無(wú)人駕駛的智能出租車(chē)自動(dòng)鎖定乘客呼叫位置，只需說(shuō)出目的地，它就能從城市交通網(wǎng)絡(luò )中獲取信息，避開(kāi)擁堵路段、自動(dòng)選擇最佳路線(xiàn)；假如幾個(gè)人愿意“拼車(chē)”，智能出租車(chē)能安排合理的行駛路線(xiàn)；假如有人喜歡自己操縱，只需一個(gè)按鈕，智能出租車(chē)瞬間轉換成人工駕駛的“私家車(chē)”……優(yōu)化交通、減少事故、緩解擁堵和節能減排，這就是由無(wú)人駕駛汽車(chē)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)共同構成的智能交通系統，它將給我們帶來(lái)全新的城市智能交通生活。

    無(wú)人駕駛汽車(chē)興起

    真實(shí)版的無(wú)人駕駛智能汽車(chē)已經(jīng)上路，并且可能在不久后進(jìn)行推廣。

    從2004年開(kāi)始，美國和歐洲各國就以舉辦無(wú)人駕駛汽車(chē)比賽的方式，推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展。近來(lái)，德國自由大學(xué)的MIG無(wú)人駕駛汽車(chē)、意大利帕爾馬大學(xué)的無(wú)人駕駛汽車(chē)和美國谷歌公司的無(wú)人駕駛汽車(chē)，都紛紛開(kāi)始上路測試。谷歌的無(wú)人駕駛汽車(chē)更是引起了人們極大的關(guān)注，它獲得了美國內華達州機動(dòng)車(chē)輛管理局發(fā)出的首張許可證——允許檢測無(wú)人駕駛汽車(chē)在擁擠的街道和高速公路等不同交通狀況中的應對情況。

    谷歌無(wú)人駕駛汽車(chē)的進(jìn)展既證明了相關(guān)研究的可行性，也提供了將研究實(shí)用化的新思路。無(wú)人駕駛汽車(chē)以谷歌街景提供的地理環(huán)境和電子地圖為導航，以道路拓撲數據路網(wǎng)為約束條件，結合地圖存儲的、預知的道路標志標線(xiàn)、路口交通信號燈、交通標志和動(dòng)態(tài)交通信息等，對感知與識別的目標進(jìn)行預瞄處理，降低識別難度并提高處理速度。通過(guò)車(chē)載相機和激光雷達等傳感器檢測道路的路面幾何特征，融合多傳感器信息進(jìn)行驗證，在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)提高道路可行駛范圍檢測的可靠性，提高了交通安全和復雜交通環(huán)境下的行駛能力。

    在國內，無(wú)人駕駛汽車(chē)研究也如火如荼：以國家自然科學(xué)基金委“視聽(tīng)覺(jué)信息的認知計算”重大研究計劃為依托，在2009年至2011年間已舉辦了三屆“中國智能車(chē)未來(lái)挑戰賽”，國內頂尖研究機構均派車(chē)參賽。2011年在鄂爾多斯召開(kāi)的比賽中，國內無(wú)人駕駛汽車(chē)也從封閉道路走向真實(shí)道路——為了實(shí)現對我國無(wú)人駕駛汽車(chē)的綜合評測，這些車(chē)輛需要通過(guò)約10公里長(cháng)、設有交通信號識別、障礙物避讓、匯入車(chē)流和U型轉彎等測試內容的真實(shí)城區道路。

    無(wú)人駕駛，如何駕駛？

    汽車(chē)是交通的載體，未來(lái)的城市智能交通系統中，智能汽車(chē)必然是核心元素，它會(huì )給未來(lái)的城市生活帶來(lái)巨大變化。

    智能汽車(chē)，具備了環(huán)境感知、定位與導航、運動(dòng)規劃、智能決策和車(chē)輛控制等基本功能。它可以通過(guò)“眼睛”——視覺(jué)傳感器獲得車(chē)道線(xiàn)、交通信號、行駛區域內的動(dòng)靜態(tài)障礙物、典型路口描述等環(huán)境信息，再結合定位與導航模塊提供的位置信息，運動(dòng)規劃模塊進(jìn)行車(chē)輛局部路徑和全局路徑的規劃。在感知環(huán)境基礎上，它的“大腦”——決策模塊結合車(chē)輛狀態(tài)和行駛任務(wù)進(jìn)行推理和決策，最后通過(guò)車(chē)輛控制模塊輸出決策結果。至此，智能汽車(chē)就可以順著(zhù)這條安全、便捷的路線(xiàn)自主行駛。

    更進(jìn)一步，智能汽車(chē)會(huì )按照交通法規自主行駛，自動(dòng)識別交通標志、標線(xiàn)和信號燈，并根據前方交通狀況自動(dòng)選擇跟車(chē)、換道或超車(chē)。在交叉路口和關(guān)鍵路段，路側安裝的視頻傳感器檢測交通事件并獲得交通流量信息，通過(guò)交通信號控制器實(shí)現交叉路口信號優(yōu)化，并與智能車(chē)輛實(shí)現車(chē)路協(xié)同。在智能交通系統中，路口之間實(shí)現互聯(lián)，交通管理和服務(wù)中心通過(guò)服務(wù)實(shí)現更高層的交通管控，人—車(chē)—路—中心達到協(xié)同，提高交通安全、緩解交通擁堵和節能減排的城市交通協(xié)調優(yōu)化得以實(shí)現。

    在這方面，中科院自動(dòng)化所復雜系統管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗室目前已經(jīng)取得了交通平行管控、人工交通系統、交通信號控制、汽車(chē)電子及智能車(chē)輛測評平臺等多項研究成果。

    智能交通是個(gè)復雜系統

    盡管無(wú)人駕駛的智能汽車(chē)紛紛上路檢測，但要真正實(shí)現智能城市交通，無(wú)人駕駛汽車(chē)如何與有人駕駛車(chē)輛共處而不會(huì )引發(fā)交通事故，還是個(gè)難題。這個(gè)難題得到解決，無(wú)人駕駛汽車(chē)才能真正融入未來(lái)交通生活。

    “交通問(wèn)題不僅是技術(shù)問(wèn)題，還是社會(huì )和管理問(wèn)題?！?/p>

    為了解決這個(gè)復雜的問(wèn)題，中科院自動(dòng)化所復雜系統管理與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗室的研究人員結合研究員王飛躍提出的人工系統、計算實(shí)驗和平行執行的ACP理論，通過(guò)研發(fā)人工交通系統，實(shí)現在計算機上模擬每個(gè)智能交通參與者，從而模擬整個(gè)城市交通生活；通過(guò)人工交通系統開(kāi)展大規模計算實(shí)驗，從而學(xué)習、改進(jìn)和驗證各種交通管控模型。

    此外，他們還構建了一個(gè)智能車(chē)輛測評平臺，一個(gè)車(chē)與車(chē)、車(chē)與交通環(huán)境互聯(lián)的室內縮微交通環(huán)境，作為實(shí)際交通之外的平行系統，研究車(chē)輛智能駕駛、多車(chē)交互、對實(shí)際交通進(jìn)行微觀(guān)模擬實(shí)驗與模型驗證，以此為基礎開(kāi)展更大規模的交通平行系統的計算實(shí)驗。

    最終，通過(guò)人工交通和實(shí)際交通的平行執行，通過(guò)車(chē)路協(xié)同和車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高了交通系統的智能化水平；通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)功能來(lái)優(yōu)化交通流、提高交通效率、減少交通事故并實(shí)現節能減排。這一方法借助于人工交通與實(shí)際交通系統的平行執行，實(shí)現了“車(chē)內簡(jiǎn)單，車(chē)外復雜”，實(shí)現智能車(chē)輛在復雜交通場(chǎng)景下的自主行駛，將智能車(chē)輛與智能交通系統聯(lián)成整體。

    在十年前，人們還無(wú)法想象互聯(lián)網(wǎng)和智能手機能給生活帶來(lái)什么影響，今天，人們也無(wú)法預測智能車(chē)輛將給城市交通帶來(lái)多大的便利和智能服務(wù)。不過(guò)，一些智能交通研究成果將會(huì )逐步應用。例如，智能出租車(chē)技術(shù)將會(huì )提高車(chē)輛使用效率、極大減少路上的車(chē)輛，從而緩解交通擁堵。未來(lái)的智能汽車(chē)還會(huì )在形成交通擁堵之前就獲得緩解擁堵的行車(chē)路線(xiàn)，并在擁堵路段獲得行駛指導，減少事故，優(yōu)化交通。

    也許，這些很快都將能在云計算支持的智能交通系統輔助下完成。

    （作者單位為中科院自動(dòng)化所）