测试智能网联汽车实际运行中的V2X、无人驾驶汽

最近,有两则焦点新闻,一则是关于谷歌重组变身Alphabet科技集团,进军汽车界,另一则来自于美国东海岸,全球首个无人驾驶汽车“模拟城市”Mcity揭开面纱。

密歇根大学在Ann Arbor联合政府和车企打造的“密歇根之城”被视为无人驾驶等智能网联技术的标志性事件,作为全球范围内第一个无人驾驶汽车试验城市,Ann Arbor作了充分的准备,那么无人驾驶汽车制造商准备好了吗?无人驾驶汽车距离我们还有多远的距离?

随着全球汽车产量、保有量的不断增长,能源、环境、安全以及交通拥堵所带来的问题日益凸显。在这一个大背景下,智能化、信息化、低碳化逐渐成为汽车行业公认的最优方案,所以智能网联汽车已经成为产业“三化”发展的重要载体。而美国、欧盟、日本等国家及地区已纷纷将智能网联汽车产业的发展提升至国家战略,于是中国汽车产业也迎来的一次重大的转机。

首先来看Micity,上个月,密歇根大学宣布开放世界范围内第一个无人驾驶“模拟城市”Mcity,它是密歇根大学Mobility Transformation Center ,联合政府、企业,打造的一个智能交通系统级别的试验模拟城市,并且计划在未来八年内投资一亿美元,单纯Mcity街区的打造就耗资一千万美元,这是汽车历史上极具里程碑的事件,如果无人驾驶汽车未来变革我们的生活,Mcity是个真正的开端。

我们不妨看看投资者态度,本文分别对谷歌与通用汽车进行一次对比,看看IT巨头主导的车联网传统汽车大佬之间的较量,看看这项无人驾驶汽车距离我们的生活还有多远的距离。

就在6月7日,中国首个“国家智能网联汽车试点示范区”封闭测试区在上海嘉定区正式开园,目前可为无人驾驶、自动驾驶和V2X网联汽车提供近30种场景的测试验证。为此中国也成为继欧盟、美国和日本之后第四个以政府力量推动新一代汽车发展的国家。作为一个前瞻性的布局,无疑为上汽集团、北汽集团、长安汽车等车企带来良好的发展环境,但是与目前国外的无人驾驶技术相比,中国智能网联汽车产业依然受到传感器的不完美、事故关注度对于可靠性的高要求、复杂路况及法律壁垒等因素制约,所以说借鉴国外先进的智能网联技术能够帮助中国汽车产业完成原始积累。

谷歌无人驾驶汽车梦源自密歇根?

第一、硅谷技术成熟度曲线如何看待无人驾驶技术?

国外智能网联汽车示范区发展现状

谈到无人驾驶技术,很多人第一印象是联想到谷歌无人驾驶技术,它和Mcity有着非常有趣的联系,谷歌创始人、CEO Larry Page是一位资深金刚狼(密歇根大学校友昵称),这位金刚狼1992年至1996年间在密歇根大学工学院就读,工学院在密歇根大学北校区,距离当下的Mcity仅仅几个街区。

硅谷技术成熟度曲线(The Hype Cycle),描述一些前瞻技术成熟度的曲线,由IT研究与顾问咨询的Gartner Group公司绘制,用于市场分析、技术选择、项目论证、投资决策等,企业评估新科技的可见度,即利用时间轴与市面上的可见度决定要不要采用新技术的一种工具。

目前世界各国对于智能网联汽车的支持不仅仅局限于政策研究、技术开发方面,美、欧、日等发达国家及地区更是斥资建设智能网联示范区,在示范区模拟多种道路和场景,为智能网联汽车提供实际的运行环境,测试智能网联汽车实际运行中的V2X、无人驾驶汽车等技术,培训无人驾驶司机,抢占技术和标准的至高点,促进智能网联汽车产业化快速发展。

Larry Page的父亲Carl Victor Page是密歇根大学计算机科学教授,根红苗正的金刚狼家族,更值得一提的是,密歇根大学有两项学生赛车很出名,其中太阳能车辆先后八次获得世界冠军,读书时期的Larry Page便是太阳能车队成员之一。

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美国无人驾驶示范区分为两大竞争阵营,东部的底特律Motor City和西部的硅谷Silicon Valley,分别有两个汽车测试示范区,这四个示范区共同争夺美国40亿美金的无人驾驶财政补助。

图片 2Mcity为什么诞生在安娜堡而不是硅谷、西雅图?

它包括五个阶段,分别是技术诞生的促动期(Technology Trigger)、过高期望的峰值(Peak of Inflated Expectations)、泡沫化的低谷区(Trough of Disillusionment)、稳步爬升的光明期(Slope of Enlightenment)和实质生产的高峰期(Plateau of Productivity)。

硅谷Silicon Valley

Mcity坐落在密歇根大学大学城Ann Arbor北部,它的名字直译是“M城市”,意思“密歇根之城”,M是密歇根大学的简称,每一个“金刚狼”心中都有一个“密歇根之城”,很多人可能会疑问,为什么它会在Ann Arbor而不是硅谷、西雅图等地区?因为密歇根大学庞大的资源整合能力,具有所有创建Mcity的天时地利人和因素。

2014年7月份发布的技术成熟度曲线,无人驾驶技术被归类于技术成熟度曲线的第二个阶段,即过高期望的峰值(Peak of Inflated Expectations),这个阶段是早期公众过度关注,演绎了一系列故事的阶段,媒体曝光度特别高,这条曲线预测这项技术将在5到10年走到第五个阶段,也即是实质性生产的阶段。

测试智能网联汽车实际运行中的V2X、无人驾驶汽车等技术,看看这项无人驾驶汽车距离我们的生活还有多远的距离。GoMentum Station位于旧金山硅谷以北40英里的康科德海军武器站内,是一座废弃的海军基地,占地2100英亩。康科德海军武器站占地5000英亩,已经铺好20英里的公路和街道,其中立交桥、隧道、铁路等城市基础设施一应俱全,并且其“得天独厚”的地理环境使得苹果、谷歌等互联网公司,以及梅赛德斯-奔驰、大众和日产等汽车厂商的本地研发部门都对它感兴趣。

Ann Arbor是从事汽车研究的天堂,一方面,拥有深厚的科研资源,密歇根大学的汽车专业一直排在世界前列,它有三个中心院所与汽车相关:汽车所、交通所和能源所,汽车所主要针对传统节能技术研究,交通所针对主被动安全等方面,能源所则偏重新能源汽车等方面的研究,无数国内外汽车大牛从这个三个所出来,而我们今天要谈论的Mcity,距离密歇根大学交通所仅百米之遥,而距离图片中蓝色水塔不足一公里的地方,是美国国家车辆与排放实验室(National Vehicle and Fuel Emissions Laboratory),如果论及汽车学术,世界范围内任何城市都无出其右。

一个成熟的量产车开发周期约为四年,5到10年,意味着最快明年会有真正的量产无人驾驶车开始立项,最晚6年后,也即是2020年开始立项量产项目,如果再反过来,Mcity的建设正在完成,那么这个时间点刚刚好,与我们的预期基本一致。

但是截至2016年年初,只有本田与其签订合作协议,与梅赛德斯-奔驰公司一起测试其自动驾驶原型汽车讴歌RLX。而据此前披露的消息指出,苹果公司正在与康特拉考斯特交通管理局秘密洽谈合作协议。

另一方面,Ann Arbor属于大底特律区,虽然去年密歇根州长访华时谈到大Ann Arbor区,汽车企业资源,包括通用汽车、福特汽车等提供的资源远比其它城市更具有优势。

第二、谷歌无人驾驶的路线怎么样?

Castle空军基地

事件揭秘:以通用汽车为代表的汽车制造商作了大量的幕后工作

谈完投资者的看法和思路,我们再看一下IT行业参与的无人驾驶车发展思路,最为典型的是谷歌,当然媒体捕风捉影,对于苹果也充满幻想,幻想着苹果联合谷歌、特斯拉等企业进军无人驾驶汽车领域,事实上,目前准确地有自己时间表的IT行业数谷歌最靠谱。

Castle全貌

谈到车联网的概念,很多人第一感觉就是天马行空、脑洞大开,而冰冻三日非一日之寒,车联网的概念,随着我们“互联网+”在中国风生水起,我们还在看很多创业者翻着精美的幻灯片跟我们讲前瞻的时候,而早在几年前,位于大底特律区范围内的Ann Arbor便开始着手相应的实车试验,以通用汽车为主导、后续多家车企参与的项目计划很久之前已经启动。

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2014年,谷歌租用加利福尼亚Castle空军基地内60英亩土地用来测试它的无人驾驶汽车(Self-Driving-Cars,SDC)并培训无人驾驶汽车的司机。Google员工将这个距离总部2.5小时路程的地方简单地叫做“城堡”。

2012年的时候,密歇根大学找来当地的3000名志愿司机测验通信设备,这些志愿者搭载了通用汽车开发的车载V2V设备和手机V2V设备,之后志愿者数量增至9000名,研究者称V2V技术可以大幅度降低车祸发生的概念,提升驾驶安全性,2014年初的时候,在通用汽车的建议下,密歇根大学将新车强制安装V2V设备申请立法,并与2014年下半年通过。

谷歌的无人驾驶汽车技术基于“非互联网的V2V”,车与车之间的交互,通过车顶上扫描器发射64束激光射线,然后激光碰到车辆周围的物体,又反射回来,这样就计算出了物体的距离。同时在底部的系统测量出车辆在三个方向上的加速度、角速度等数据,然后再结合GPS数据计算出车辆的位置,所有这些数据与车载摄像机捕获的图像一起输入计算机,软件以极高的速度处理这些数据,笔者很喜欢这种核心技术,当然开发的难度也非常大。

封闭试验场内部有类似于郊区和办城市街区的街道、支路和公路延伸。同时还有模拟工作的交通信号灯灯、停止符和交通环岛,甚至还有雨天模拟器。测试现场有 53 辆无人驾驶汽车,混合了雷克萨斯和小虫子一样的原型车,时速不超过 25 英里每小时。自谷歌宣布其无人驾驶汽车上路行驶以来,其公共道路上和封闭测试区的总行驶里程已经超过130万英里,累积了大量的行驶数据。

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Google Driverless Car目前基于丰田普锐斯、奥迪TT等车型改装了多款样车模型,主要装载了几项装备:雷达,用于追踪附件的物体;车道保持系统(Lane-keeping),基于路面和边界线差别来识别道路标记;激光测距系统、红外摄像头、立体视觉、GPS/惯性导航系统等,通过这些设备,可以辨识车外的环境,用于车内驾驶的判断,当然,整个车内的控制系统,还是基于这些传统汽车的系统,包括整车的电子线束构架。

底特律Motor city

谷歌的发展思路是个典型的IT企业造车发展思路,我们有概念,但需借助现有的整车加以实现,2015年初底特律车展的时候谷歌无人驾驶汽车项目相关负责人称将与多家汽车制造商谈判,寻找传统汽车的汽车制造商一起合作,笔者有同样的观点,无论是无人驾驶汽车、或者互联网汽车,首先是汽车本身的交通功能,这个功能并不能简简单单模块化拼装。

Mcity全貌

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Mcity作为世界上第一座测试无人驾驶汽车、V2V/V2I车联网技术而打造的无人驾驶试验区,刚刚成立的其关注度一直很高。Mcity由的密歇根大学交通改造研究中心负责建立,位于密歇根州的安娜堡市,占地32英亩斥资1000万美元(由密歇根大学和密歇根州交通部共同出资)。目前已与福特、通用、本田、日产、丰田、德尔福等15家车企及零部件供应商以注资方式展开合作。

第三、通用等传统车企的技术路线如何?

而Mcity主要包括两个测试区域:用于模拟高速公路环境的高速实验区域;用于模拟市区和近郊的低速实验区域。其中模拟市区的低速试验区包含数英里长的两车道、三车道和四车道公路,还有交叉路口、交通信号灯以及指示牌,整体布局与普通美国城镇并无他样。

再谈传统车企,传统汽车制造商在无人驾驶领域的动作很早就开始了,现在Mcity对外开放了,大家才知道原来通用汽车这样的传统汽车制造商也在做这件事情,并且投入了如此的投资,事实上,早在几年前,笔者的文章就谈到过类似的情况,比如说Ann Arbor多年前进行的“V2V”3000志愿者测试(后增加至9000名志愿者),这些志愿者已经搭载了通用汽车开发的车载V2V设备和手机V2V设备,实际远早于谷歌的无人驾驶项目,概念布局也要远超谷歌现有的设备开发,当然,那些来自密歇根大学汽车所的博士手握大笔从汽车制造商得来的研发资金,在“V2V”的基础研究以及未来先验法则设定上也比IT行业要成熟许多。

Willow Run测试基地

我们再看,1997年,通用汽车参加了美国交通部美国自动化高速公路系统联盟组织的自动汽车及高速公路技术展示活动,第一次展示自动汽车及高速公路技术,这是无人驾驶技术的基础技术,也是我们自动巡航驾驶的雏形,而直到今天谷歌无人驾驶才刚刚进入我们的视线。今天,通用汽车很多车型已经具备这个能力,而凯迪拉克搭载的ESSⅡ主动安全技术也在去年获得了北美IIHS协会颁发的Superior最高评级。

Willow Run卫星图

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Willow Run测试基地又名“American Center for Mobility”,它作为通用汽车Willow Run工厂的一部分,拥有很长的历史背景。测试基地位于密歇根州伊普斯兰提小镇,面积超过335英亩,由密歇根大学主导建设。

不仅仅是部件应用,整车应用方面同样也有很多尝试,2005年,同样是通用汽车为人类汽车历史做出了一项重要贡献:开发并定义了全球第一个车辆互联沟通技术,也就是我们后来所说的V2V,这项技术路线是基于全球定位系统GPS及无线技术的全方位物体定位传感器,该系统提供自动安全功能,例如更换车道预警、盲点探测、急停、正面碰撞警告和路口碰撞预警。

密歇根当地政府议员表示Willow Run将作为Mcity 2.0版本,临近的位于Ann Arbor的丰田汽车研发中心和位于Farmington Hills的日产汽车工厂。其拥有更加复杂的交通环境布局,基地有供测试使用的高速路,以及三层立交桥,路面上还有天然的坑洞。目前基地已经得到了密歇根州政府2千万美元财政补贴,预计两年时间建设完毕,并在2018年初对外开放。

2007年DARPA自动驾驶车辆城市挑战赛冠军,通用汽车联合美国卡内基梅隆大学及其他合作方,在雪佛兰Tahoe SUV的基础上共同研发了自动驾驶的Boss车,并一举赢得美国国防部国防高级研究规划署举办的自动驾驶车辆6小时60英里城市挑战赛冠军。

而欧洲作为世界公认的汽车发源地,无论汽车工业还是技术储备一直名列世界前茅。而早在2013年6 月,荷兰、德国和奥地利完成签署协议共同合作智能交能项目Cooperative ITS Corridor,即联合智能交通走廓项目。诣在通过V2X通讯技术在中控基站管理交通和路上的所有车辆,不仅如此2014年瑞士也宣布建立AstaZero安全技术总额和试验场。

不仅如此,因为地缘及学术的关系,关于V2V技术、无人驾驶技术方面的投资也比比皆是,近期看到有文章谈到“Mcity开放是传统车企对IT行业无人驾驶汽车噱头最为有利的还击。谷歌无人驾驶更是整个IT做事风格,“雨未至,雷先行”,而对于传统汽车行业来讲,每辆车型开发需要四年,甚至在第三年的时候媒体还不知道这款车型的存在。

AstaZero测试场简图

包括对于技术成熟的重视、汽车安全的重视,V2V也需要充分考虑到气候、交通、驾驶者健康以及耐久性等各种模拟环境保证车辆安全性。几千辆志愿者真实数据积累正如同十年磨一剑之说,而要实现无人驾驶还有很多诸如法规、道德、基础设施、国际、洲际标准等问题要解决,那是一个漫长的过程。因此对于汽车制造商,无人驾驶的初期应该是从智能驾驶开始,而所有开始的前提则是绝对安全。

2014年8月21日瑞典AstaZero安全技术综合试验场正式开放,试验场由AsteZero集团投资5亿瑞典克朗在瑞典歌德堡市附件建立。试验场将作为一个开放的国际性平台,服务于全球的汽车制造厂商、供应商、立法机构、道路管理部门、学术以及技术机构在内的利益相关方。该测试场占地面积约200万平方,总建筑面积25万平方米。四周有一条5.7公里长的乡村道路,设置4个40×25米的活动模块用以模拟城市环境;同时还有一个直径为240米的环形高速测试区,通过减速带与另一条700多米长的多车道道路相连。可以全景模拟城市、乡村、高速路等多种路段,并且可以供无人驾驶汽车和机器人进行测试实验。测试场由瑞典科技研究所和查尔姆斯大学共同所有,目前已和沃尔沃、斯堪尼亚等大公司签订合作合同,据悉还有很多来自日本、韩国和德国a的汽车企业对此兴趣浓厚。

亚洲作为目前世界上最大的汽车消费市场,以中国为首的新兴汽车产业未来发展潜力巨大。同时传统技术强国日本在传统汽车产业和互联网通讯技术领域有深厚的积累。目前亚洲地区除中国以外还有两个国家拥有在建或已建无人驾驶示范区。

茨城县日本汽车研究所

2016年3月,日本政府宣布将在位于筑波科学城的茨城县日本汽车研究所建设一个15万平方米的自动驾驶汽车测试基地。日本经济贸易产业省将通过跑道、建筑模型、无线电通讯干扰设备等相关设施建设,尽可能创造所有可能出现的不利条件与场景,用于考验自动驾驶肯能面临的已外出状况。

工程预计需要340亿日元建设资金,费用或将由日本经济贸易产业省从2016财年的预算中拨出,预计2017财年完全投入运营。

新加坡维壹科技城

新加坡政府与MIT联合开发的无人驾驶车

2014年8月,新加坡成立了自动驾驶汽车动议委员会,用于监管自动驾驶汽车的研究和测试。在维壹科技城中进行自动驾驶试验,试验由新加坡的土地与交通部门主导,这也是首个允许在公共道路测试的试验区。而新加坡作为亚洲地区为数不多的参与汽车无人驾驶研究的国家,其与麻省理工学院联合成立的研究组织早已在研究无人驾驶的可能性。它是第一个提出申请试验的组织,他们希望能够快速得到测试许可。

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