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平行驾驶不是遥控驾驶 精选

已有 7186 次阅读 2018-8-31 07:45 |个人分类:科研记事|系统分类:观点评述

 平行驾驶不是遥控驾驶


原创 智车科技


6月30日在常熟举行的国际智能车联合道路演示上,五辆不同系统的无人车在平行驾驶3.1系统的管控下,顺利完成道路测试。在这期间,智车科技采访了平行驾驶理论的提出者王飞跃教授,对平行驾驶有了更深的了解,平行驾驶不只是远程接管、遥控驾驶这么简单。


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2018年6月30日, 在常熟中国智能车综合技术研发与测试中心一楼中央管控大厅的屏幕上,显示一辆由长城汽车改装的无人车,车内没有驾驶员,方向盘在灵活地控制着方向,绕着测试场地行驶了一段距离后,车端发出请求接管的指令,坐在大厅内远端驾驶员通过驾驶模拟器顺势接管了车辆,控制无人车继续向前行驶……


这是发生在“IEEE IV 2018 On-Road Demonstration”国际智能车联合道路演示上的场景,五辆分别来自中山大学、鹤山东风汽车、加拿大滑铁卢大学等高校和公司的无人车,全部接入慧拓智能机器公司的平行驾驶3.1系统,与5辆有人驾驶的社会车辆在测试场地进行路测。他们分别在一般交通场景响应式接管演示(正常接管)、紧急交通场景主动接管演示(紧急接管)、主动避障功能和中心驾驶员实时状态监测控等四个场景,利用平行驾驶3.1系统实现了更安全的无人驾驶,而这一系列的工作只需要一个远程驾驶员控制。


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看到这个场景,坐在台下的王飞跃教授陷入沉思,他开始回忆自己近三十年的无人驾驶研究经历。1988至1996年间,时任亚利桑那大学副教授的王飞跃,先后在NASA的空间探索智能机器人系统中心(CIRSSE)和本地行星资源利用空间工程研究中心(SERC)做系统集成验证主管和首席研究员,先是负责外空间自动工厂的设计与控制,建立了CIRSSE空间机器人平台的任务流程和ISRU火星制氧厂及其相应仿真验证系统;后与美国标准与技术院(NIST)的Albus合作,研制了月球表土采集车原型“SpiderRobot”无人车。当时的美国并不太平,民主党总统克林顿与共和党的国会打架,不批联邦政府的预算,导致空间机器人无人车和采矿的项目预算无法执行、项目研发人员的工资发不出来、面临被迫停止的危险。恰好这时候收到Caterpillar的邀请,出资一百八十多万美元(后追加到两百多万美元),请王飞跃及其同事做一个「AutoDig Project」。项目组必须在有现钱的Caterpillar矿山装载车和无现钱的火星车之间做选择。迫于团队生计,最终只能把已经“到手”的空间机器人项目还给了JPL(喷气推进实验室),选择了有现钱的Caterpillar大型野外装载车(Wheel Loaders)的自动化项目,该项目也成了王教授当地简单(Local Simple),远程复杂(Remote Complex)”的“基于代理的网络控制”想法的正式实施。


当时的资源十分有限,GPU之类的加速器连影子都没有(1999年英伟达提出GPU概念),主流的PC处理器是主频只有40MHZPentium 486系列,只能用专用微嵌入式系统来进行实时数据的采集和处理。 基于当时的计算机算力和存储能力考虑,王教授通过整合当地和远程计算资源,把模糊逻辑和神经网络有机结合,利用有限状态机来模拟人类挖掘策略,将分层智能控制理论和智能挖掘算法用于98T自动装载车,使得其初时挖满率从原本的70%提升到90%,由此获得了1996年的卡特彼勒技术发明奖;随后在1998年与学生和同事合作完成了世界上第一本矿山自动车的研究专著。


Agent技术在90年代成为热门话题,甚至被一些文献称为软件领域下一个意义深远的突破, Agent技术为解决新的分布式应用问题提供了有效途径,同时也为全面准确地研究分布计算系统的特点提供了合理的概念模型。当时受Agent技术思路的影响,王飞跃教授于萌发了“平行驾驶”的想法,将有人驾驶与无人驾驶结合起来,为当时低迷的自动驾驶研究另寻出路。这一想法曾用于90年代末美国无人车VISTA的研制和数字试车场DGP的设计上,后来在国内“863”汽车电子重点项目基于OSGi/VDX的嵌入式实时特定汽车应用操作系统vASOS”中得以部分实施,但其方法的正式提出却是差不多十年后的2005年,即在第一届IEEE汽车电子与安全国际会议(ICVES)上提出的基于网络化智能代理、按照“车内(Local)简单、车外(Global)复杂”原理设计的平行驾驶系统。


从太空无人车、外星无人车、无人驾驶矿卡、Vista Car再到现在的智能驾驶,30年仿佛俯仰之间,为车辆自动化研究奋斗了大半生的王飞跃教授,似乎渐渐找到了无人车如何安全上路的答案,那就是平行驾驶。这次国际智能车联合道路演示是平行驾驶系统的3.1版本,演示现场普通汽车、SUV、货车等改装无人车同时上路,由一个远端驾驶员同时管控五辆车。台上主持人极富感染力地讲解了无人车实时行驶状况以及遥控驾驶接管车辆的整个过程,台下受邀前来观看演示的国内外专家学者都惊叹不已。同样坐在台下的平行驾驶理论提出者王飞跃教授却微微皱起了眉头,尤其是当主持人一直重复remote driving(遥控驾驶)的时候。演示结束后,我们采访了王飞跃教授。


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智车科技这次国际智能车联合道路演示,平行驾驶3.1系统接入了不同车型,不同系统的五辆无人车,最终只依靠一个远端驾驶员就顺利地完成了整个过程,您对这次演示满意吗?


王飞跃:这次演示比3月18日发布的平行驾驶3.0系统难度上有了新的提高,也完美地完成了任务,如果非要讲这次演示中“美中不足”的地方,我觉得可能是“遥控驾驶”被多次提到,这会让大家误以为平行驾驶就是遥控驾驶。随着网络技术越来越稳定,国内外出现了很多遥控驾驶的公司,遥控驾驶一般只能有单一的遥控对象,单一的指令传输,没有群体间的知识共享,而平行驾驶是一套能够获得感知极限和以外情况下的数据与场景、通过大量算法与大规模算力分析并评估行驶决策、并将知识与经验分享给系统中所有车辆的系统,它依靠具有感知、传输与决策能力的单车,以及背后庞大的GPU等设备进行数据存储与计算,使得车辆本身具有根据环境变化调整自身行为的能力,只有出现预警时,才需要人来操作。换句话说,平行驾驶是在有人驾驶、远程控制、网络驾驶、无人驾驶之外的一种驾驶方式,但又可以根据场景重构软件定义的"伴生车"而转化为其中的任何一种。平行驾驶中,驾驶的过程就是产生数据的过程,它把物理传感器获得的关于路况、关于车辆服务、关于车辆状态的信息,进一步加工,把这些物理世界得来的这种小数据,通过计算实验的方式,扩展成大数据,再用智能方法如机器学习等把这些大数据提炼成针对具体问题、具体服务的小智能、小规则、小知识,就是具体任务的精准知识,完成出行的智能控制,智能管理,让出行变得安全、舒适、敏捷、智能。


智车科技:平行驾驶是虚实互动来指导驾驶的,虚拟的部分确实很难在可观的演示上展现出来。现在越来越多公司开始相信和重视虚拟测试,平行驾驶在虚拟数据部分跟他们有何区别?


王飞跃:在平行系统中,所用的技术手段称为 ACP 方法。A 是指人工系统 (Artificial Systems),即构建与真实系统相似的人工系统;C 是指计算实验 (Computational Experiments),即利用当前高效、鲁棒的人工智能、机器学习等方法对构建的不同数学问题进行求解和分析;P 是指平行执行 (Parallel Execution),即用人工系统来指导真实系统,同时真实系统也可提升人工系统。计算实验是在人工系统和真实系统两个维度中同时进行的,而且具有越来越智能的趋势,这可能是与其他公司做虚拟测试不同的地方。计算实验在实际系统主要对过去和当前的数据信息进行处理,获得能够指导实际系统运行的知识;而计算实验在人工系统中则主要体现为通过预测学习和引导学习来获取未来的或者未经历过的知识,从而使得平行系统更加完备。


智车科技:您研究30多年的无人驾驶,从最早研究无人矿车到现在开始平行驾驶3.1系统已经落地了,您觉得目前无人驾驶最佳的应用场景是什么?


王飞跃:以挖掘、装载和运输为主的采矿作业自动化,是无人车技术最合适最“靠谱”的一个应用领域。矿山是一个相对封闭和结构化的受控环境,加上驾驶员的劳动强度太高和工作条件太恶劣,特别适合无人车和机器人等人工智能技术的应用。

矿山开采是一项较为古老的行业,近几年来科技的进步以及汽车行业的发展,慢慢开始影响采矿业,矿用车开始逐渐普及,矿用车的种类也不断增加。目前,国外数字化的矿山开采逐渐成熟,SandvikAtlas Copco 等公司已经开始在南非智利等矿山试用数字化的开采作业,其矿山中的数字自动化系统也离不开对于自动化矿用车的需求,在矿山中,LHD 配套的地下卡车自动化系统、低下铲运车已经成功应用于自动化系统中。相信随着这种自动化系统的成熟,对于自动化跨用车的需求量也会更大,会刺激更多的企业从事自动化矿用车的产业。我国也在倡导建设智慧矿山,所以矿山的自动化还有巨大的潜力。


一直坚持平行驾驶技术路线的慧拓智能机器公司也在做一些实践,他们研发出无人矿山整体场景平行智能解决方案,在2017年初就与世界工程机械排名前十的国内大型集团企业达成了面向无人矿山量产的战略合作,做无人矿山机械及管控平台。同时,公司也与国内主流整车厂签署了量产无人驾驶物流商用车的合作。公司也在与其他整车厂和大型能源公司以及华为、移动、联通等移动互联网公司洽谈合作,进一步完善整体运营方案。


智车科技:平行驾驶整合了有人驾驶、无人驾驶、远程控制、网络驾驶等多种驾驶方式的解决方案,如果未来在马路上应用,它改变的是整个交通系统。所以,是否想过与国家层面的合作?


王飞跃:未来必然会在国家层面进行建设,构建适合中国特色的平行智能交通系统,而且平行交通早己被发改委和交通部列为示范项目。但平行矿山还要时日,因为全世界范围内的实践也不多。所以,现在要从一些矿山、物流等小场景中去验证平行驾驶系统,真正做到了安全、高效才会更有说服了。我们也在某些城市也做过一些尝试,“基于ACP方法的平行交通一期工程”作为青岛市城市道路智能交通管理服务系统的一部分,由自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室、自动化所青岛智能产业技术研究院、青岛市公安局交警支队、海信集团以及国防科技大学、清华大学等多家单位联合组织研发实施。项目总投资约七亿元,是目前国内实施的最大智能城市交通项目。项目自2014年10月份上线以来,在缓解城区交通拥堵、提升交通信息服务水平、规范交通安全秩序、提高交通管理科技水平等方面体现出较好的应用效果,取得了良好社会效益,有力地提升了青岛市交通建设的国际化水平。我们相信,实践是检验真理的唯一标准。





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