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智能驾驶技术未来发展的挑战

时间:2022-09-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:⑤在公路环境里非机动交通者如何与自动车辆交互,是否有必要为互联智能驾驶单独隔离出一条高性能车道?需要建模分析新兴的自动驾驶运用/拥有模式会给中国社会带来哪些微观经济和宏观经济冲击,以便为政府制定互联智能驾驶国家战略提供科学论据。

自动驾驶车辆的系统技术构成见图10.9,主要涉及以下十个方面的技术问题有待解决。

1)协同驾驶和密集编队技术[33]~[42],[51],[56],[92]

(1)开发集群密集行驶行为的模拟工具,建立自动驾驶车辆集群行为模型,进行安全、节能与环保宏观后果分析。

①对“各种密集度+各级自动化市场占有率组合”宏观效果的分析。

②定义什么是集群行驶的最大威胁。(在车辆单元失效等紧急情况下如何处理?整队换线对其他交通有何影响?)

③如何应对气候突变、道路等级变化和城市流量增加?

④怎样防止扰动周围的交通?

⑤集群(编队)成形与队形解散的协议制定及网络标准基础确定。

(2)不同人/车辆特性差异对协同驾驶的影响机理分析。

①不同动力、外形尺寸和制动效果车辆之间如何进行互相协调?

②交通模拟分析和通信网络模拟分析工具的整合。

2)计算机安全与冗余[44]~[47],[54]

需要在以下方面开展研究:

(1)智能驾驶控制系统是应当向保证关键系统的随时可用性方面设计,还是应当设计成集群容错式系统以应对单体自动驾驶系统不可避免的错误?

①怎样定义集群的容错性?

②在设计“车辆+基础设施”的整体智能驾驶系统设计时,应当采用中央集中控制还是应当像Kilobot项目那样采用分布式自组织控制?

(2)强调私人权利、可靠性的同时,如何维护“计算机安全性”和“计算机容错性”?

①如何调和公共机构与私人机构在计算机安全要求上不同的利益观点?

②自动驾驶车辆运行需要的真正数据有哪些?其最简化的形式是什么?用什么形式提供?

(3)如何开发信息安全保护框架。

①研究计算机安全黑客攻击模拟和评价方法。

②对信息接入点(如USB、以太网、DVD、CAN、Wi-Fi、蓝牙、DSRC、ZigBee、ANT+、3G/4G等)进行安全隐患与漏洞模式定义。

③针对危害模式,开发数据安全防护构架,进行关口设计布局(如“汽车嵌入式防火墙”“数据加密”“用户身份认证”,不安全信道的通信密钥约定)。

④将“数据安全防护构架”部署到关键的车载互联单元和通信网络单元。

⑤制定信息安全构架设计规范与信息安全测评标准。

3)数据拥有、获取、保护与利用

必须回答以下与数据利用相关的问题:

(1)数据是否可以提供二次利用?哪些数据允许二次利用?是否允许对收集到的海量数据进行发掘?

(2)谁来掌管数据?数据的保密性如何保证?

(3)车主获取车辆数据时有什么法定权利?

(4)制定数据发掘的准则,其应覆盖以下准则:

①尊重隐私与个人;

②权利准则;

③信息目的准则;

④信息获取准则;

⑤告知准则;

⑥信息公平准则;

⑦信息保护与保留准则;

⑧公开准则;

⑨参与准则;

责任准则。

4)能源与环境的冲击与影响[48]~[50],[52],[53]

需要开展对以下问题的研究:

(1)自动驾驶车辆对能源与环境产生影响的途径分析。

①如何评价净影响效应(如密度增大以后引起的总排放量增加)?

②怎样制定政策鼓励自动驾驶技术朝着有利于能源环境的方向发展,同时抑制其负面效应?

(2)分析如何改变现有的车辆财产拥有、价格与车辆设计格局。

①评估对降低基础设施的成本投入和降低替代能源(如电或氢)产品初始成本所带来帮助。

②分析协同驾驶环境下车辆加速与减速放缓而产生的道路二次容量问题。

③分析各级自动化混杂交通环境下由于密度增加而引起的总体排放量增加的可能性。

④识别互联智能驾驶呈正面/负面冲击的系统化效应,同时评估这种冲击的幅度、时间、可能性。

5)人因学与人机交互行为[55],[57],[72],[73],[89],[90],[93],[95]

以下问题仍然需要进一步研究:

(1)驾驶员对自动机器正确的信任度是指什么?(驾驶员给智能机器过高的信任,或者过分怀疑,二者的影响都是负面的)。

①如何避免驾驶员对自动驾驶系统的过分依赖?

②怎样理解互联智能驾驶的隐含危机:“自动驾驶使一般性任务变得简单,但使复杂任务变得更复杂”。

(2)在3级自动化车辆中,驾驶员的角色从操作者转变成为监控者,带来的问题是:

①疲劳状态检测是否变得更为重要?

②自动系统失效以后怎样将系统移交给驾驶员,尤其是在驾驶员精力不集中的情况下?

③怎样检测驾驶员的状态?必须了解哪些驾驶员状态的基本信息?如何让驾驶员重新介入人工驾驶?最安全的方式是什么?

④自动驾驶的个性化设置应当设计成什么程度?自动系统是否应该有个性化设置?个人驾驶习惯和安全性哪个更优先?驾驶员个性对自动系统如何产生影响?

⑤如何定义驾驶员从自动系统重新接收驾驶权所需的最短时间?

⑥自动驾驶系统的误用形式有哪些?

(3)如何从自动驾驶功能故障中恢复?

①驾驶员需要什么信息才能将自动驾驶仪从故障中快速恢复出来?

②在什么时机用什么方式给驾驶员提供驾驶环境信息,以便把驾驶员的注意力和意识重新引导到路面环境上?

(4)自动驾驶系统故障的严重程度对驾驶员重获车辆控制的影响。

①车辆退出自动驾驶模式以后,驾驶员要花多长时间恢复对车辆/环境的了解和掌控?

②恢复人工控制以后驾驶员操作能力衰退的评估。

(5)驾驶员—车辆界面设计

①自动系统如何给驾驶员提供适度反馈?

②如何整合自动系统失效、碰撞预警、其他在线车辆报警等信息同时又不至于引起信息超量?

③控制权移交警报如何与临撞报警相区别?

6)基础设施与运行[58]~[66],[55],[91],[94]

(1)基础设施如何适应自动驾驶程度的提高和自动程度比例的变化?

①应当优先考虑哪种自动级别车辆的应用?

②怎样用基础设施支持各级自动化的普及过渡?

③各个级别自动驾驶的大规模部署时间预期是什么?对基础设施建设意味着什么?

④高速公路如何制定战略,以支撑早期的自动车辆导入,例如,如何设计受控专线和主动交通控制?

⑤自动驾驶专有路线上的自动车辆是否会导致更复杂的交通环境?

(2)基础设施如何适应与支持自动车辆的集群运行?

①对城市、高速和乡村公路各有什么特殊的要求?

②基础设施是否必须有特殊路线标志、传感器、友好标志、数字地图、环境传感器、卫星高精定位地面站的支持?

③交通控制信息(信号、标志、路面标志)在自动车辆群控里扮演什么角色?

④通信设施和交通控制中心的角色定位:应当采用分布式自组织模式还是中央集控模式?

⑤在公路环境里非机动交通者如何与自动车辆交互,是否有必要为互联智能驾驶单独隔离出一条高性能车道?如果需要,如何设计和管理这些交互行为(进入方式、道路隔离方式、驾驶员信息)?

⑥隔离线或采取其他方式的基础设施的措施是否会影响非自动车辆用户的接受度?

⑦需要结合不同级别自动车辆以及不同的市场占有率,评估自动驾驶专道的效应。

⑧理解自动驾驶系统的基本需求、性能极限、特征优势,指导高速公路十年以后的建设规范。

⑨对现有的高速公路规划假设与输入进行重新评估。

(3)运行经济与效益分析。

什么是基础设施营运者最佳的盈利点?

①自动化过渡阶段对运输效率会有什么影响?尤其是,要过多久才能发挥互联智能驾驶的正面作用?

②基础设施发展与自动驾驶技术发展的交互商业模式,是由市场引导还是由公众利益主导?

③如何开发新的分析(虚拟建模)与试验(特殊试验台)工具支持互联智能驾驶与环境互动研究?

7)可靠性、运行风险与保险[67]

目前还没有确定答案的问题包括:

(1)法律责任分配、责任类别如何考虑各个阶段自动化程度的车辆特性?

①驾驶员对自动车辆的干预程度、控制移交之前的交互行为、驾驶员对自动机器性能的可设置范围等因素。

汽车行业已经准备好在十年之内接受全自动驾驶,如何对车辆行为、路面设施制定一致性框架法律,以避免互联智能驾驶时代开端的混乱,避免为适应非统一性法律框架而带来的系统开发成本增加?

(2)哪方面的风险可能阻碍自动驾驶技术的继续发展?

(3)设计者如何证明自动驾驶系统在可预见范围内是安全的?

①怎样证明系统是低风险设计?

②“合理的安全”指的是哪种程度的安全?

③自动车辆是否应当具有比“正常人”更高的要求?

(4)未来自动车辆的拥有权可能从个人转移到车厂或第三方,保险业怎样继续维持营业?

①在新环境下保险业怎样量化风险?

②会诞生新的保险模式吗?

③新型保险模式需要提供多少信息?怎样获取这些信息?

8)机动与交通分享[65],[66]

(1)自动驾驶技术对土地空间利用管理及自主泊车对道路设计和停车空间设计的影响。

①评价各种自动驾驶共享出行模式带来的社会效应。

②研究如何综合利用现有三类评价指标:

a.私人机动性能(行驶里程、行驶时间、旅行时间、道路服务水平);

b.公交性能(乘坐人数、每人每英里费用、容量利用率、服务速度);

c.出租系统评价指标与其他个人快捷交通系统的评价指标。

(2)需要研究在中国的经济运行模式下,自动驾驶对财产拥有模式、商业运行模式、车辆使用模式都有哪些影响。

需要建模分析新兴的自动驾驶运用/拥有模式会给中国社会带来哪些微观经济和宏观经济冲击,以便为政府制定互联智能驾驶国家战略提供科学论据。

9)试验、认证与牌照[37],[68]~[71],[81]

(1)制定验证方式。

①怎样使用实验室、场地试验、模拟试验、道路试验对自动驾驶车辆进行安全风险与可靠性验证?

②支持自动驾驶认证都需要哪些试验?如果全面执行遍历性检验,是否过于耗费资源?在进行公共路面试验之前,需要做多少及哪些种类的场地试验?

(2)除了法规要求,开发者如何在试验中规避风险?

①如何避免负面报道?

②自动驾驶系统需要什么形式的认证,怎样、由谁来认证(自我认证,还是第三方认证)?

③如何对部件、子系统、系统、整车、地面设施、终端(车载/地面)进行综合验证?

④系统供应商需要为认证提供哪些详细的说明?

⑤驾驶的性能期望是否应当比人类驾驶员更高?为自动车辆颁发许可证书时,是否应当将其设置在与人同等的能力水平上?

10)通信系统与构架

通信系统包括了车辆与任何种类终端之间的通信,比如车—车通信、驾驶员—车通信、车—行人/自行车/摩托车之通信、车—地面设施通信等。需要探讨的问题如下:

(1)虚拟分析模型如何反映自动驾驶占有率和通信装备密度?

(2)为了形成集群驾驶能力,自动车辆的通信应当具备哪些最基本的功能?应当为自动车辆提供哪些最基本的信息?信息的质量标准是什么(安全性、速度、稳健性)?

(3)集群驾驶中的单元车辆对环境感知的渠道与现在高端的驾驶辅助环境感知方式有什么不同?如何通过通信网络传输环境感知信号,以降低传感器成本、拓宽感知范围和进度?

(4)现有的通信构架技术里哪个比较适合于支持自动驾驶通信?根据应用目的、使用费用,怎样对目前已有的通信技术(车辆专用短距通信协议DSRC、蜂窝技术等)进行动态选择?在满足数据质量、通过量和通信速度的前提下,什么是网络选择的其他驱动力?

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