無人駕駛與智能控制技術(shù)的軍用與民用

早在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之前(1920年代晚些時(shí)候)，蘇聯(lián)紅軍就著手將遙控技術(shù)應(yīng)用在坦克裝甲車輛上。蘇聯(lián)紅軍元帥圖哈切夫斯基堅(jiān)持認(rèn)為：未來的戰(zhàn)爭(zhēng)將是摩托化戰(zhàn)爭(zhēng)，甚至還有出現(xiàn)機(jī)械人交戰(zhàn)的可能性。1927年蘇聯(lián)軍事電子技術(shù)學(xué)院開始對(duì)T-18輕型坦克進(jìn)行遙控技術(shù)的預(yù)研(理論層面)，同時(shí)蘇聯(lián)中央有線通訊實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行遙控技術(shù)的改裝(技術(shù)層面)。

至1940年代蘇芬戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后，蘇軍已經(jīng)改裝或生產(chǎn)出T-18、T-26、TT-TY、BT-7系列搭載了“絕密技術(shù)-VI”系統(tǒng)的遙控坦克，并參延伸出掃雷、防化、偵查等改型與實(shí)戰(zhàn)理論。在1940年爆發(fā)的蘇芬戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，T-26系列遙控(操控)坦克已經(jīng)成建制參戰(zhàn)。

同樣在二戰(zhàn)之前，德軍已經(jīng)研發(fā)出用于反坦克、反地雷的遙控裝甲車。在諾曼底抗登陸作戰(zhàn)中，德軍也啟用數(shù)百臺(tái)遙控坦克，用于對(duì)付盟軍登陸的坦克。在塞瓦斯托波爾，在庫(kù)爾斯克，在意大利戰(zhàn)場(chǎng)，在諾曼底，都有其參戰(zhàn)的紀(jì)錄。

與蘇軍的“絕密技術(shù)-VI”遙控模式幾乎相同的德軍反坦克遙控裝甲車的策略，都是基于有人控制的無線電傳輸技術(shù)。受制于時(shí)代限制，這些技術(shù)裝備的遙控距離不會(huì)超過7公里(傳輸距離可達(dá)到19公里，受制于視覺操控距離)，因此在實(shí)際戰(zhàn)斗中操控者或抵近攻擊目標(biāo)，或駕駛操控坦克(被遙控目標(biāo)稱之為遙控坦克)后方伴隨控制。

因?yàn)榧夹g(shù)限制，德軍、蘇軍、美軍以及日軍的遙控裝備并沒有獲得矚目的戰(zhàn)績(jī)。從二戰(zhàn)結(jié)束至1960年代，無人駕駛以及智能控制技術(shù)一直仍在各國(guó)軍方所關(guān)注，但由此展開的技術(shù)研發(fā)范疇已經(jīng)擴(kuò)展至美蘇宇宙爭(zhēng)霸領(lǐng)域。無論美國(guó)的阿波羅登月計(jì)劃，還是蘇聯(lián)加加林環(huán)繞地球的壯舉，都離不開遠(yuǎn)程自動(dòng)控制甚至智能操控技術(shù)。甚至全電推進(jìn)的月球車的發(fā)展，一直被眾多媒體與愛好者追捧。

從1960年代至2010年代，各大車廠經(jīng)過太多技術(shù)提升與多種能源應(yīng)用的變革。唯獨(dú)無人駕駛與智能控制技術(shù)的民用車應(yīng)用，直到2015年晚些時(shí)候特在特斯拉MODEL S型電動(dòng)汽車得到有條件的實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)升級(jí)到7.0版本的特斯拉MODEL S型，在加裝了前后置攝像頭與監(jiān)測(cè)雷達(dá)后，實(shí)現(xiàn)了在高速公路上的無人駕駛以及自動(dòng)泊車功能的商業(yè)化應(yīng)用。

實(shí)際上從2013年之后，中國(guó)各大車廠也開始了有限度的無人駕駛與智能控制的研發(fā)工作。從2012年早些時(shí)候，長(zhǎng)安汽車(與長(zhǎng)安工業(yè)同隸屬于中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán))與清華大學(xué)，對(duì)無人駕駛與智能控制技術(shù)的民用化應(yīng)用進(jìn)行合作。

以長(zhǎng)安悅翔(傳統(tǒng)動(dòng)力)汽車為基礎(chǔ)進(jìn)行修改，搭載視頻監(jiān)控?cái)z像頭、3種精度級(jí)別的毫米波雷達(dá)、GPS定位系統(tǒng)與高精度地圖，進(jìn)行包括高速、市區(qū)多種路況的無人駕駛測(cè)試。并根據(jù)不同控制策略，進(jìn)行有限度的實(shí)際道路測(cè)試。

上圖是無人駕駛版長(zhǎng)安悅翔車頂外置的GPS定位天線以及傳感器特寫。

2015年10月份上市的長(zhǎng)安CS75四驅(qū)版，裝備了車道偏離預(yù)警系統(tǒng)和盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這也是自主品牌車廠首次推出的具備初級(jí)智能駕駛系統(tǒng)商品車。通過加裝毫米波雷達(dá)、修改ABS、EMS、EPB系統(tǒng)以及車身控制模塊，實(shí)現(xiàn)了最初級(jí)智能駕駛功能。

根據(jù)長(zhǎng)安汽車內(nèi)部對(duì)智能駕駛與無人控制研發(fā)計(jì)劃看：2013年至2025年共分為4個(gè)階段，從最初級(jí)的駕駛輔助(一階段)、半自動(dòng)駕駛(二階段)、高度自動(dòng)駕駛(三階段)，直至真正意義的無人駕駛(四階段)。

長(zhǎng)安CS75四驅(qū)版搭載的車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)、線輔助系統(tǒng)(LCA)和引導(dǎo)式泊車系統(tǒng)，構(gòu)成了長(zhǎng)安規(guī)劃的一階段的輔助駕駛級(jí)別。而城市自動(dòng)緊急剎車(AEB-C)、高速自適應(yīng)巡航(ACC)、城間自動(dòng)緊急剎車(AEB-I)、全速自適應(yīng)巡航(ACC-SG)、自動(dòng)泊車輔助(APA)和行人自動(dòng)緊急剎車(AEB-P)系統(tǒng)正在進(jìn)行城市與高速工況下的實(shí)際路況測(cè)試。

2016年4月，搭載無人駕駛與智能控制系統(tǒng)的長(zhǎng)安睿騁，將從重慶以“無人駕駛”狀態(tài)經(jīng)多條高速公路前往北京，由南到北總行駛里程超過2000公里。筆者有幸在長(zhǎng)安汽車北京基地見到這臺(tái)搭載長(zhǎng)安汽車研發(fā)的無人駕駛系統(tǒng)實(shí)車。

從外觀上幾乎不能分辨出測(cè)試車與量產(chǎn)車的區(qū)別。

無人駕駛版睿騁動(dòng)力總成仍然使用量產(chǎn)車搭載的汽油機(jī)與自動(dòng)變速器。

無人駕駛版睿騁的前保險(xiǎn)杠下端的進(jìn)氣格柵被拆除，以便容納一套德國(guó)西克LMS系列寬幅三維激光雷達(dá)。這套系統(tǒng)采用以太網(wǎng)傳輸實(shí)時(shí)高清信號(hào)，可用于戶外惡劣的氣候，采用多次回波技術(shù)，可探測(cè)前方20-80米以及掃描190-270度車輛與行人，擁有IP67防護(hù)等級(jí)(與目前在售的電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)防護(hù)級(jí)別相當(dāng))，內(nèi)部集成加熱器應(yīng)對(duì)惡劣氣候的加熱系統(tǒng)。

無人駕駛版睿騁測(cè)試車較清華版悅翔的車頂，只“保留”了GPS定位天線與通信天線。

無人駕駛版睿的視頻監(jiān)控?cái)z像頭固定在前風(fēng)擋玻璃較內(nèi)側(cè)的較高位置(以便擁有更高、大的觀察試場(chǎng))。

真正的控制系統(tǒng)(硬件部分)被“臨時(shí)”安裝在后備箱內(nèi)，帶有明顯測(cè)試特征的控制系統(tǒng)幾乎都是長(zhǎng)安研究院自行制造與安裝。

在隨后的試乘過程中，長(zhǎng)安汽車研究總院總工程師黎予生(項(xiàng)目負(fù)責(zé)人)為筆者進(jìn)行講解。在第一次試駕過程中，黎總工坐在駕駛員席位“檢測(cè)”無人駕駛狀態(tài)。由于廠家規(guī)定，在試駕過程中必須要由負(fù)責(zé)人待命控制，以便應(yīng)對(duì)車輛出現(xiàn)失控等意外。

經(jīng)過一輪測(cè)試后，黎總工座在副駕駛席開始新一輪演示。

無人駕駛版睿智啟動(dòng)與制動(dòng)等動(dòng)作，全部靠一臺(tái)手持設(shè)備通過應(yīng)用軟件進(jìn)行控制。

在試乘過程中，睿馳的自動(dòng)駕駛最高車速突破40公里/小時(shí)，圍繞長(zhǎng)安汽車展覽中心(接近四方形路線)進(jìn)行了轉(zhuǎn)向、加速、減速、十字路口判斷紅綠燈、跟隨前車緩慢行駛并超越繞行、以及避讓行人(斑馬線)等動(dòng)作。

從車外角度觀察，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)整車姿態(tài)控制幾乎與有人駕駛狀態(tài)相當(dāng)。目前，這臺(tái)無人駕駛版睿馳匹配的是長(zhǎng)安自行采集的高清地圖。可以對(duì)前方車輛(270 度角)以及行人(移動(dòng)或靜止)檢測(cè)并判定自身動(dòng)作(加速、減速、停止)，甚至再返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)自動(dòng)回輪(保持車正輪正)的姿態(tài)。[!--empirenews.page--]

根據(jù)無人駕駛版睿馳匹配的西克LMS系列激光雷達(dá)具備20-80米偵測(cè)距離看，這臺(tái)測(cè)試車具備偵測(cè)前方70米，0.5-2立方米大小的車輛或行人能力。在高速路況下，無人駕駛控制時(shí)最高車速可以達(dá)到120公里/小時(shí)。

無人駕駛版睿馳再返回出發(fā)地點(diǎn)時(shí)，車速線性降低，并伴隨系統(tǒng)對(duì)方向盤精準(zhǔn)修正(并非有人操作時(shí)，多次且反復(fù)修正路線)。

紅色箭頭為試乘的記者，黃色箭頭所指就是長(zhǎng)安汽車研究總院總工程師黎予生?？梢院芮逦吹剑{駛員座椅空無一人。

相對(duì)特斯拉無人駕駛系統(tǒng)，在某些時(shí)候需要通過掃描分道線為自動(dòng)駕駛提供更豐富參數(shù)。而此次無人駕駛演示的路線是在長(zhǎng)安廠區(qū)進(jìn)行，且演示道路并非全部施畫分道線(白色單實(shí)線、單虛線)，在這種較為復(fù)雜的道路上，無人駕駛版睿馳的整車姿態(tài)控制的十分出色，加速與減速表現(xiàn)的十分線性(這說明動(dòng)力輸出、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，與無人駕駛控制系統(tǒng)“兼容”的較為“緊密”。起碼在幾次試乘中，筆者以及眾多感受者沒有體會(huì)到與有人駕駛的區(qū)別。

黎予生總工表示，目前長(zhǎng)安這套無人駕駛系統(tǒng)，其實(shí)具備兩套針對(duì)城市路況與高速路況系統(tǒng)。由于中國(guó)目前綜合駕駛環(huán)境使得廠商要對(duì)控制策略寬容度(跟車距離過大，將會(huì)被社會(huì)車輛“加塞兒”;跟車距離過小，容易導(dǎo)致前車在無任何征兆時(shí)緊急制動(dòng)，使得乘坐舒適性降低)進(jìn)行反復(fù)斟酌。

由長(zhǎng)安主導(dǎo)、清華大學(xué)以及博世公司聯(lián)合開發(fā)的無人駕駛與智能控制系統(tǒng)，或?qū)?huì)在2020年之后達(dá)到實(shí)際應(yīng)用并集成到量產(chǎn)車的狀態(tài)。從研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用，將分段“拿出”成熟的智能控制系統(tǒng)(無人控制自動(dòng)泊車、智能安全制動(dòng)等系統(tǒng))集成到不同時(shí)期量產(chǎn)的新車型上。

其實(shí)，長(zhǎng)安研發(fā)無人駕駛與智能控制系統(tǒng)，并非無獨(dú)有偶。在此前筆者已經(jīng)報(bào)道過，由北京某理工類大學(xué)與北方包頭廠聯(lián)合開發(fā)的無人駕駛四驅(qū)反恐車。

這款自重接近8噸的四驅(qū)無人反恐車，采用的是傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與手自一體變速器，標(biāo)配四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。適配了應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境(發(fā)煙、高溫、嚴(yán)寒、無道路參照物以及避讓敵方火力甚至激光掃描)控制系統(tǒng)與策略，經(jīng)過多輪軍方組織的驗(yàn)證測(cè)試后，被證明是出色且高效。

相對(duì)長(zhǎng)安汽車研發(fā)的無人駕駛版睿馳的控制系統(tǒng)，軍用無人駕駛四驅(qū)反恐車所要考慮的是應(yīng)對(duì)鎮(zhèn)壓新疆叛亂的多種復(fù)雜工況。

當(dāng)然，國(guó)內(nèi)有太多大學(xué)、廠商都參與到無人駕駛與智能控制應(yīng)用化的研究。而搭載的載具已經(jīng)不再局限于輪式裝備，還有解放軍制式裝備-63式履帶裝甲車。

然而，長(zhǎng)安汽車研發(fā)民用無人駕駛與智能控制系統(tǒng)并非偶然之舉。200X年，與長(zhǎng)安汽車同屬中國(guó)兵器集團(tuán)的長(zhǎng)安工業(yè)(長(zhǎng)安汽車、長(zhǎng)安工業(yè)在研發(fā)層面有太多交集，甚至很多技術(shù)高度互換且通用)率先展開油電混動(dòng)無人駕駛(可人工遙控)智能控制6輪驅(qū)動(dòng)軍用運(yùn)輸載具的研發(fā)。

2015年早些時(shí)候，這款油電混動(dòng)無人駕駛智能控制套載具小范圍展出。整套系統(tǒng)長(zhǎng)寬高為3200*1700*1600mm;最高車速35km/h;自重 1000kg;載荷600kg;最大爬坡度60%;人工遙控距離大于200m;智能駕駛5km;油電混動(dòng)續(xù)航里程200km;純電動(dòng)續(xù)航里程20km;整套載具為6*6全時(shí)四驅(qū)驅(qū)動(dòng)，雙電機(jī)差速轉(zhuǎn)向(原地轉(zhuǎn)向)。

綜合筆者多渠道信息研判，具備油電混動(dòng)、無人駕駛、智能控制等技術(shù)特征的載具，已經(jīng)在我軍某些部隊(duì)進(jìn)行適應(yīng)性實(shí)戰(zhàn)測(cè)試。

相對(duì)長(zhǎng)安汽車民用版無人駕駛與智能控制策略，長(zhǎng)安工業(yè)軍用版無人駕駛與智能控制策略，在具備車速保持在XX公里/小時(shí)，360度全向紅外與微光視頻監(jiān)控、 XXX米范圍對(duì)0.X立方米移動(dòng)物體實(shí)時(shí)判斷(并將監(jiān)測(cè)信息、多達(dá)XX項(xiàng)的環(huán)境情報(bào)回傳至控制車或控制端)的戰(zhàn)斗效能。

整套載具安裝有6向感知傳感器。

機(jī)緣巧合的是，2016年3月最新改進(jìn)的電動(dòng)版美軍“陸地馴手”系列無人駕駛與智能控制載具，已經(jīng)完成了在黑鷹直升機(jī)將其投放至30公里外地點(diǎn)，并自行返回基地的全武裝狀態(tài)的測(cè)試。

這款“陸地馴手”無人載具研發(fā)，原本為在阿富汗與伊拉克雖行反恐戰(zhàn)斗的美軍提供后勤補(bǔ)給任務(wù)。隨著美軍在多個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)戰(zhàn)斗模式的改變，這款系統(tǒng)也在不斷進(jìn)化。首當(dāng)其沖的就是將其動(dòng)力總成有傳統(tǒng)的柴油機(jī)改為純電驅(qū)動(dòng)。硬件的提升帶來的是軟件控制效能的提升，但從自動(dòng)駕駛效能以及對(duì)復(fù)雜環(huán)境的判斷速度與范圍，都獲得了美軍的關(guān)注。

軍事就是政治的延伸，更是國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的最終體現(xiàn)：

長(zhǎng)安工業(yè)在自主研發(fā)的油電混動(dòng)、無人駕駛和智能控制技術(shù)已經(jīng)積累大量深厚經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)儲(chǔ)備。雖然軍用與民用有著較大不同，但總體效能都是軍用技術(shù)具備向下兼容民用技術(shù)的能力。反觀1920年蘇軍探索無人駕駛遙控坦克并付之于戰(zhàn)爭(zhēng)，最新的技術(shù)從來都是被首先應(yīng)用在軍事用途，經(jīng)過不斷的改進(jìn)與發(fā)展，才被適用在民用范疇(技術(shù)進(jìn)化與積極利益雙豐收)。

筆者不能確定，長(zhǎng)安汽車研發(fā)的民用無人駕駛與智能控制技術(shù)是否與長(zhǎng)安工業(yè)有所交集，但長(zhǎng)安汽車此次演示的無人駕駛系統(tǒng)，具備了國(guó)內(nèi)車廠最接近實(shí)際應(yīng)用的狀態(tài)。盡管，長(zhǎng)安汽車在這方面要走的路很長(zhǎng)，但是長(zhǎng)安汽車實(shí)實(shí)在在的邁出了重要一步。唯獨(dú)美中不足的是，長(zhǎng)安汽車為了降低開發(fā)難度沒有采用純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而是采用不具備一層能量回收功能呢傳統(tǒng)動(dòng)力汽車作為改裝載具。