《未来车世纪》 第三章 移动互联 自动驾驶Word文件下载.docx

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然而，政府对手机使用的限制手段（例如规定驾驶的时候不许发短信和使用免提电话）却不太受欢迎，因为它们限制了我们在需要时的行动自由。

互联网向智能汽车的扩展可改变这点（以及许多其他现存问题和局限性），它允许汽车和驾驶者通过路旁基础设施和中央服务器实现彼此之间安全高效的无线互联。

我们把它叫做移动互联网，跟如今的因特网相似，他可以实时的大范围传递海量数据，并协调车、人和货物的出行。

汽车将变成车轮上的一个网络节点；

它们将获取，处理，使用和交换信息，以支持在行驶中所要求的功能以及整个移动系统所提供的功能；

而且它们像因特网的数据包一样，十分高效地从一个地方传递到另一个地方。

移动互联网有许多前身和先例。

轮船，飞机和汽车都是无线互联网的受益者——不论是广播技术还是双向技术。

手机很快就会成为汽车的一部分。

GPS导航系统需要与卫星无线连接。

电子收费系统要依赖应答器和读数器。

系统，例如通用汽车公司的OnStar通过与服务中心的无线互联可提供安全，紧急事件响应，诊断和其他服务。

然而，这些功能大部分都是独立于汽车设计的附加功能，没有它们汽车也可以正常运行。

就好像今天的互联网变得十分普遍，移动互联网将逐渐成为以前互不干涉的数据流和服务的统一传送装置。

汽车设计将采用和依靠车身智能系统以及复杂的移动无线互联技术。

这些功能将使汽车并入到城市范围的网络计算机和控制系统中。

这些系统可高效管理交通流，汽车行驶安全，停车空间，车辆队列和电源供给。

移动互联网存在两个截然不同但又互相影响的方面：

汽车网络化计算和控制以及驾驶者的社交网络。

接下来我们将依次进行讨论。

网络计算与控制

在城市汽车和个人移动系统上实现网络化计算机和控制面临着许多技术型挑战，但是有效的技术解决方案正在兴起并趋于集成。

首要的也是最明显的挑战是，为大量地理位置分散的行驶车辆提供足够快速的，可靠的，双向的无线互联。

一种可能性是利用现有的，基于用户的细胞网络，但是大规模的使用变得十分昂贵。

近来更流行的一种可能性是创建城市性网眼网络，通过这个网络行驶车辆可实现彼此间的无线互联，并随机利用附近的大楼和固定基础设施里的无线接入点。

这种链接是短暂而且是间歇性的，但是很便宜，它可以具备宽带网络速度，还可通过适当的协议和软件进行管理。

第二个挑战是信息的可测量性。

从技术角度来说，它就是简单地使几辆汽车之间进行联系并收集车辆行驶信息数据。

但是现代城市环境通常包括了数以百万计的车辆，智能手机和路旁探测设备，这些都有可能用于收集汽车，行人走动，当地道路和天气状况等信息。

其结果产生了巨大的数据流——上亿的带有时间标记，地点追踪的检测读书，这些数据必须被传送到服务器，汇集到数据库中，进行检索和加工，并实时做出反应。

普通的数据库技术不能很好地适应这项要求。

第三个挑战是整理分布计算和控制。

车辆接收和处理来自周围探测设备，其他车辆以及远程服务器发出的数据信息并做出反应。

同时，服务器收到和处理分布在各处的车辆发出的信息，并将信号转回给汽车。

所有这些必须形成个人都市移动系统有效的，高效的，实时控制系统。

正如我们将在后面所看到的（尤其是第八章），这种系统可通过疏通交通流以及对道路空间，停车空间，车辆和电源供需进行调控，实现更高的效率。

最后面临的一项挑战是，在实现所有这些功能的同时保留位置的隐蔽性。

驾驶者希望获得网络化计算和控制系统带来的便利，但是它们不希望以牺牲自己的隐私为代价。

幸运的是，这种担心是不必要的。

如果签订了适当的个人都市交通工具网络计算和控制私密协议，那么他们可以在不泄漏位置隐私的情况下使用这些功能。

行驶时间和交通拥堵

对网络化计算和控制需求的出现主要是因为汽车不能脱离彼此而运行（在乡村道路上行驶的单辆汽车则是一个极端的特例）。

沿着街道和公路行驶的过程中，它们逐渐汇聚形成交通流，而且这些交通流以复杂的方式互相穿越，分成区段，汇聚成一条行驶链。

在理想条件下，交通流很通畅，但是当交通通行量达到道路容量极限时，伴随着干扰的发生，它们的性能变得混乱和不稳定，会走走停停，行驶周期短，并最后导致交通堵塞。

对于人工驾驶，使汽车以最佳速度行驶并使彼此之间维持最佳距离是很难解决的一个问题；

因为人所具有的信息处理能力有限，容易分心，而且从心里学的角度来讲人的反应是复杂的，有时甚至是不合理的。

随着对车道合并和改变，交通路口协调，未来障碍的响应需求的增加，这个问题被扩大化了。

对交通流大量的研究表明，即使是细微的变化和干扰也可导致冲击波在数十英里的交通流里来回传送，在交通堵塞的时候这个问题尤其明显。

当交通堵塞出现的时候，情况只会越来越糟糕，因为车辆太多，而通行道路太狭窄。

混乱秩序既浪费时间，也白白浪费了空间和能量。

这种情况也是十分危险的，易导致交通事故，人身伤害甚至死亡的发生。

交通堵塞造成的时间负荷一方面是由额外增加的行驶时间造成，另一方面则是由于它引起的路程长度的不可预计性造成，这意味着在路程估计时间中要考虑到多出正常行驶时间的“缓冲”时间。

如图3.1所示，交通高峰时，人们通常要将时间预算成无拥堵条件下的行驶时间的2倍，其实据统计在高峰时段的行驶仅需要多花费50%的时间。

图3.1行驶“缓冲”时间预算

公路设计

网络化计算和控制能解决造成交通拥堵的根本原因，已使交通流得到更有效的控制并避免甚至消除交通事故吗？

它能优化交通流以减少这种临时状况及其造成的浪费吗？

最有效的方法是充分利用电子设备和软件模拟蚁群，羊群，或者对繁忙的交通路口的行人进行仿真。

东京的Shibuya路口可能是世界上最繁忙的人行过道十字路口，但是在过马路的时候很少发生人员冲撞，即使是在行人拥挤到覆盖整个路面时。

在三维视图里，人们发现蝗虫可以成群行走而彼此之间不发生任何冲突。

这些例子表明，在自然界存在着感恩，处理和激发能力能避免人类通常会发生的冲撞和交通事故。

通过使用更灵敏的探测器，增加的通信和处理带宽以及更加精确地启动能力，未来汽车将以类似方式实现自然界可以达到的效果，通过使用日益精准的GPS和其他定位技术，车身探测和无线通信技术，街道和道路将配备得更具电子化。

专用的智能汽车车道

但是我们能仅仅通过使车辆变得更加智能化就可以达到这种协调程度吗？

当经典的1950版的克尔维特（Corvette）出现在未来的智能汽车之中时，情况又会怎么样呢？

或者当前方有薄冰时，又或者有小孩从某个地方出来跑到街上的时候，会出现什么情况呢？

这许许多多的场景反映了要求交通工具按类型分开行驶的现实，至少在短期内是这样要求的（图3.2）。

各国政府越来越重视这个问题，并创建了专用车道，有的安装了物理缓冲器为骑自行车者带来更多额外保护，免受汽车的伤害。

也可为汽车（HOV-高座位率的车，HOT-高通行率的收费站）或者其他车辆（BRT-快速公交）设置专用车道。

阿联酋阿布扎比马斯达（Masdar）生态城市做出了更多表率，它引入了个人快速交通（PRT）的专用铺设和格状网络。

然而，这种车道分类带来了好处的同时也有不利的一面——需要更多的道路空间，这通常是不现实的，而且会增加交通路口的复杂性。

在专用车道或专用区域里，智能车辆可使用电子设备在靠近前进行鉴别和身份认证。

这样，它们可以通过物理缓冲器避免受到其它道路使用者的伤害。

这些车道可能使环境更具有局限性，更不可控制，但是它拥有专门的电子基础设施，甚至是道路再充电区间，详见第六章的论述。

随着时间的推移，道路上智能汽车所占比例也在增加，智能汽车专用车道的数量也应增长，而传统汽车的行驶车道数量则相应下降。

图3.2城市街道，道路根据行人，骑自行车者，轻型汽车、小汽车和公交车进行了分类

报警装置

如果探测器和通信设备可设置在路旁的关键位置，例如交通路口或容易结冰的地点，那么可消除许多交通事故。

例如，美国检测数据表明，每年由于驾驶者误闯红灯（由于偶然的注意力的分散）以及由此导致的交通事故所带来的经济损失达30亿美元。

如果交通路口将信号传递给驾驶者并通过实体报警提醒驾驶者距交通路口前方约200米处出现了红灯（或者有停止标识），这种交通事故就是可以避免的，如图3.3所示。

如果驾驶者忽略此信息继续前行，那么会发车声响报警，以使驾驶者有足够的时间紧急停车。

安装在交通路口或汽车内部的应答器也可直接出售给行人，骑自行车者，摩托车驾驶者。

正如前面所提到的，这些应答器大小和手机一般，可以将其的存在无线报告给汽车，并消除冲突或降低冲突的严重性。

这可以显著减少因为交通事故而引发的人员伤亡，如图3.4，这些事故的受害者是没有什么自我保护能力的道路使用者。

图3.3基础设施——汽车（I2V）的通讯可以提高道路安全

图3.4各种道路条件下交通导致的死亡事故

基于定位技术的服务

网络化计算和控制也可实现许多有价值的基于定位技术服务。

例如，它可以使停车位搜索变得简单。

停车场的探测器可实时监控停车空位信息并将此信息报告给附近行驶车辆。

这不仅会减少驾驶者的烦恼，也可以使汽车通过迅速驶离路边将车停驻而降低交通堵塞率。

而且，它为复杂的停车位定价和分配系统提供了基础。

街道和道路上不同类型的探测器可实现对交通流量的监控（这些信息能够从车辆上的GPS导航系统获得），从而为利用动态道路定价机制减少交通堵塞提供了基础，这也将在第八章中论述。

网络计算和控制也能够支持新的可能更公平的汽车保险方法起到支持作用：

在对所处位置进行适当隐私保护的前提下，根据实际行驶里程和性能记录来收费。

另外，这种实时追踪记录也会促进自动化交通法规的实施，这一点在目前颇有争议。

加速记录，亮着的停车信号灯等都可被探测到，而且也可自动收取罚款。

各种移动系统的电子化集成还可带来更多好处。

例如，这可通过出行安排和协调使高峰时段的出行变得更容易，从而提高公共运输系统的效率。

它允许驾驶者在驱车前往火车站的时候，能了解不断变化着的交通状况信息或列车时刻表的延迟，并因此能相应地合理安排出行计划。

这可以改善时间管理，减少紧迫感。

重新利用马车时代的智能

在第二章中我们看到新的DNA将使汽车脱离马—车箱架构，也不再根据“功率性能”评价其优良性。

然而，这种经过革新的汽车以一种很深刻的方式使人们联想起了骑车和马车时代，那就是它的智能化特征。

过去西方人招唤牛仔牵来马匹供他起身落座，然后驱马到达他想去的地方，有时还可以在马鞍上熟睡一会儿，这种情景表达了在汽车统领时代已经被遗忘的一种较有影响力的观点。

在20世纪，驾驶者需走到汽车前面，打开车门入座，然后进行操纵引导汽车到达目的地。

汽车新的DNA拥有自动驾驶功能，并允许驾驶者对停驻的汽车进行遥控使其主动行驶到主人跟前。

和马一样，新型汽车甚至能把驾驶者送到理想的目的地，甚至离开自动找到停车位。

我们经常忘记找停车位以及随后走出停车场需要花费多少时间。

据一些研究估算，在人口稠密的都市环境里找寻停车位的时间需要8分钟，这使本来就很缓慢的门对门汽车行驶变得更费时，而使公交快速系统（BRT）普遍成为出行路程超过5英里时更具效率的选择（图3.5）。

而且，在拥挤不堪的都市驾驶环境里，很明显一部分燃油会耗费在停车位的搜寻上。

我们将使无线互联（查找最近的停车空位信息）和自动停车功能集成起