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    科學監管確保無人車安全路測

    2018-03-09 14:22:42 來源:中國交通新聞網 作者:徐志剛 王文威

      無人車是一種集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的高速移動智能體。無人車通過傳感器(如微波雷達、激光雷達、機器視覺技術)感知周圍環境,實現對駕駛員的輔助駕駛甚至完全自主駕駛。未來,以自動駕駛技術為核心的智能網聯汽車將是我國搶占汽車產業的制高點、促進汽車產業轉型升級的重要突破口,是關聯眾多重點領域協同創新、構建新型交通運輸體系的重要載體。必須加強無人車測試,提高測試效率、降低測試成本,從而保證其能夠安全上路、造福社會。

      國內無人車測試政策陸續出臺

      2018年3月1日,上海市政府召開新聞發布會,發放了全國首批智能網聯汽車開放道路測試號牌,并劃定了嘉定區安全性高、風險等級低的5.6公里道路,作為第一階段智能網聯汽車開放測試道路。此前,2017年12月18日,北京市交通委等有關部門出臺了《北京市關于加快推進自動駕駛車輛道路測試有關工作的指導意見(試行)》和《北京市自動駕駛車輛道路測試管理實施細則(試行)》,成為國內首個突破自動駕駛公共道路測試法律法規障礙的城市。

      無人車測試地方性政策法規的陸續出臺,可以說是對《中國制造2025》在無人車領域的具體落實,體現了政府層面對于新興技術的支持和鼓勵。這可以有效引導無人車及相關產業鏈的發展。

      國外無人車路測權限紛紛開放

      美國方面,華盛頓特區和內華達、加州21個州通過自動駕駛立法,還有5個州頒布了行政命令。內華達州在立法層面最為激進,2011年和2017年分別確認了“有人監管”和“無人監管”自動駕駛汽車上路測試的合法性,而我國目前僅允許有駕駛員監管的自動駕駛汽車上路測試。加州緊隨其后,分別在2012年和2018年確認“有人監管”和“無人監管”自動駕駛路測合法性。此外,加州在路測監管與評估水平方面處于全球領先地位,加州車輛管理局先后向全球40多家最領先的主機廠和科技公司發放自動駕駛路測牌照,并于每年2月份發布測試報告。

      歐洲方面,英國及5個歐盟國家允許自動駕駛路測。奧地利、法國、意大利、德國等在2016年聯合推動了聯合國修訂并生效了《維也納道路交通公約》新修正案,正式確認自動駕駛合法身份。德國作為全球汽車工業最為發達的國家,在2013年率先在歐洲開放自動駕駛路測權限,并在2017年聯手法國開放了德法間自動駕駛汽車跨境道路測試;荷蘭、瑞典、芬蘭、法國分別緊隨德國,在2016年先后開放了自動駕駛路測權限。荷蘭是全球最早允許自動駕駛卡車上路測試的國家。英國于2017年允許自動駕駛公共道路測試。

      日本、韓國和新加坡均已開放自動駕駛路測權限。日本內閣政府“SIP計劃”2017年啟動自動行駛系統大規模公路實證試驗;韓國也于2017年準許自動駕駛汽車上路測試,通過韓國交通部登記的自動駕駛汽車,獲準在特定條件下進行公共道路測試;2016年,新加坡開放路測權限,新加坡陸路交通局與德爾福、南洋理工大學合作開發自動駕駛出行解決方案項目,并進行公共道路測試與示范運行。

      當前無人車測試面臨多種困境

      目前對于無人車的測試主要采取道路測試。從美國加州車輛管理局公布的2016年全年無人駕駛車測試報告可以看出,谷歌母公司Alphabet旗下的無人車項目Waymo取得了不錯的路測成績。數據顯示,同樣是行駛1000英里,搭載Waymo自動駕駛組件的無人車平均只需要0.2次人工干預,比2015年的0.8次下降了75%。相比之下,寶馬、福特、尼桑、通用(科魯茲)等傳統車廠的無人駕駛車型則需要更多手動干預。

      在測試距離上,Waymo無人駕駛車2016年在加州的道路上共行駛了近64萬英里,相當于其他所有車廠路測里程加起來的30倍。但是特斯拉卻獨辟蹊徑,通過世界各地幾十萬臺Model S和Model X上安裝“Autopilot”輔助駕駛系統收集了大量真實道路和駕駛數據,其復雜程度要比Waymo只在加州路測數據多很多。

      盡管各個無人車駕駛研發單位花費了大量心血,仍無法避免無人駕駛引發的車禍。美國加州車輛管理局公布了自2014年10月以來發生的15起無人車事故,其中12起由谷歌公司的無人車引起。特斯拉汽車也先后在美國的佛羅里達州和中國邯鄲發生致死事故。

      美國蘭德公司針對無人車應用前景發布的白皮書,提出三個問題:一是無人車至少要無故障地行駛多少公里才能證明其事故率低于某個指標,這只是提供了一個下界,并不能說明無人車100%精確或者故障不會發生。二是無人車至少要無故障地行駛多少公里才能證明其事故率的精度可信,如10萬英里的事故率是0.3,那么第二個10萬英里會不會還是0.3?第100個呢?三是無人車至少要無故障地行駛多少公里,才能證明其在統計意義上是比人工駕駛安全?

      蘭德公司通過統計分析進行了估算,結論如下:達到1.09死亡人數/1億英里的事故率,需要測試12.5年(365天40英里的時速無間斷測試);事故率精度達到95%,上下20%方差,需要測試400年;以95%的概率,第二類假設80%可能性的前提下,無人車的性能超過人工駕駛性能的20%,需要測試500年。

      由以上分析可以看到,道路試驗無法測試出無人車的潛在危險,也無法窮盡所有的危險駕駛工況。因此,必須進行方法上的創新,從無人車各個部件和軟件的源頭設計測試規則,才能保證無人車技術的安全性;只有管控無人車演變過程中存在的風險,才能讓其為人類服務。

      無人車測試

      需要理論創新和穩步開放實踐

      如何保障無人車正式投入使用后的安全,是一項具有挑戰性的任務,必須建立起系統的測試理論框架,并對無人車測試方法、測試技術和測試流程進行深入研究并開發相應的檢測裝備。基于金字塔模型的概念對無人車的功能與性能進行分級測試,做到由易到難、由簡入繁,多尺度、多層次反映出無人車最全面的功能和性能指標,保證無人車上路前的安全。

      基于在環仿真的無人車室內快速測試。基于軟硬件在環仿真的無人車室內快速測試系統,通過構建道路交通場景數據庫,完成車輛子系統、臺架子系統和虛擬現實子系統之間的深度融合,實現無人車安全性、敏捷性、可靠性、舒適性、環保性及智能性的綜合快速測定。這種系統可以在室內臺架上模擬大量危險工況對無人車進行在環仿真測試,極大地提高了測試效率。目前世界各國積極關注這一測試模式,并投入大量的人力和物力進行研發,長安大學目前聯合相關企業已經開發出了圓形系統樣機。

      基于封閉試驗場的無人車功能與性能測試。建設專用封閉試驗場,搭建多種交通應用場景,通過專業的測試設備和定量化的評估可以實現無人車功能和性能的全面測試。上海市與北京市出臺的管理辦法基本相同,均要求測試車輛在上公共道路測試之前,必須先在第三方機構指定的封閉測試區內按要求進行一定程度的測試,在達到上路的安全要求后,才能在開放道路上進行測試。

      目前封閉試驗場測試普遍存在的問題是,急需在國內形成一套完整的無人車測試流程及標準規范,以滿足無人車開發、測試對交通環境和網絡環境的需求。需從平面布置、功能分區、設施設置與場景設置四個方面,重點分析研究測試針對的問題、測試依賴的條件,設計統一、標準化的測試流程、測試方法、測試結果形態及評價策略等問題,從而保證各個測試場測試結果的一致性和互認性。

      從實踐看,我國無人車開放道路測試已顯滯后。據最新報道,美國加利福尼亞州修訂的條例,將首次允許沒有方向盤、油門和剎車踏板,駕駛室沒有司機監控的“無人全自動駕駛汽車”,在加州指定公共道路上進行測試。而此前,加州只允許有方向盤和剎車踏板等裝置的自動駕駛汽車,在持有駕照的測試員在車上監控的情況下,上路測試。

      在我國,由于無人車的道路測試處于起步階段,無法準確預知在實際檢測過程中可能會遇到的問題,故采取了比較穩健的策略。在測試過程中,測試主體授權的測試駕駛員負責測試,在出現緊急情況時對測試車輛實施應急措施,并對測試駕駛員提出了操作能力等方面的具體要求。此外,對車輛也提出了具體要求,如具備“人工操作”和“自動駕駛”兩種模式,具備車輛狀態在線監控功能、安裝具備提醒功能的裝置等。

      結語

      在具體的無人車測試過程中除了要關注政策和技術外,還要重點考量監管責任、管理運營、場地建設、對外合作等因素。相信通過充分結合中國體制優勢,依托頂層設計,中國無人車技術與產業發展勢必將成為汽車工業轉型升級、拓展國際競爭力的重要機遇。

      (徐志剛系長安大學副教授)

      □相關

      我國無人車測試逐步規范

      ◆交通運輸部

      2018年2月7日,國務院新聞辦就“四好農村路”建設和交通運輸供給側結構性改革舉行發布會。交通運輸部部長李小鵬在發布會上表示,交通運輸部正在編制無人駕駛技術規劃,研究起草技術規范,建設測試基地,和有關部門共同研究制定路上測試的相關政策指導文件,積極而又穩妥地來推動這項技術。

      ◆科技部

      2017年10月8日,發布《自動駕駛電動汽車測試與評價技術》重大專項。該指南的發布,標志著中國智能網聯汽車產業正式起航,并且以高起點方式將電動化和智能化等基因植入到車聯網產業中,預示著國家級智能網聯汽車領域的研究正式跨入測試時代。

      2017年11月15日,在新一代人工智能發展規劃暨重大科技項目啟動會上宣布,針對無人駕駛技術,依托百度公司建設自動駕駛國家新一代人工智能開放創新平臺,標志著新一代人工智能發展規劃和重大科技項目進入全面啟動實施階段。

      ◆工業和信息化部

      2016年6月7日,由工業和信息化部批準的國內首個“國家智能網聯汽車(上海)試點示范區”在上海嘉定正式投入運營。2017年12月27日,發布《國家車聯網產業體系建設指南(智能網聯汽車)(2017年)》的意見。

      2017年12月14日發布的《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃》中提出,到2020年建立可靠、安全、實時性強的智能網聯汽車智能化平臺,形成平臺相關標準,支撐高度自動駕駛(HA級)。

      2017年9月4日,工業和信息化部裝備工業司在北京組織召開《智能網聯汽車公共道路適應性驗證管理規范(試行)》討論會。與會人員一致建議盡快修改完善、盡早發布實施。

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