2018：國內外無人駕駛汽車測試研究
內外無人駕駛汽車測試研究
文杜明芳 博士
目 錄
1引言
2 國內外無人車測試類型與項目實踐
2.1 測試的類型
2.2 測試場測試
2.3 上路測試
2.4 全球代表性測試項目案例
3 國內自主汽車品牌無人車測試探索
4 總結與發展展望
摘要：無人車測試是伴隨著無人車研發而隨之興起的領域，也是銜接無人車研發與商業化的重要渠道。本文依據無人車研發和市場業已形成的格局將無人車測試分為「測試場測試」和「上路測試」兩類，並系統性總結了目前全球範圍內具有代表性的測試項目案例，通過案例的展示與分析揭示無人駕駛汽車測試的內涵、內容及重點。最後，對世界主流車企（通用、福特、梅賽德斯賓士、大眾、奧迪、日產、豐田、寶馬、沃爾沃、凱迪拉克都等）無人駕駛技術研發及測試工作及相應的政府立法工作進行觀察總結，給出發展研判，指出無人車測試產業將伴隨著無人車產業的發展而成長為一個具有固定產值和巨大潛力的新興產業。
關鍵詞：無人車測試，測試場測試，上路測試，無人駕駛立法
1引言
近年來，隨著社會和經濟的發展及人類對美好生活需求的追求不斷增長，汽車自動化智能化技術取得了重大進步，以人工智慧理論為基礎的無人駕駛汽車正逐步走進社會、走入生活，正以迅雷不及掩耳之勢影響著全球經濟，改變著人們的生活方式。無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可以看作是一種快速輪式移動機器人。目前，美國、德國、英國、法國、日本、中國等國家都已將發展智能汽車列入國家戰略，並競相在智能汽車、無人汽車的研發和試驗方面加大投入。國外無人駕駛汽車領域的領跑者有谷歌、福特、特斯拉、英偉達、蘋果、Uber、本田、高通、三星等著名品牌，中國自主品牌則主要有百度、北汽、上汽、比亞迪、吉利、長安、一汽等。中國較早的無人駕駛汽車測試於2012年在京津高速公路上完成。無人駕駛汽車測試是伴隨著無人車研發而隨之興起的專業領域，也是銜接無人車研發與商業化的重要渠道，因此非常值得關注與研究。
2 國內外無人車測試類型與項目實踐
2.1 測試的類型
目前，世界上關於無人車測試的類型、概念等尚無明確定義。本文依據無人車研發和市場業已形成的格局將無人車測試分為在封閉區域內的「測試場測試」和駛上實際道路的「上路測試」兩類。無人駕駛測試場是重現無人駕駛汽車使用中遇到的各種各樣道路條件和使用條件的測試場地，用於驗證和試驗無人汽車的軟體演算法的正確性。試驗道路是實際存在的各種各樣的道路經過集中、濃縮、不失真的強化並典型化的道路，包括高速公路、城市道路、鄉村道路等正常路面，及可造成汽車強烈顛簸的壞路等。
2.2 測試場測試
Mcity（如圖1所示）是世界上第一座為測試無人駕駛汽車、V2V/V2I車聯網技術而打造的無人駕駛試驗區，測試道路總長為4英里（6400多米）。Mcity由密歇根大學交通改造研究中心（MTC）負責建立，位於密歇根州的安娜堡市，佔地32英畝（12.9萬平方米），斥資1000萬美元（由密歇根大學和密歇根州交通部共同出資）。目前已與福特、通用、本田、日產、豐田、德爾福等15家車企及零部件供應商以注資方式展開合作。Mcity模擬城市和郊區環境。這座虛擬城市將建造40棟大樓的正面外觀、成直角的十字路口、交通圈、橋樑、隧道、礫石道路以及建築護欄等大量障礙物。Mcity主要包括兩個測試區域：用於模擬高速公路環境的高速實驗區域，用於模擬市區和近郊的低速實驗區域。這個測試場的目標是：到2021年，在密西根州南部街頭建立起聯網和自動移動系統。並計劃在密歇根南部部署2萬多輛汽車、卡車以及公交車，作為評估消費行為和挖掘市場機遇的測試平台。
圖1 Mcity測試場
據不完全統計，我國目前有包括海南汽車試驗場、一汽技術中心試驗場等19個大型汽車試驗場。其中，國家智能網聯汽車（上海）試點示範區封閉測試區是我國最主要也是最先建立的無人駕駛汽車測試中心之一。北京亦庄經濟技術開發區智能汽車與智慧交通產業創新示範區計劃在2016年至2020年間建成。將開展綠色用車、智慧路網、智能駕駛、便捷停車、快樂車生活、智慧管理六大應用示範。計劃於2018年底，建設道路總長為10公里的封閉試驗場地，裡面包含30種以上城市道路元素，並完成約100公里的開放/半開放市政道路基礎改造，覆蓋場景達180種以上。之後，繼續擴展示範區的建設和示範場景，爭取到2020年底，封閉試驗場地可包含100種以上城市道路元素，並完成長達200公里的開放/半開放市政道路基礎實施改造，覆蓋300種以上場景，以實現1000輛全自動駕駛汽車在開放道路、半開放道路和封閉道路的多種複雜場景下應用示範。在武漢，法國雷諾開闢了中國首個無人駕駛汽車試驗園區，並已正式投入使用。吉利與沃爾沃聯合規劃的試驗場項目落戶浙江省寧波市杭州灣新區，未來將依託同時落戶的吉利汽車研發中心，開發無人駕駛汽車；百度與安徽省蕪湖市人民政府簽訂合作協議，宣布將在蕪湖共同建設「全無人駕駛汽車運營區域」；百度還與浙江省烏鎮旅遊區達成合作，雙方將推動在烏鎮景區道路上實現L4級無人駕駛。
2.3 上路測試
美國加州是全世界最先允許無人駕駛汽車上路測試的地方。2012年2月，加州成為全球首個可以自主為無人駕駛汽車制定法則的州郡，目前絕大部分企業選擇在加州路測無人駕駛汽車，整個測試環境也比其他地方更為成熟。加州機動車管理局(DMV)是各大公司申請對無人駕駛技術進行測試的機構，同時也針對這些測試製定限制法規。截至2017年9月，全世界範圍內總共有39家公司在加州獲准試駕其無人駕駛汽車。截至2018年1月，美國全境已有40多家企業拿到了無人駕駛汽車上路牌照。美國有四個州已經通過了有關允許無人駕駛汽車上路的法律。
早在2015年1月，英國就開始允許無人駕駛汽車在公路上行駛，並考慮重新調整交通規則。2015年初，無人駕駛汽車在英國的4個城鎮試運行。英格蘭西南部城市布里斯托和中部城市考文垂推出各自的無人駕駛汽車試行項目，倫敦郊區的兩個小鎮格林威治和米爾頓凱恩斯也加入了這項試驗。
2017年12月，北京市印發了《北京市關於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）》，這是在國內率先頒布的政府側指導性文件，目的是讓無人駕駛活動有法可依，鼓勵無人駕駛做科學測試。隨後，2018年1月，北京亦庄設置固定路段和時間，允許無人駕駛車輛上路測試。部分路段含「車路協同」模式，還有一種是高精度地圖模式。
台灣交通管理部門在2017年9月份擬出無人駕駛汽車道路測試規定並在年底公告實施。2017年10月，台灣已有企業開發完成自動駕駛車輛並進行模擬環境測試。管理部門要求，申請車輛必須在封閉場域測試成功，才能進階到在專用道路分流行駛如公交車專用道，再進階到混合。地方政府未來審查無人車實測申請的條件包括車輛要求、測試人員資格、保險、賠償責任等，核發測試車牌有效期為6個月。
2.4 全球代表性測試項目案例
從全球範圍看，新近富有代表性的無人駕駛汽車測試項目如下。
谷歌第二代無人駕駛汽車如圖2所示，是基於白色雷克薩斯RX 450H混合動力SUV改造的，而此前第一代無人車是基於豐田油電混合車普瑞斯改造的。
圖2 谷歌第二代無人駕駛車
2016年2月初，美國國家公路安全交通管理局認定谷歌無人駕駛汽車採用的人工智慧系統可以被視為司機，也就是說為谷歌無人駕駛汽車獲准上路行駛、最終商業化掃清了障礙。美國谷歌研發的無人駕駛汽車已經測試行駛超過30萬公里。最新的測試場景如圖3所示。
圖3 谷歌測試中的無人車（2018年初）
在政府支持下，英國Oxbotica公司開發的二人座小型自動駕駛汽車在英格蘭米爾頓凱恩斯（Milton Keynes）上路測試，並計劃2020年正式上路，如圖4所示。2016年起，英國政府加快推動發展無人駕駛汽車技術，並加速修訂准許無人駕駛汽車上路行駛的相關法規。
圖4Oxbotic二人座小型自動駕駛汽車
3國內自主汽車品牌無人車測試探索
國內自主汽車品牌已在廣泛展開在無人駕駛、自動駕駛領域的探索。2016年6月，由國家工信部批准的國內首個「國家智能網聯汽車(上海)試點示範區」在上海嘉定正式投入運營。目前開放的封閉測試區(一期)可以為無人駕駛汽車提供綜合性測試場地和功能要求。目前國家正在積極推動制定無人駕駛相關技術規範。雖然中國進入無人駕駛汽車領域相對較晚，不過分析人士認為，在更有利的管理和消費環境下，中國可能成為無人駕駛汽車及其測試技術的一個主要市場。據波士頓諮詢公司預計，到2035年全球無人駕駛汽車的銷量將達1200萬輛，其中超過四分之一將是在中國出售的。據預測，10年後，無人駕駛汽車將普及中國，佔據全汽車領域80%的份額。以上數據表明，中國的無人駕駛汽車測試市場是巨大的。
目前，我國自主研發無人駕駛技術的十大車企為：長安汽車、北汽集團、比亞迪汽車、力帆汽車（推出低速無人駕駛汽車）、長城汽車、東風汽車、吉利汽車、廣汽集團、上汽集團（未來10年實現全路況自動駕駛）、一汽集團（2025年實現50%車型高度自動駕駛）。這些企業的無人駕駛技術研發均需配備測試環境，或者說測試是無人車技術研發的剛需，因此無人車測試環境的建設將伴隨著無人車技術的研發而迅速成長為一個新興行業。
2018年1月，百度位於矽谷的美國研發中心對外開放，向國內外媒體展示Apollo開放平台最新自動駕駛技術成果。搭載Apollo2.0的無人車載著數十位中外媒體和合作夥伴在美國加州的開放道路公開試乘，完成紅綠燈識別、掉頭等複雜動作，如圖5所示。
圖5 百度無人車加州路測
4 總結與發展展望
自動駕駛汽車的研究最早可追溯到上世紀初，時至今日，自動駕駛技術仍是世界各大車企重點研究的前沿和焦點。目前，世界上主流的車商，包括通用、福特、梅賽德斯賓士、大眾、奧迪、日產、豐田、寶馬、沃爾沃、凱迪拉克都在積極展開無人駕駛技術的研發及測試工作。
DARPA從2004年起發起了每年一屆的沙漠機器人大挑戰「DARPA Grand Challenge」，2007年起開始更名為「DARPA Urban Challenge」。義大利帕爾馬大學研製的4輛無人車2010年7月從義大利帕爾馬出發，經過100天行駛安全到達了中國上海，途徑9個國家，完成了無人車歷史上第一次國際旅行。2011年，中國國防科技大學創造的一輛無人駕駛汽車行駛177英里，從長沙開至武漢。2012年，通用汽車公司的阿蘭.陶伯估計，這一年自動駕駛系統將成為汽車標準配置。2012年5月，美國內華達州機動車輛管理局為Google公司一輛汽車頒發美國首例自動駕駛汽車車牌，允許這輛汽車在公共道路測試行駛。2013年10月，日本Nissan汽車獲得官方授權可在家用市場測試其自主車技術，並預計在2020年正式進入市場。2014年初，法國Induct科技公司研發的Navia無人車成為全球首個被銷售的無人駕駛汽車型號，最高時速20公里，適用於機場、大學校園、體育館、競技場所等地。2015年，Google的無人駕駛汽車在自動模式下已經完成了130萬多英里路測。
在立法方面，截至2015年，美國已經有16個州啟動無人駕駛立法，截至2014年是12個州，截至2013年是9個州，截至2012年是6個州。Nevada在2011年授權無人駕駛車的運營，是全美第一個授權無人駕駛的州。之後，California, Florida, Michigan, North Dakota, Tennessee和Washington D.C針對無人駕駛通過了相關的法案。Arizona州長簽署了無人駕駛的行政命令。各種立法為無人駕駛汽車的最終商業化掃清了障礙。
目前無人駕駛汽車仍存在技術瓶頸，主要體現在道路環境感知和行為規劃決策部分，這也正是制約其大規模商用化的根本原因所在。儘管這些技術瓶頸在短時期內將持續存在，但隨著無人駕駛汽車研發的進展和政策的推進，無人駕駛產業將迎來大發展，業內預計，未來十年左右，場規模或達千億級。所以，不難預測，無人駕駛汽車測試產業也將迅速成長為一個具有固定產值和巨大潛力的新興產業。
-End-
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2018年第1期
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