任熠，周夢菲

（武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院，湖北 武漢 430000）

前言

因為人們對出行方式便利的需求越來越高，同時伴隨著不斷增加的人均純收入，汽車的保有量也呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。根據(jù)國家環(huán)保局的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年全國機動車保有量與2017年相比增長了5.5%，3.27億是2018年達(dá)到的機動車保有量數(shù)目[1]。汽車保有量的逐年增加帶來的是能源更快速地消耗、交通越發(fā)的擁堵、環(huán)境污染加劇、交通安全保障難度增加等諸多問題，解決這一系列問題的有效途徑是有效研發(fā)智能汽車。與此同時，智能汽車的發(fā)展不僅可以顯著提高駕駛的舒適性，而且有利于實現(xiàn)科教興國和人才強國的國家戰(zhàn)略目標(biāo)。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、5G等先進技術(shù)的發(fā)展，為智能汽車的發(fā)展提供了技術(shù)支持。智能汽車相對于傳統(tǒng)汽車而言，它將各個領(lǐng)域先進的技術(shù)融合在一起，在汽車行駛過程中需要對周圍復(fù)雜環(huán)境進行感知，通過電腦計算做出相應(yīng)路程的規(guī)劃與決策，多級輔助駕駛員進行駕駛，最終目的是實現(xiàn)替代人類操縱機動車。

1 我國智能汽車現(xiàn)狀

我國智能汽車現(xiàn)在主要是處于早期發(fā)展的階段，L1級部分汽車已經(jīng)實現(xiàn)了實用化與市場化，最典型的案例就是小鵬汽車的自動泊車系統(tǒng)；L2級同樣也是只有部分汽車能夠達(dá)到，例如吉利汽車的繽越能夠自適應(yīng)巡航等；L3級在市面上更是極少數(shù)能夠達(dá)到，國產(chǎn)汽車長安UNI-T將于六月上市；而L4、L5級因為受到技術(shù)的限制并沒有形成市場化[2]。

1.1 智能汽車產(chǎn)業(yè)

智能汽車與傳統(tǒng)的汽車現(xiàn)階段相比而言，主要存在以下的幾個特點。

首先，智能汽車結(jié)構(gòu)只是在傳統(tǒng)汽車上改進，沒有特別顯著的區(qū)別。因為L3、L4和L5級受到較大的技術(shù)限制，現(xiàn)在市面上的智能汽車更像是在傳統(tǒng)汽車上增加了部分產(chǎn)品，使汽車更加智能化，更好輔助駕駛員駕駛。新款奧迪 A8達(dá)到 L3級別，但也只是在部分條件下實現(xiàn)自動駕駛，駕駛過程中仍然需要駕駛員在必要時做出人為干涉，以保證行車安全。

其次，智能汽車行業(yè)體現(xiàn)了多領(lǐng)域交叉融合，形成了多方跨界合作的特點。多領(lǐng)域是指智能汽車的制造不再只是依靠汽車企業(yè)和部分其他領(lǐng)域的企業(yè)，更多的需要互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能產(chǎn)業(yè)的支持，汽車制造的工藝流程由鏈狀變成網(wǎng)狀。例如小鵬汽車是國內(nèi)智能汽車第一梯隊的成員，企業(yè)的主要人員大部分來自于互聯(lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)如騰訊、小米等公司?；ヂ?lián)網(wǎng)公司與車企共同合作，共同研發(fā)智能汽車的多項服務(wù)，人工智能的深度學(xué)習(xí)使汽車能更準(zhǔn)確地模擬人類的駕駛規(guī)則與習(xí)慣，使駕駛過程更加安全舒適，提高乘客的乘坐品質(zhì)。圖1是小鵬汽車部分合作伙伴。

圖1 小鵬汽車部分合作公司

最后，智能化水平較高的智能汽車，其市場化的水平卻很低。究其原因是在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，制造一輛 L3級別及以上的汽車成本較高，例如2019款的奧迪A8L官方網(wǎng)站給出的價格區(qū)間為87.1-264.8萬，由此可以看出，制造一輛L4或L5的智能汽車成本也就更高。

1.2 智能汽車關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 汽車定位技術(shù)

汽車定位與汽車控制是智能汽車的關(guān)鍵技術(shù)[3]。智能汽車的最終目的是實現(xiàn)機器駕駛，其中車輛的定位就需要依賴高精度地圖和高精度儀器對周圍環(huán)境的感知。高精度地圖相較于現(xiàn)在的普通地圖來說，有著更高的分辨率并且存在分層架構(gòu)，分辨率可達(dá)厘米級，同時可以將誤差縮小到 10～15米之內(nèi)。高精度的分層架構(gòu)是由靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)兩部分構(gòu)成的，它將駕駛道路附近環(huán)境的交通指示牌、交通指示燈、實時路況、交通事件等信息進行記錄。由此可見，高精度地圖是實現(xiàn)自動駕駛車輛必不可少的一部分，它能輔助智能汽車進行環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、定位與控制。目前我國真正能夠制作高精度地圖的有百度地圖、思維圖新、高德地圖、凱立德和易圖通五家公司[4]，在未來都有極大可成為為智能汽車制造企業(yè)的深度合作伙伴。

智能汽車的環(huán)境感知技術(shù)是對行駛路徑的識別、周邊物體的感知、駕駛狀態(tài)的檢測和駕駛環(huán)境的檢測，利用傳感器或自組織網(wǎng)絡(luò)進行感知。目前已應(yīng)用的感知方法有利用超聲波傳感器進行感知、利用毫米波雷達(dá)進行感知、融合傳感等。

例如當(dāng)智能汽車行駛到城市某位置時，高精度地圖解決“我在哪”的問題，環(huán)境感知技術(shù)對周圍環(huán)境的行人、車輛、路標(biāo)和道路等進行感知，將得到的信息傳到控制系統(tǒng)中，并根據(jù)駕駛員的行駛要求對智能汽車發(fā)出指令，使智能汽車完成相應(yīng)的指令去滿足駕駛員要求。

1.2.2 汽車控制技術(shù)

關(guān)于汽車運動的控制理論，有經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論兩種。在現(xiàn)代實際工程問題中，經(jīng)典的PID（比例-積分-微分）控制理論應(yīng)用最多。現(xiàn)代控制理論大概有七種，分別為：線性二次型最優(yōu)控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、模型預(yù)測控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滑?？刂坪汪敯艨刂芠5]。智能汽車的控制包括橫向控制和縱向控制?，F(xiàn)在，有許多先進的控制系統(tǒng)都已應(yīng)用于智能汽車上：

（1）自動泊車系統(tǒng)：要求智能汽車前后保險杠上安裝雷達(dá)或者攝像頭，通過感知周圍環(huán)境實現(xiàn)自動泊車的系統(tǒng)。典型的就是小鵬汽車在最新款 P7的全自動代客泊車技術(shù)，解決泊車?yán)щy的問題；

（2）ABS防抱死制動系統(tǒng)：在剎車過程中，自動控制制動力的大小，使智能汽車的車輪不抱死。這一系統(tǒng)現(xiàn)在幾乎存在于所有的汽車，用于保護汽車輪胎，避免事故的發(fā)生；

（3）交通標(biāo)志識別系統(tǒng)：對道路兩旁的交通標(biāo)志的識別，有利于向駕駛員提供實時的道路交通信息，引導(dǎo)駕駛員規(guī)劃合理的路線，保證行車安全。

圖2是智能汽車外部感知介紹圖。

1.3 智能汽車與智慧城市

智能汽車對行駛環(huán)境具有一定的要求，結(jié)構(gòu)化道路比非結(jié)構(gòu)化道路更能夠?qū)︸{駛路徑進行一個更好的規(guī)劃，所以智慧城市的建設(shè)也就更加重要。智慧城市有兩個小概念就是建設(shè)智慧交通與生態(tài)城市，智能汽車對這兩方面的建設(shè)都有著巨大的作用。

智能汽車的發(fā)展離不開智慧交通的發(fā)展，二者相輔相成，一定程度上能起到互相促進的作用。智能汽車的較高的行車效率和安全性為智慧交通添磚加瓦；反過來，智慧交通又為智能汽車提供便利，使智能汽車能夠更好的規(guī)劃行車路徑。同時，因為智能汽車是通過信息技術(shù)手段規(guī)劃行程，所以也具有一定的交通調(diào)節(jié)作用。

智能汽車因為具有更先進的傳感器和尾氣處理裝置并且能夠更合理地控制汽車行駛速度，以減少因駕駛操作不正確帶來的排放等，相較于傳統(tǒng)汽車，對環(huán)境更友好，能夠為生態(tài)城市建設(shè)做出有效貢獻(xiàn)。

2 我國智能汽車未來展望

我國智能汽車發(fā)展雖然處于早期發(fā)展階段，但是智能汽車市場與先進技術(shù)發(fā)展都表現(xiàn)出了強大的活力和無限的潛力。

2.1 智能汽車行業(yè)發(fā)展

第一，智能汽車行業(yè)仍然會繼續(xù)呈多領(lǐng)域交叉融合和多方跨界合作的趨勢[2]，產(chǎn)業(yè)鏈不再是鏈狀結(jié)構(gòu)而是交織更多的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。更多其他領(lǐng)域的公司會加入到汽車公司中，參與智能汽車的制造，讓智能汽車更加貼近生活，更加便利。

第二，智能汽車更加“個性化”。智能汽車不再只是一個交通工具，更多的是給消費者提供休閑娛樂的工具。在滿足消費者出行需求的同時，它還能提供“個性化”的娛樂項目，例如移動KTV、移動飲料機等，使得智能汽車更偏向于“個性化”與“定制化”。

第三，智能汽車更加大眾化。目前，智能汽車大部分處在中高檔水平，隨著先進技術(shù)進一步發(fā)展，一些重要零件制作成本降低。重要零件成本降低，智能汽車整車的成本也會大幅度降低，更多的消費者也有足夠的經(jīng)濟能力擁有一輛屬于自己的智能汽車。

2.2 智能汽車技術(shù)發(fā)展

運用在智能汽車上的先進技術(shù)更加多樣化和智能化。在滿足不同消費者使用需求時，要求智能汽車能夠具有一定針對性，在足夠了解消費者需求的前提下，按照消費者的不同標(biāo)準(zhǔn)滿足這些需求。這種類似“人車對話”場景的實現(xiàn)，需要大力推動先進技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

2.2.15G技術(shù)

現(xiàn)在我國有望大力推崇的5G技術(shù)對智能汽車的智能化起著巨大的推動作用。在未來的交通行業(yè)，要求“人-車-路-云”高度協(xié)同工作[6]，5G技術(shù)無疑是一個巨大的進步。5G基站覆蓋程度比4G更廣，基站的數(shù)目也更多，同時具有超低延時等諸多優(yōu)點[7]。在5G技術(shù)支持下的車聯(lián)網(wǎng)功能也就更強大，可以為智能汽車提供更高精度的定位，更快速的計算，保證智能汽車做出更為合理的路徑規(guī)劃和擁有更快的緊急情況處理能力，保障乘客的人身安全。由此可見，隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，能進一步加快其應(yīng)用到智能汽車的腳步，也能進一步推動智能汽車市場的發(fā)展。

2.2.2 高精度地圖

現(xiàn)在部分汽車已經(jīng)能夠達(dá)到 L3級別的自動駕駛，高精度地圖市場化的需求因此更加迫切。高檔車企若能與高精度地圖制作公司達(dá)成合作，能極大地提高智能汽車的市場競爭力。高精度地圖最大的特點就是實時性，靜態(tài)數(shù)據(jù)更新約為一個月，而動態(tài)數(shù)據(jù)的更新約為幾秒鐘，在智能汽車駕駛過程中能夠更快地對路徑進行規(guī)劃，對可能發(fā)生的事故進行預(yù)判和規(guī)避。

目前來說，百度公司是我國唯一能夠有能力自主研發(fā)高精度地圖，采集車能夠采集全景和高精兩種。將高精度地圖完成后會成為推動智能汽車發(fā)展的極大推力。

2.2.3 人工智能技術(shù)

人工智能在智能汽車領(lǐng)域有著很大的發(fā)展空間。首先，使智能汽車的設(shè)計更加智能化。人工智能具有大數(shù)據(jù)分析更快、更準(zhǔn)，對設(shè)計過程中出現(xiàn)的錯誤能夠更快發(fā)現(xiàn)。其次，人工智能運用于智能汽車上，汽車與人更能夠交互，使智能汽車對人的需求做出判斷與滿足。特別是人工智能語音對話功能，不僅將人的指令傳達(dá)給智能汽車，而且可以與人進行交流。

2.2.4 其他技術(shù)

除此之外，ADAS、傳感技術(shù)等進一步發(fā)展也為智能汽車的發(fā)展起推動作用。特別是基于視覺高效、低成本的環(huán)境感知將成為智能汽車未來產(chǎn)業(yè)化的主要方向。

2.3 智能汽車倫理問題的發(fā)展

當(dāng)智能汽車發(fā)生意外時，事故追責(zé)是關(guān)鍵。當(dāng)無人駕駛汽車在道路上遇到突發(fā)情況而造成財產(chǎn)損失或人員傷亡時，對責(zé)任的追查很重要，是智能汽車責(zé)任、普通汽車責(zé)任、行人責(zé)任、汽車生產(chǎn)廠家責(zé)任還是汽車系統(tǒng)開發(fā)者的責(zé)任，這個問題需要盡快做出準(zhǔn)確判斷。因此，國家需要對這類問題進行分類制定相應(yīng)的法律法規(guī)，對人、智能汽車、制造商進行約束。

同時，智能汽車發(fā)展會使部分人失去工作，如何去平衡智能汽車技術(shù)的發(fā)展與就業(yè)問題也是很重要的。

倫理方面不僅僅只是事故追責(zé)和就業(yè)問題，還有生態(tài)倫理、交通權(quán)利等。在追求智能汽車發(fā)展的同時，也要建立健全的關(guān)于智能汽車倫理的法律法規(guī)體系。

3 結(jié)論

（1）智能汽車的發(fā)展有巨大的市場。智能汽車能夠帶給乘客更舒適、輕松的體驗；帶給駕駛員更安全、高效的駕駛，避免駕駛員疲勞駕駛帶來生命危險；對生態(tài)環(huán)境友好，能夠減少有害物質(zhì)的排放。智能汽車的優(yōu)越性使它在市場上有很大的優(yōu)勢；

（2）促進高精度地圖、5G技術(shù)等先進技術(shù)的發(fā)展。更智能的智能汽車因為需要滿足消費者對美好生活的向往，所以對相關(guān)的先進技術(shù)和先進傳感器的需求更迫切并且要求更嚴(yán)格；

（3）智能汽車所帶來的倫理問題需要重視。智能汽車所涉及的倫理問題范圍更廣，涉及的權(quán)利與道德更加多層次、多元化，因此，相關(guān)的法律法規(guī)也應(yīng)更加具體與全面；

（4）智慧城市的建設(shè)為智能汽車提供更好的駕駛環(huán)境；智能汽車同時也為智慧城市的建設(shè)作出貢獻(xiàn)。