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? ? ? ? ?無人駕駛汽車，也稱自動駕駛汽車，是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境、自動規(guī)劃行車路線并自主控制到達預(yù)定目標(biāo)的交通工具。

　　據(jù)了解，目前全球有多家企業(yè)涉足無人駕駛汽車領(lǐng)域，其中既包括奔馳、寶馬、奧迪、豐田這樣的傳統(tǒng)汽車廠商，也包括谷歌這樣的互聯(lián)網(wǎng)巨頭。在國內(nèi)，除了百度較早涉足外，北汽、廣汽、上汽、長安、比亞迪5家汽車廠商也已在無人駕駛汽車這一領(lǐng)域深耕多年。

　　目前，國外車企中，奧迪進行了目前全球最長行程的無人駕駛汽車路測，奔馳、寶馬在此之前也完成了封閉條件下的無人車系列測試，特斯拉則已經(jīng)將自動識別路標(biāo)、自動跟隨等源自無人駕駛汽車的技術(shù)，植入其量產(chǎn)車型。基于人工智能研究推進無人駕駛汽車研發(fā)的谷歌，其試驗車的測試?yán)锍汤塾嬕殉^100萬公里。

　　業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，到2020年，具有自動駕駛系統(tǒng)功能的無人駕駛汽車將逐漸上市；到2025年，無人駕駛汽車將進入“快速成長期”，就像智能手機成為“街機”一樣，屆時智能汽車也將成為“街車”。

　　想要實地測試無人駕駛汽車，是一件很棘手的事情。就算你之前已經(jīng)測試了上百萬公里，但是依然無法保證能夠應(yīng)對現(xiàn)實世界中出現(xiàn)的各種危險。

　　一些指標(biāo)非常的重要，包括碰撞、受傷（嚴(yán)重程度）和“突發(fā)事件”的可能性。

　　早在上世紀(jì)70年代，歐美等汽車發(fā)達國家便開始對無人駕駛汽車進行研究，到今天已經(jīng)發(fā)展出了多個針對無人駕駛各項技術(shù)研究的應(yīng)用測試場景。目前，世界上已經(jīng)建立多個相關(guān)測試基地與測試道路，例如美國的Mcity、歐洲的ITS走廊等。各國都力求在保證安全的前提下，豐富無人駕駛汽車的測試場景，提升智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)速度。

　　無人駕駛汽車測試案例1：無人駕駛虛擬之城Mcity

　　在無人駕駛汽車測試場的建設(shè)方面，美國走在世界前列。2015年7月20日，由密歇根大學(xué)主導(dǎo)、密歇根州交通部支持的無人駕駛虛擬之城Mcity正式對外開放。它位于密歇根州的安娜堡市，占地12.9萬平方米，由密歇根大學(xué)和密歇根州交通部共同出資1000萬美元，是世界上第一座專為測試無人駕駛汽車及V2V/V2I車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造、經(jīng)過環(huán)境變量控制設(shè)計的模擬小鎮(zhèn)。

　　Mcity中有數(shù)英里長的兩車道、三車道和四車道公路，還有交叉路口、交通信號燈以及指示牌，人行道上有長凳和街燈將公路和建筑隔離開來。從外表上看，這里就像是一個精心打造的好萊塢外景地。Mcity主要由2013年成立的密歇根大學(xué)交通改造研究中心設(shè)計，從去年開始正式投入建設(shè)，目前參與該項目的汽車企業(yè)包括福特、通用、本田、日產(chǎn)、豐田等。

　　雖然密歇根州早在2013年便允許無人駕駛汽車進行公路測試，但出于安全方面的考慮仍然建設(shè)了Mcity。密歇根大學(xué)交通改造研究中心工作人員表示，這主要是考慮到在無人駕駛技術(shù)足夠可靠之前，將其放置在一個相對封閉的模擬環(huán)境中進行測試，能夠最大限度地降低因不可避免事故造成的人員傷亡。

　　無人駕駛汽車測試案例2：美國弗吉尼亞無人駕駛汽車測試專用道路

　　美國弗吉尼亞州計劃在北部地區(qū)劃出一條70英里（112公里）長的公路用于測試無人駕駛汽車，這條道路被稱為“弗吉尼亞無人駕駛走廊”，任何計劃在弗吉尼亞州進行測試的無人駕駛汽車都必須首先在這條智能道路上進行測試。

　　無人駕駛汽車測試階段的安全問題，是美國各州關(guān)注的焦點?，F(xiàn)在，加利福尼亞和佛羅里達等州都允許測試無人駕駛汽車。汽車通過測試后，在真正上路測試時還要有司機在車上，以防出現(xiàn)故障和意外情況。

　　無人駕駛汽車測試案例3：加拿大安大略省對無人駕駛車輛測試開放所有道路

　　相對于其他國家為無人駕駛車輛單獨建設(shè)測試場與測試道路，加拿大則直接將一個省的道路用作無人駕駛研究測試。加拿大安大略省表示，由于無人駕駛及與高科技相銜接的汽車技術(shù)可以提升燃油的經(jīng)濟性，并緩解交通擁堵、減少溫室氣體的排放、提升車輛行駛的安全性，安大略省將成為加拿大首個允許無人駕駛技術(shù)測試的省份。而奔馳、谷歌以及特斯拉等公司預(yù)計很快將在這里開啟無人駕駛技術(shù)試驗。

　　對于安全，安大略省方面表示，無人駕駛無人汽車試驗項目推行期間，他們將確保省內(nèi)道路如常維持安全。不過，雖然無人駕駛的車輛可以在任何時間在安大略省的任何路段行駛，但項目參加方卻僅限于汽車生產(chǎn)廠家、技術(shù)公司、學(xué)術(shù)研究組織以及涉及無人駕駛技術(shù)的零部件公司。而且，無人駕駛汽車需要有一位擁有駕駛執(zhí)照的司機在車內(nèi)把關(guān)，相關(guān)公司還需要預(yù)先投保至少500萬美元。

　　長安長達2000公里的無人駕駛汽車“超級測試”

　　據(jù)了解，此次上路的長安無人駕駛汽車，按業(yè)內(nèi)公認(rèn)的美國高速公路安全管理局（NHTSA）的分級，已經(jīng)達到3級無人駕駛，即“在特定交通環(huán)境下實現(xiàn)自動駕駛，駕駛者能較長時間不參與控制”。再上一級，就是真正意義的無人駕駛，即駕駛員只需提供目的地，全程無須動手。

　　2016年4月份，2輛銀色無人駕駛汽車啟動后自動行駛出長安汽車工程研究總院大門，從重慶出發(fā)前往2000公里外的北京，這標(biāo)志著我國首個長距離行駛的無人駕駛汽車超級測試正式啟動。

　　在現(xiàn)場看到，工程師何博通過平板電腦發(fā)出啟動指令后，無人駕駛汽車自動行駛，并完成自動避讓行人、彎道加速、通過狹窄路段、自動跟車、自動超車和加速行駛等駕駛行為，均由無人駕駛汽車自行感應(yīng)、識別、決策和執(zhí)行，最后由何博發(fā)出停車指令。

　　此次超級測試的無人駕駛汽車是長安睿騁。國家“***”專家、長安汽車工程研究總院總工程師黎予生說，在絕大部分的路段，如高速路段、城市綜合路段，汽車將完全依靠車輛自身所搭載的無人駕駛功能來實現(xiàn)，而在一些匝道或進站加油等部分，還是要依靠人工介入。據(jù)介紹，由于是長距離行駛，每一輛無人駕駛汽車上都坐有專業(yè)駕駛員，一旦出現(xiàn)問題，可以隨時接管。

　　此次無人駕駛測試將由南到北，途經(jīng)西安、鄭州，預(yù)計于4月17日駛抵北京，最高時速將達自動駕駛領(lǐng)域一流水平，每小時120公里。測試汽車將實現(xiàn)停走型自適應(yīng)巡航、自動沿著單車道進行自動駕駛、高速公路的交通擁堵輔助，還可在駕駛員提出請求或確認(rèn)后主動更換車道，實現(xiàn)超車換道。

　　擁有七大核心功能的無人駕駛汽車，并不代表在2000公里的路程中可以暢通無阻?！斑@2000km，我們要克服國內(nèi)道路狀況不佳，惡劣交通環(huán)境等困難，這將是無人駕駛汽車面對實際復(fù)雜路況的又一挑戰(zhàn)?！遍L安汽車工程研究總院常務(wù)副院長譚本宏如是說。

　　實際上，長安汽車在做這個測試之前，已經(jīng)實現(xiàn)超過了2000公里的測試，在周邊的高速公路上已經(jīng)做了大量的測試。

　　市場呼喚新的無人駕駛汽車測試方法

　　現(xiàn)在已經(jīng)有研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法，可以加快無人駕駛汽車的測試進度。這種方法可以在很短的時間內(nèi)完成多種無人駕駛汽車的測試任務(wù)，作為一種新方法，它并不是一次性的讓無人駕駛汽車對所有情況進行全面的測試（通常無人駕駛汽車在測試過程中，絕大多數(shù)的公里數(shù)都沒有太大意義），而是將各個不同的情況分解，而在模擬單元中反復(fù)進行測試。比如當(dāng)你想要測試無人駕駛汽車對行人的反應(yīng)，那么只需要不斷循環(huán)行人和汽車之間的測試，而無需關(guān)注太多無用測試過程。

　　根據(jù)預(yù)估，這些改變將起到明顯的效果。研究人員認(rèn)為，在他們這種新方法的幫助下，1000英里的測試?yán)锍滔喈?dāng)于實際測試30萬到1億英里的測試?yán)锍獭Ｒ虼诉@就相當(dāng)于只用1天的時間，就可以完成Waymo從2016年到現(xiàn)在為止所有的63.5萬英里測試。

　　當(dāng)然，現(xiàn)在激動還有點高興得太早。研究人員已經(jīng)意識到，在這種測試準(zhǔn)備好實際運用之前，需要有很多狀況需要考慮。一輛無人駕駛汽車如何處理馬路上的行人、超載的卡車以及被積雪覆蓋的街道，都是需要考慮的情況。當(dāng)然，我們并不能保證在每一輛車或者每一次測試中都能看到巨大的進步，但是如果真的這種測試方法被實際運用，那么很有可能對汽車行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

　　雖然這種測試方法實際運用還需要等上幾年或更長的時間，到時候無人駕駛汽車已經(jīng)可以上路行駛。不過就算稍稍遲到，未來還可以用這種方法對無人駕駛汽車進行“查缺補漏”，解決一些歷史遺留問題。

　　無人駕駛汽車測試方案的深入思考

　　本文是作者在TRC國際交通大會上的報告節(jié)選，探討了無人車存在的一些問題及其測試方法。

　　1.為什么要進行無人車測試

　　首先考慮到的原因是避免事故。

　　最近關(guān)于特斯拉汽車自動模式導(dǎo)致的一起致命車禍將熱衷于無人車的粉絲的激情迅速拉到冰點。

　　下圖是CBS電視臺給出的交警初步報告，直路飛速行駛的Tesla毫無減速攔腰撞到了一輛白色重卡的拖車，比頭圖

　　給出的示例還要慘烈，駕駛艙當(dāng)時被削平，前進數(shù)十米后離開路面，撞擊數(shù)個圍欄，旋轉(zhuǎn)后停下。駕駛員當(dāng)場斃命

　　，只剩那個手持的播放器還穩(wěn)健地播放著哈利波特。就像文章開頭所說的，駕駛員溜號了，而傳感器中的攝像頭其

　　實看到了一個大白板而已，毫米波安裝太低而超聲檢測距離太近，然后就有了Tesla官方博客所說的“Mobileye把卡

　　車當(dāng)成了藍天白云，毫米波把卡車當(dāng)成了路牌，發(fā)生了嚴(yán)重事故，被NHTSA調(diào)查（可能會召回）?！?/p>

　?。▓D中紅車是特斯拉，藍車是大卡車）

　　那么Google無人車的情況是不是要好一些呢？好像情況也不太樂觀。

　　以下是美國加州DMV公布的自2014年10月以來發(fā)生的15起無人車事故，其中12起是Google公司的無人車引起的。

　　最近一次發(fā)生在山景城，一輛Google無人車為了避免與前方障礙物發(fā)生相撞，變道時與后方的一輛公家車相撞。

　　Nissan May 10， 2016

　　Google April 28， 2016

　　Google April 7， 2016

　　Google February 14， 2016

　　Cruise Automation January 8， 2016

　　Google November 2， 2015

　　Google August 20， 2015

　　Google July 1， 2015

　　Google June 18， 2015

　　Google June 4， 2015

　　Google May 30， 2015

　　Google April 27， 2015

　　Google April 7， 2015

　　Google February 26， 2015

　　Delphi October 14， 2014

　　其次是保證極端條件下無人車傳感器的可靠性。

　　我們知道無人車最重要的三種類型的傳感器分別為：3D激光雷達，毫米波，視覺傳感器。但是這些傳感器在雨天、

　　霧天、冰雪天氣或者夜間其性能將大打折扣，無法精確感知周圍環(huán)境中的動態(tài)和靜態(tài)物體，是無法保證車輛行駛安

　　全的。

　　最后一個原因是防止駭客攻擊將是無人車永遠(yuǎn)面臨的課題。

　　Jonathan Petit， principal scientist at software security company Security Innovation， discovered that a laser

　　pointer could interfere with the laser ranging （Lidar） systems that most self-driving cars rely on to navigate.

　　The Lidar system creates a 3D map and allow the car to ‘see’ potential hazards by bouncing a laser beam

　　off obstacles.

　　Jonathan Petit認(rèn)為一根激光筆就可以干擾無人車的激光測距系統(tǒng)。他和Path的Steven shladover博士分析了無

　　人車潛在的被攻擊風(fēng)險，列出了12種無人車可能被攻擊的對象。

　　2.可以從現(xiàn)有傳統(tǒng)的汽車測試經(jīng)驗中學(xué)到什么？

　　2.1現(xiàn)有的汽車室內(nèi)臺架測試是怎么做的？

　　傳統(tǒng)的汽車室內(nèi)檢測是在室內(nèi)臺架上模擬道路行駛條件，讓汽車的車輪行駛在自由滾筒上，通過反力制動方式

　　檢測車輛的制動力，還可以模擬車輛的運行工況檢測車輛的排放和油耗性能。在汽車室內(nèi)檢測設(shè)備中有兩項偉

　　大的發(fā)明，一個是反力式制動實驗臺、另外一個是測功機。前者可以將汽車制動轂上的制動力轉(zhuǎn)換為電機定子

　　與轉(zhuǎn)子之間的扭力。后者可以將汽車發(fā)動機的輸出功率轉(zhuǎn)換為電渦流制動器輸出的力矩和滾筒速度，實現(xiàn)W=F*V

　　的測量。這兩項發(fā)明從60年代問世以來，在全世界各地應(yīng)用推廣，成為汽車檢測的利器，也使得汽車檢測由”眼觀、

　　耳聽、鼻嗅、手摸“式的人工測量變成高效科學(xué)的機器化測量。汽車室內(nèi)檢測大大縮短了過去必須在道路進行的道

　　路試驗，實現(xiàn)了檢測的流水化和自動化，提高了效率，保證了汽車的安全性能。

　　2.2 現(xiàn)有的無人車競賽是如何進行無人車測試的？

　　無人車競賽是世界各國進行無人車技術(shù)測試的一種重要手段，比較知名的無人競賽有：美國國防部高級研究計

　　劃局（DARPA）舉辦的“GRAND Challenge”比賽，德國軍方組織歐洲陸地機器人競賽和中國國家自然基金委組織的“未

　　來挑戰(zhàn)”無人駕駛車比賽。無人車競賽主要是通過設(shè)置一些程序化的比賽項目和比賽路線，讓無人車自主完成過交叉

　　口，避撞行人，超車，指定位置停車，過立交橋等任務(wù)，記分規(guī)則為將不同項目計不同的分值，完成任務(wù)則得分，

　　失敗不得分甚至扣分，然后除以總時間，以此進行排序。這些任務(wù)涉及到了環(huán)境感知，路徑規(guī)劃，高精度定位，自

　　主決策等多層次的任務(wù)。無人車競賽這種方式促進了參賽方不斷地進行技術(shù)積累，超越自我，同時也提供了一個同

　　臺獻技、交流合作的平臺，同時還是一個無人車人才培養(yǎng)的平臺，隨著無人車競賽的難度不斷加大，無人車新技術(shù)

　　也不斷涌現(xiàn)，讓無人車朝著商用化的目標(biāo)一步步邁進。

　　2.3無人車道路試驗

　　在無人車實驗中，Google公司最熱衷于道路試驗，因為道路試驗最真實，最可靠，遇到的一切場景將是無人車未來

　　必須面臨的場景。因此Google公司進行了約170萬英里的無人駕駛道路試驗，在各種道路上進行測試，包括高速公路，

　　城市擁擠道路，舊金山的九曲十八彎，沙漠道路，大學(xué)校園，可以說能想象到的道路都進行了測試，目前Google公司

　　統(tǒng)計的無人車事故率為每10萬英里0.6起，已經(jīng)非常接近人類的記錄，即每10萬英里0.3起。

　　2.4 蘭德公司對無人車的質(zhì)疑

　　美國蘭德公司是一家全球知名的顧問公司，經(jīng)常給美國國會提供全球各國軍事實力對比報告。這一次蘭德公司針對無人、車的應(yīng)用前景也發(fā)布了一份將近300頁的白皮書。在該白皮書中提出了三個問題：

　　1）How many miles would autonomous vehicles have to be driven without failure to demonstrate that their

　　failure rate is below some benchmark？This provides a lower bound on the miles that are needed.However，

　　autonomous vehicles will not be perfect and failureswill occur.（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(biāo)，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(fā)生）

　　2）How many miles would autonomous vehicles have to be driven to demonstrate their failure rate to a

　　particular degree of precision？

　　（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是可信的，比如：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？）

　　3）How many miles would autonomous vehicles have to be driven to demonstrate that their failure rate is

　　statisticallysignificantly lower than the human driver failure rate？（無人車至少要無故障地行駛多少公里才能證明

　　其在統(tǒng)計意義上是比人工駕駛安全的呢？）

　　蘭德公司通過簡單的統(tǒng)計分析進行了估算，結(jié)論如下：

　　該報告指出：1）達到1.09死亡人數(shù)/1億英里的事故率，需要測試12.5年（365天40mile的速度無間斷測量）；2）事故率精度達到95%，上下20%方差，需要測試400年；3）以95%的概率，第二類假設(shè)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。

　　蘭德公司指出：道路試驗無法測試出無人車的潛在危險，必須進行方法上的創(chuàng)新，從無人車各個部件和軟件的源頭設(shè)計測試規(guī)則，才能保證無人車這項技術(shù)，可以為人類造福，才能管控?zé)o人車不但演變過程中存在的風(fēng)險。

　　3.關(guān)于無人車測試方法的設(shè)想

　　3.1一種多層次的無人車測試框架

　　在現(xiàn)有的測試基礎(chǔ)上，我們提出了一種多層次的無人車測試框架，將無人車的測試分為5個層次，分別為：1、元功能測試；2、封閉環(huán)境中極端條件下測試；3、基于虛擬現(xiàn)實和硬件在換仿真測試；4、隨機道路抽取測試；5、用戶培訓(xùn)和應(yīng)用技能測試

　　3.2元功能測試

　　元功能是指無人車的功能分解后，不能再進行分解的功能。包括無人車的定位功能，環(huán)境識別功能，動作執(zhí)行功能，

　　速度控制公路，路徑規(guī)劃，綜合決策功能等，任何一項功能判斷其是否為元功能，則首先判斷其是否能被分解。

　　3.3封閉環(huán)境中極端條件下測試

　　極端條件下測試是對無人車各項綜合功能的極限測試，是測試95%常態(tài)以外很少出現(xiàn)，但是又是致命的極端條件下的測試，包括各種惡劣天氣，惡劣光線條件、惡意交通行為干擾等等，這類測試是保證無人車可靠性能的關(guān)鍵。

　　3.4基于虛擬現(xiàn)實和硬件在環(huán)仿真測試

　　道路試驗雖然可以測試無人車在商用環(huán)境中的性能，但是其費時、費力，而且并不能窮舉所有的道路環(huán)境情況和交通事件。如果采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將道路環(huán)境和交通事件錄制在數(shù)據(jù)庫中，采用回放的方式輸入到無人車的傳感器接口中，通過判斷無人車在不同道路環(huán)境條件下的動作執(zhí)行正確率來評估無人車的智能將是一件非常有趣的事情。同時，利用該項技術(shù)可以在無人車機器人與老司機之間展開一場人機大戰(zhàn)，將一種綜合的，不可以定量化的比賽搬到室內(nèi)。更可怕的事實是這輛無人車將偷師老司機，通過深度學(xué)習(xí)來訓(xùn)練自己。還有一個優(yōu)點是，該方法可以進行測試環(huán)境的語義壓縮，在道路試驗中，80%的道路是平坦的，筆直的，10%是有驚無險的，只有10%是挑戰(zhàn)無人車智能的，在虛擬的測試環(huán)境中，是可以對這20%的環(huán)境和條件進行壓縮出現(xiàn)的，因此其挑戰(zhàn)性更大。好比天上一日，地下一年。

　　3.5隨機道路抽取測試

　　在完成基于VR的測試后，還要防止“秀才紙上談兵，光說不練”的尷尬，是騾子是馬，需要出來遛一遛。通過前期的測試結(jié)果，設(shè)計一定算法，抽取一定的實際道路樣本對無人車弱項進行測試，這樣才能保證其“實踐能力”。

　　3.6用戶培訓(xùn)和應(yīng)用技能測試

　　在完成無人車自身測試的基礎(chǔ)上，還需要進行無人車用戶的專門培訓(xùn)和測試，這樣才能保證用戶在緊急事件發(fā)生的情況下從容應(yīng)對。

　　4.已完成的工作

　　4.1網(wǎng)聯(lián)汽車與無人車綜合測試試驗場

　　在長安大學(xué)趙祥模教授的帶領(lǐng)下，本課題組已完成了全國高校唯一的人車路環(huán)境綜合測試場的電子化、智能化改造用于網(wǎng)聯(lián)汽車和無人車的測試。整個試驗場具有以下5個特點：

　　1） 5種無線網(wǎng)絡(luò)（4G-LTE、LTE-V，Wi-Fi，DSRC，EUHT）的全覆蓋；

　　2）自建地面高精度定位基站，定位精度30cm，可實現(xiàn)全試驗場無死區(qū)全覆蓋；

　　3）建設(shè)有便利的交通設(shè)施（龍門架、相機、檢測線圈、交叉口信號控制系統(tǒng)、交通標(biāo)志、光纖網(wǎng)絡(luò)）；

　　4）多種不同形式的路面（0.1-0.9不同附著系數(shù)路面）和道路形式（高速環(huán)道、入口并線、交叉口）；

　　5）全部電子化的設(shè)施管理。