕駛員只需要觀察路況，在需要的時(shí)候再接受駕駛權(quán)即可。但是這一階段的技術(shù)水平還不夠高，一方面面對(duì)危險(xiǎn)情況的判斷還不夠準(zhǔn)確，另外處理信息的速度也需要有所提升。

3.4 智能駕駛L3級(jí)：有條件自動(dòng)化

智能駕駛技術(shù)L3級(jí)別是有一定條件的自動(dòng)駕駛，從這一等級(jí)起，智能汽車基本可以自主的決定駕駛狀態(tài)，與前三個(gè)等級(jí)的智能駕駛技術(shù)相比較，系統(tǒng)的控制權(quán)有了很大的提升。系統(tǒng)已經(jīng)不再是單純提供警報(bào)與決策意見，而是直接根據(jù)自己的判斷來對(duì)車輛進(jìn)行控制。駕駛員在大部分過程中都不需要再對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行觀察，這與之前的等級(jí)相比，已經(jīng)是質(zhì)的變化。

該技術(shù)等級(jí)的智能汽車需要配備超聲波傳感器，魚眼鏡頭，部分地圖數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，其中超聲波傳感器用于測(cè)量車身與周圍物體的距離，魚眼鏡頭可以提供一個(gè)極寬廣的視野，用于采集周圍的圖像信息，地圖數(shù)據(jù)則給智能汽車提供一個(gè)地圖信息，讓其知道自身所處的位置以及規(guī)劃到達(dá)其他地點(diǎn)的路線，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則是為整個(gè)車輛分析信息以及提供決策。

3.5 智能駕駛L4級(jí)：全自動(dòng)化

智能駕駛技術(shù)L4級(jí)別的車輛才是真正意義的全自動(dòng)化車輛，這一階段的車輛已經(jīng)不再需要人類駕駛員的參與，只需要輸入目的地和運(yùn)行方式，基本就可以完成整個(gè)駕駛過程，但是這一過程的真正普及可能需要等到2030年前后，當(dāng)前階段關(guān)于L4級(jí)別的車輛只是研究與測(cè)試階段，真正的市場(chǎng)化還有很長(zhǎng)的一條路要走。

對(duì)于完全自動(dòng)化的智能車輛，需要配備高精度的超聲波傳感器或者雷達(dá)等來檢測(cè)車身與其他物體的位置關(guān)系，一旦距離小于安全閾值，車輛必須做出反應(yīng)以避免事故。魚眼鏡頭和高精度的攝像頭用于收集車輛周圍的圖像信息，例如車身周圍的行人，障礙物，以及各種交通標(biāo)志牌信號(hào)燈等。車輛上的控制系統(tǒng)則需要配備高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠解決信息融合，計(jì)算機(jī)視覺，控制決策，場(chǎng)景重建等問題以保證車輛運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中還需要存儲(chǔ)高精度的地圖信息用于實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃。研發(fā)人員當(dāng)前面臨的最棘手的難題是如何提高汽車的視覺能力，目前所研發(fā)的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)還非常的低端和原始，如何賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接近甚至達(dá)到人類的視覺能力是一項(xiàng)非常巨大的挑戰(zhàn)[3]。

4 結(jié)語

智能汽車已經(jīng)不再是科幻小說中的產(chǎn)物，而是科技產(chǎn)業(yè)方面需要解決的一個(gè)問題，近些來年，一些智能汽車的生產(chǎn)公司也取得了很大的進(jìn)步，例如特斯拉，沃爾沃，百度等，都在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域發(fā)揮出色。此外，自動(dòng)駕駛與共享出行的結(jié)合，將進(jìn)一步降低出行成本、優(yōu)化道路交通，帶來出行和交通領(lǐng)域的深刻變革，激發(fā)更多新模式新業(yè)態(tài)[4]。但不容忽視的是，智能汽車的智能化目前都是“殘缺”的，只是在某些功能上能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，大部分的功能還是需要人類駕駛員來控制。對(duì)于智能駕駛的分級(jí)情況，我們也應(yīng)該理性看待，即使達(dá)到某一級(jí)別的技術(shù)，但是其離真正的“上路”，乃至產(chǎn)品化都還需要付出極大的努力。