什么是自动驾驶汽车？专业解释

一位年轻人坐在自动驾驶车中

自动驾驶汽车广义上被定义为配备能够感知周围环境的技术的车辆，包括交通、行人和物理危险，可以在没有人类控制的情况下调整其行驶方向和速度。术语“自动驾驶”和“自动驾驶汽车”通常可以互换使用。

然而，根据SAE（原为汽车工程师学会）的定义，自动驾驶有六个级别，范围从由人类驾驶员完全控制，辅助先进安全技术，到一辆可以在没有任何人类输入的情况下运行的车辆。只有最高级别代表了无人驾驶或完全自动驾驶的车辆。

在这篇文章中，我们将定义SAE所谓的“自动驾驶”（AD）的六个级别，自动驾驶车辆的优缺点，它们的使用地点，对交通和环境的影响，以及私人公民能否拥有自动驾驶汽车的前景。

什么是自动驾驶汽车？

密歇根大学可持续系统中心将自动驾驶汽车定义为使用“技术部分或完全替代人类驾驶员导航车辆从起点到目的地，同时避免道路危险并响应交通状况”。

SAE的六个级别所谓的“自动”驾驶范围从第一级到第三级（从零开始），在这三个级别中，驾驶员坐在方向盘后，并控制车辆，但通过各种自动警告或安全功能（如盲点警告和自动紧急制动）提供帮助。第三和第四级代表了在特定情况下车辆能够自动驾驶，但可能需要人类驾驶员接管。最后，第五级是完全自动驾驶的车辆，不需要人类操控车辆。这是唯一一个被认为是完全自动驾驶的级别。

自动驾驶六级分类示意图

自动驾驶汽车的工作原理是什么？

自动驾驶汽车通过三种主要的电子“眼睛”来观察周围情况——雷达、摄像头和基于激光的激光雷达（LiDar，光探测与测距）。所有这三种传感器都将数据输入到车载处理器中，使用复杂的软件、算法和机器学习向车辆的执行器发送信号，触发适当的行动，如制动、转向和加速。

这些传感器阵列可以检测到各种道路特征和障碍物，如车道标线、路缘、行人、骑自行车者或其他车辆。这通过视觉方式（通过摄像头）或通过将光脉冲或雷达信号反弹到周围物体上来完成。尽管自动驾驶技术有助于提高安全性，但它们并非百分之百无误，当传感器或车道标线被雪或其他大雨覆盖时，它们的有效性可能会降低。

自动驾驶汽车的优缺点是什么？

目前已经在使用中的自动驾驶车辆，主要由包括运输货物的仓库场地卡车在内的车队使用，其中要么有所谓的“安全驾驶员”在车上，要么根本没有驾驶员。像Kodiak Robotics和Gatik这样的公司在某些路线上运营着带有安全驾驶员的自动驾驶商用卡车。

科迪亚克机器人第6代无人驾驶准自动半挂卡车的驾驶室。

虽然Kodiak和Gatik希望能够在卡车上无需人类操控，但出租车服务如Waymo和Cruise则是自动驾驶技术出现问题的例子。Cruise，是通用汽车公司的子公司，曾因其一辆车涉及一起导致行人受伤的事故而被迫关闭其无人驾驶出租车服务。在2018年，一辆搭载了安全驾驶员的无人驾驶Uber出租车在亚利桑那州坦佩市撞死了一名骑自行车者。相反，总部位于密歇根州安阿伯的May Mobility最近在亚利桑那州阳光城推出了一项运输服务，使用了经过成功测试的无人驾驶丰田Sienna面包车，并且在车上没有应急驾驶员。

自动驾驶汽车的优势

自动驾驶汽车相对于需要人工驾驶的车辆具有许多优势，包括便利性、移动性、效率、成本节省和交通拥堵。

对于那些由于年龄、残疾或无法使用传统的公共交通工具的人来说，自动驾驶出租车和其他运输工具被视为提供出行便利性的途径，可用于完成差事、工作或医疗预约。商业运营商认为自动驾驶车辆能够提高成本效益和效率，因为它们可以在没有停下来用餐或休息的情况下运行更长时间，而且它们需要更少的员工。

具有自动驾驶安全技术（称为自动驾驶辅助系统或ADAS）的汽车和卡车已经在减少交通拥堵和事故方面取得了成效。美国国家公路交通安全管理局的一份报告指出，ADAS有助于减少交通事故，因为它们“通过预测即将发生的危险并努力避免它们来协助驾驶员”。

通过减少由于事故引起的交通堵塞，以及在自动驾驶交通变得更加普及时潜在减少道路上车辆数量的组合，提供了有望的环境效益。密歇根大学的一项研究得出结论：“考虑到与自动驾驶车辆相关的驾驶效率带来的节省，其净结果是与传统车辆相比，生命周期能源使用和相关温室气体排放减少了高达9%。”

自动驾驶汽车的挑战

广泛可用的全自动汽车解放驾车者免于任何驾驶的职责和压力的想法仍然面临着从成本到安全担忧的一系列挑战。无论技术运行得多么出色，迄今为止，它都无法模拟人类的思维、逻辑或本能，无法做出即时决策。

然而，消除方程中的人为因素也消除了分散注意力或情感影响车辆运行的可能性。因此，全自动驾驶汽车被认为可能更安全，因为技术旨在通过检测和响应交通状况以及其编程要遵循的路线来安全而合乎逻辑地操作车辆。

这引出了一个伦理问题。由于自动驾驶汽车基本上是按照特定情况做出反应的机器人，它们无法做出道德决定，例如避免碰撞。汽车应该采取行动以防止撞到人或一群人吗？德国通过了一项法律，将拯救人类生命置于动物之上。

像加利福尼亚和亚利桑那州发生的严重事故增加了许多社区的担忧和恐惧，这些社区宁愿不让无人驾驶车辆在他们的街道上行驶。

自动驾驶汽车更广泛采用的其他挑战包括天气，传感器和道路标志可能被雪、雨夹雪或大雨遮挡。整体成本仍然是私人全自动车辆拥有的一个主要障碍。麦肯锡公司在2023年的一项研究中预测：“到2030年，12%的新乘用车将使用L3+自动驾驶技术，到2035年，37%将具有先进的AD技术。”

自动驾驶汽车市场上有哪些公司？

通用汽车的超级巡航系统可以暂时接管某些道路上和时间段的驾驶。

目前，最高级别的自动化系统面向消费者，如通用汽车的Super Cruise、福特汽车的BlueCruise和特斯拉的Full Self Driving，都属于二级。通过这些系统，驾驶员可以在特定条件下暂时启动系统来操作汽车。

有几家公司正在建造或运营用于商业配送和机器人交通服务的自动驾驶车辆。

Wwymo 在美国多个市场运营机器人出租车服务

其中一家最成功的公司是Waymo。它在旧金山、凤凰城地区运营机器人出租车服务，并正在洛杉矶和得克萨斯州奥斯汀加强业务。正如上文所述，通用汽车的Cruise部门在一系列交通事故后表现不佳。Gatik运营自动卡车，将货物从分销点送到零售地点，而Kodiak Robotics将自动驾驶技术应用于为Kroger和宜家等公司提供长途和本地路线的半卡车。瑞典科技公司Einride的自动电动舱运送货物在欧洲和北美洲运营。这些舱由远程操作员驾驶，没有为人类驾驶员设计的驾驶舱。

自动驾驶汽车的未来

消费者对将驾驶交给技术的兴趣正在增长，而且他们愿意为此付费，这促使汽车制造商加强ADAS和其他自动化产品的提供，也许为全自动驾驶汽车和卡车有朝一日能够面向个人提供并且价格亲民铺平了道路。

根据对当今市场上自动驾驶汽车功能和商业解决方案的消费者兴趣，麦肯锡在其报告中预测，到2035年，ADAS和AD在乘用车市场上可能产生3000亿至4000亿美元的收入。

事实上，根据人工智能公司Allerin的说法，世界可能会在五个关键方面受到影响：交通事故减少、汽车拥有量降低、自动化物流包括交付、由于道路上的车辆减少而减少噪音和空气污染、以及没有停车或交通罚单，因为自动驾驶汽车可以接送乘客然后继续前行。

目前尚不确定所有汽车最终是否会在没有人类在方向盘后面并至少部分掌控的情况下运行。根据麦肯锡的说法，任何过渡都将缓慢进行，预测到2030年，只有4%的新乘用车将安装有三级或更高级别的自动化功能，到2035年这一比例将仅为17%。

总体而言，别急着放弃你喜欢的驾驶帽。尽管汽车制造商正在迅速提供更复杂的自动驾驶辅助技术，但全自动驾驶汽车在可预见的未来可能主要仍然存在于车队和商业运营商的领域。