無人駕駛汽車共享規則研究

文/郭少華 閆宏偉 李勃 袁夢霖 關正偉

本文通過對國內外無人駕駛研究歷史和研究重心進行分析，發現鮮有人研究無人駕駛應用模式，而此前，我國又在無人駕駛領域取得了不小成就。于是，本研究團隊模擬了一種無人駕駛城市應用場景，試圖通過對無人駕駛進行共享業務劃定的方式，將無人駕駛出行服務進行乘坐前選址、乘坐中選線、乘坐后付款三層面的規則劃定。此項研究有利于為無人駕駛早期應用市場提供參考。

1.研究背景。

2021年，全國機動車保有量已經達到3.84億輛，其中汽車2.82億輛，基本達到家家戶戶都有車，這足以體現我國人民的生活水平正在逐年提高，但是這數字的背后卻是汽車成災的噩夢，汽車不僅是我國空氣污染的重要因素，也是我國出行效率不能快速提高的罪魁禍首，鑒于此，我國大力發展新能源汽車產業，并在此領域取得顯效，但由于私家車太多，出行效率仍未取得大的突破。同年，我國共有660個大中小城市，但擁有地鐵的城市僅為40個，其余620個城市的出行方式還局限在私家車，公交車，出租車出行等幾種方式，而由上段可見，私家車出行方式在高峰期效率不容樂觀，公交車行駛速度和路線有較為局限，出租車費用又較為昂貴。于是，我們急迫需要一種新的出行方式來達到綠色、經濟、高效的出行目的。鑒于上述出行思考，各國都在進行較為先進的無人駕駛汽車的研制和測試，無人駕駛這一概念產生于20世紀50年代的美國，在2014年的日內瓦車展上法國某公司展示出了可以連接計算機網絡的無人駕駛汽車，還可通過網絡的形式為乘客自主拼車，但是并沒有就無人駕駛拼車技術進行更深層次的研究。國內無人駕駛發展較晚，先后完成了自動檢測標線和檢測跟蹤障礙物的試驗，使無人駕駛汽車能在1%人為干預的情況下實現高速運行的效果。以上材料為本研究團隊的無人駕駛共享出行研究提供了部分前提保障。

2.設計原理

2.1 設計思路。在人們出行時，首先要考慮在哪里坐車，于是，首先我們要考慮無人駕駛汽車選址問題，本項目團隊在經濟學文獻中發現，交通選址屬于經濟類運籌學范疇，而我們在研究中也發現，與交通選址問題同頻出現的是公交車站的地址選擇，于是，我們考慮將公交車站較為集中的位置劃定為城市無人駕駛共享車的一級地址，依次類推，爭取做到人少的地方至少有一輛無人駕駛汽車。根據國內外無人駕駛的研究文獻，我們發現，自動信號檢測技術、自動標線檢測技術、檢測障礙跟隨技術、GPS技術在無人駕駛汽車的應用較為成熟，而在研究過程中，我們發現無人駕駛拼車中期，我們可以用到GPS定位模塊、傳感器及百度地圖API接口進行人車定位，使有出行需求的行人不僅能定位到周圍的無人駕駛汽車，也能實時查看汽車內作為分布情況，有權利選擇是否乘坐此座位，此過程細化了乘坐位置的選擇，使行人出行更為舒適。我們也發現，自動標線檢測技術、監測障礙跟隨技術及GPS技術能對無人駕駛汽車的選線產生效果，在乘客發布出行需求之后，汽車在幾條預選線之間檢測障礙物，選擇最好的一條線路出發，并在乘客上車之前發送給乘客端，再次進行客車校核，乘坐之后開始計算價格。乘坐之后要開始產生數據，此數據要有一個規范，我們考慮到無人駕駛汽車耗能少、行駛便利，于是出行價錢一定要少于出租車，所以，我們開始著手研究價錢計算公式。

2.2 研究方法。1）文獻研究法。①本作品以大量的研究課題的瀏覽分析為基礎，并進行不斷地優勢互補和權衡利弊，最終得到一個經濟、實用、高效的交通問題解決方案。②本作品后期又利用此方法，進行了產品的修整和升級，這種通過了解全貌來提升產品質量的方法，實現了產品的可持續發展性。2）定性分析法。①在作品開發過程中，我們將此交通問題的解決方案作為定性，通過不斷的深入了解，實現了透過現象看本質后的實際研究方向的確定。3）跨學科分析法。①在研究過程中，我們運用了交通運輸、城市規劃、數據開發以及軟件工程前端等領域的知識實現了更為客觀的開發環境。

3.創新特色

3.1 綜合性的路線選擇。無人駕駛線路選擇首先將乘坐前劃定的無人駕駛汽車選址作為一項依據，基本可以排除預選線路的交通不便，其次，此線路選擇進行的障礙物檢測不僅局限于汽車，較其他的選線方式更具綜合性。

3.2 無人駕駛人性化拼車。近期，無人駕駛汽車在北京實現試運營，這對智能交通體系構建是一個好消息，但投入運用之后，如何切實改善人們出行難，出行貴的問題成為我們需要思考的問題。于是，我們在產品中運用了數據監控車內坐位為主，壓力傳感器監控為輔，不僅實現了冗余系統布置，也實現了二次校核的作用。對實現綠色、人文、環保的出行方式有深遠影響。對出行來說，是一個較為大膽的嘗試。車內布置圖與城市布構如圖1-3所示：

圖1-1 無人駕駛車內位置檢測

3.3 無人駕駛經濟拼車。無人駕駛拼車出行的目的之一是減少出行成本，但是拼車之后價錢怎么計算成為我們需要考慮的首先問題，傳統拼車的費用除了要考慮運營商運營費，還要考慮司機的人力成本，而無人駕駛則少了司機的人力成本，所以，無人駕駛拼車才能真正稱得上為拼車。在研究中，我們將乘坐人數設為變量i，總路程計價器顯示價錢為y，而在無人駕駛汽車運行過程中，人數勢必一直在變化，所以我們以人數變化為前計算過程的結束和后計算過程的開始，確保每次的單人價錢是y0/i（y=y0+y1+...）。

4.應用前景（結語）

4.1 推廣市場，前景分析。①本產品不僅能服務于無人駕駛共享出行，也能服務于其他共享的出行方式，對出行效率有較為顯著的改線效果。②本系統加入了無人駕駛提出的遠程障礙物檢測，對日常出行用到的地圖選線有改善作用，使人們出行更為便利和安全。③研究成果可用于作為城市道路規劃設計的數據連接口，通過數據庫中的交通共用API接口進行較為全面的城市物體設計分析，有利于建設更加美麗的社會主義現代化城市。④本產品能運用于解決此前出現的紅十字會未將抗疫物資第一時間送至抗疫前線的問題，可將無人駕駛共享概念擴散至共享貨物運輸，同樣利用貨車上的數據和貨車上自帶的重力傳感器等感應芯片感應貨物是否一直在車上，物資捐獻者可以利用手機用戶端系統進行物資監控，確保物資第一時間到達現場，此外，有物資捐獻需求的用戶可以在貨車經過點進行投放物資，系統告知貨車端即可。我們稱此為共享貨車。

4.2 適用范圍。本產品適用于城市居民日常交通出行，為出行提供了最為經濟、環保、快速、智能聯動的出行方式指南，大程度減輕出行貴，出行慢的問題；可視化界面數據共享，可用于交通管制。