原创《公交智能化时代即将到来了吗？》
该文是智能化硕士学位毕业论文范文与智能化和即将到来和公交方面硕士毕业论文范文。
编译 李忠东
无人驾驶成趋势
自动驾驶的任务是让驾驶变得更简单,无人驾驶汽车被普遍认为是未来汽车发展的方向.无人驾驶汽车又称自动驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车.从20 世纪70 年始,美、英、德等国开始进行无人驾驶汽车的研究,在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展,于21 世纪初呈现出接近实用化的趋势.无人驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人主动参与的条件下,自动安全地操作机动车辆.
随着智能化在汽车领域的开发,为了满足城市智能交通的期待,谷歌公司的无人驾驶汽车已经在美国获准上路.众多汽车公司将无人驾驶汽车列为研发的重点之一,积极开展无人驾驶技术的研发和试验.奥迪和宝马等传统汽车巨头投入巨资研发下一代无人驾驶概念车；福特汽车公司宣布投资10 亿美元给Argo AI 人工智能公司,以开发下一代无人驾驶汽车所需要的软件；通用汽车公司也不甘落后,开始在旧金山、底特律和斯科茨代尔市测试无人驾驶汽车.在美国,一些州、市正在抓紧为无人驾驶汽车上路做准备,如密歇根州州长已签署了法案,允许无人驾驶汽车（包括没有方向盘的无人驾驶汽车）上路.
美国电气与电子工程师协会的一份报告大胆预测,在接下来的20 多年时间内,人类交通系统将发生翻天覆地的变化.到2040 年,全球上路的汽车总量中75% 将会是无人驾驶汽车.通过一系列复杂传感器来操作的无人驾驶车辆将取代传统汽车,进行汽车与汽车、汽车与道路交通之间的交流.在无人驾驶车辆主导的智能交通系统中,十字路口都会安装各种感应器、摄像头和雷达系统,可以实时监控,控制交通流量,帮助避免撞车,使路面交通运输更加高效.到那时,红绿灯和交通标志将会成为历史,驾照是一个过时的概念.
未来汽车将朝着无人驾驶发展,进入消费领域后会带来产业和消费的全面升级,汽车行业保持多年的形态有可能被完全颠覆,互联网将成为汽车的一个路口.但是同众多高新科技普及初期一样,走入寻常百姓家的过程可能会很漫长,即便是像美国这样汽车保有量高的发达国家,也不可能在短期内做到让自动驾驶技术惠及大多数人.
公共交通智能化
自动驾驶技术日趋成熟,初步走出实验室,进入市场应用期.但是由于交通运输本身的复杂性和综合性,正式上路载客还存在很多制约.作为自动驾驶的未来发展核心,公交系统是不可或缺的一部分.随着人工智能、公交车辅助驾驶和无人调度技术的成熟,公共交通将成为最有条件率先实现无人值守的行业.公共交通具备线路固定、专用道行驶、车速较慢和适合路程较短的城内接驳交通等特点,从整体上降低了对场景识别和安全控制等算法的要求,使其具备实现无人驾驶的基础条件.与此同时可以减少人力投入,避免疲劳驾驶的问题.无人驾驶之所以得以实现,一方面是公交车由辅助驾驶实现自动驾驶甚至无人驾驶,另一方面是公交车后台调度系统的智能化.
通过技术手段,无人驾驶公交车可感知的信息更多更精确,并以智能化数据精确地行驶,在效率和安全性上与人工驾驶相比优势突出.由于普遍采用新能源,并能通过人工智能最大程度地节约运行过程中的能源损耗,无人驾驶公交车有助于城市环境的保护.随着无人驾驶公交时代的率先来临,现有的城市交通系统有可能被彻底改变.作为未来智能城市的一部分,通过全球定位技术与路面导航系统,无人驾驶公交车不但能像普通公交车那样将乘客送往目的地,而且还可以在联网后制定智能化的交通方案,为乘客提供更好的服务.它们可以布局于商业街和地铁站周边,自动往返于居民区和交通枢纽间,以解决“最后一公里”的交通难题.
作为全球规模最大的金融机构之一,美银美林日前发布了一份研究报告,在对环境成本、可持续性和财务等方面进行分析后,认为无人驾驶公交系统能降低运输成本,而且更加环保,未来10 年内自动驾驶公交车或许比自动驾驶轿车更早地到来.美国波士顿集团的研究结果指出,无人驾驶公交系统是未来智能交通中的一大重要因素,尽管目前世界各地无人驾驶公交系统尚处于试验阶段,主要用于吸引游客,然而其未来有望实现高速增长,到2025 年无人驾驶公交车预计可达1800 万辆.
运输生态大改观
公共交通“车智网”系统,实现了基于雷达的防碰撞预警,基于视频分析的危险驾驶行为分析、驾驶习惯纠正等辅助驾驶安全技术的应用.还可借助人工智能实现车辆本身运营的优化,如根据线路状况、负载、客流等数据,公交车自我优化运行参数,自动确定不同线路的最佳模式,达到节能降耗的效果.此外,辅助到站准点控制技术和辅助车距控制技术则解决了公交的运营服务问题.
在辅助驾驶实现无人驾驶的基础上,还需要智能调度技术提供的应用环境,两者相互配合,完成公共交通的无人驾驶和服务.人工智能实现的关键是模式识别,调度员的调度操作恰恰是非常标准的业务模式选择和优化问题,通过多层特征提取,可以很好地描述调度经验.智能调度系统能够根据车辆的运行状况,准确预测每辆车的回场时间,从而自动对线路进行班次的增减和发车时间的调整优化.
自动驾驶技术进入公共交通领域,产生的社会价值将远大于消费领域,比如全面提升公共运输运行效率,降低整个社会的运行成本,人类出行将会更加智能可控.在一些大城市,无人驾驶公交将可以接手目前的“拼车”服务,在灵活变换的路线上运送众多乘客,从而有助于改善城市交通的拥堵面貌.
根据美国公共交通协会提供的数据,纽约交通运输管理局平均每个工作日要记录超过250 万趟公交车出行,洛杉矶平均每天也管理着超过100 万趟公交车出行.因此,使用公共无人驾驶车辆也是缓解目前承受着巨大压力的上下班交通系统的终极梦想.
技术难点待攻克
目前,无人驾驶的最大技术难点在于让机器人模拟人的思维,即让人工智能拥有和人一样的对道路状况的判断和主观决策能力,甚至在决策上像“阿尔法围棋”一样将棋手击败.当然这还需要技术的进步.
汽车制造商目前所推崇的无人驾驶计划,并没有提及司机.公交车不是私家车,无人驾驶汽车失灵所导致的交通事故远比私家车严重得多.加利福尼亚州机动车辆管理局建议,无人驾驶车辆还是需要配置司机.“毫无疑问,在某些时候,无人驾驶公交车在行驶时可以是全自动模式或半自动模式,”梅赛德斯奔驰发言人乌塔·莱特纳强调道,“但是,司机应该坐在公交车上,做最终的控制.”
美国联邦交通总署认为,监管问题是目前推行无人驾驶汽车的最大障碍.然而,根据无人驾驶汽车目前掌握的原始数据处理能力,是有可能实现在某个辖区范围内城市交通的整体监测和调度的,因为有了这些数据,就可以创建一种系统,将所有因素考虑进去,合理安排公交时刻表,提供一种按需服务的智能交通服务.
换句话说,就是将交通运输安排整合到一个单一的快捷操作系统中.不过可以肯定的是,单靠一种无人驾驶公交系统是无法满足城市交通需求的,因此监管者需要找到一种未来无人驾驶汽车和私家车和谐共处的方式.“随着世界人口向大城市的逐步转移,在城市中使用公共交通要比使用私家车在缓解交通压力方面更为有效.”旧金山公交车创业办公室主管提摩西· 帕潘德里欧表示,“对于城市来说,需要的是混合交通服务的正常运作.”
EZ10 一路跑得欢
阿联酋迪拜捷足先登,于2016 年9 月1 日起开通全球首个无人驾驶公交车线路,进行试运营.由法国EasyMile公司研制的EZ10 小型无人驾驶电动车在迪拜市中心最繁华的穆罕默德· 本· 拉希德大道约700 米的路线上载客行驶,往返于金融中心路路口和维达酒店之间,所有市民与游客均可免费乘坐.
2015 年,EasyMile 公司勇敢迈出了商业化的第一步,生产的EZ10 无人驾驶公交车曾经在芬兰赫尔辛基南部进行上路测试,现已正式投入运用.至今为止,已经在法国、芬兰、瑞士、荷兰、希腊、西班牙和意大利等国家运送了数万名乘客.EZ10 现在出现在迪拜市中心,担当起一条公交路线的主角.
EZ10 无人驾驶公交车外形方正,车身不分前后,能够双向行驶.它内部没有任何人为控制装置,满载为12 人,其中6 人有座位,6 人站立.运营巡航时速约20 公里,最高时速可达40 公里,非常适用于行人、自行车密集区域.EZ10 车顶上配备两个360 度激光传感器和GPS 传感器,在四周安装有视觉传感器,摄像头的视野达270 度,可以监测到40 米之内的路况.它运行之前要设定GPS 路线,智能系统大约需要90 分钟熟悉地图,记住路线,然后运行,不会受任何人的干扰.EZ10 配备15 千伏电池,充满电后能够一次维持14 小时的续航.
这个颇有魄力的大胆项目由迪拜道路与伊玛尔地产公司联合推出,是迪拜为打造新型智能城市采取的智能移动解决方案的一部分.如果运营成功,人们由于以前无人驾驶事故频发而产生的不信任感将会烟消云散,与此同时也能积累无人驾驶汽车作为公共交通工具介入城市客运的宝贵经验.
迪拜《宣言报》的一项调查表明,在阿联酋,70% 的消费者愿意体验无人驾驶汽车,47% 的消费者已经准备购买无人驾驶汽车,其中72% 的消费者愿意为此支付5000 美元或更多.“迪拜每年有大量来自全球各地的游客,新型的无人驾驶技术无疑会让更多游客亲身体验,当然也会让其他地方的游客慕名而来.”迪拜交通管理部门一位负责人表示,“预计到2030 年,迪拜城市交通运力的25% 为无人驾驶汽车.”
Olli 与乘客互动
2016 年6 月,美国亚利桑那州洛克汽车公司和美国国际商用机器公司合作,打造了第一款使用沃森认知计算平台的自动驾驶公交车辆Olli.Olli 与一般的无人驾驶汽车不同,实现了人工智能化——它支持语音转换文字、自然语言分类、实体提取和文字转换语音等功能,可以借助这些数据不断学习和进步.例如与车内乘客互动的过程中,可以回答“我能否带着孩子乘车”一类的问题,并对“把我带到最近的墨西哥餐馆”这样的基本命令做出响应.乘客可以利用语音指令命令Olli 公交车带他们到指定的地方.Olli 还能够对车辆进行诊断,并回答“你为什么停车”这样的问题.
国际商用机器公司渴望为无人公交设计一个极具亲和力的人工智能界面,让它看起来温暖又自信.这一系统正在接受一些新奇的训练,包括地区方言口音测试和模糊地名测试.Olli 的设计者希望通过这种公交独特的声控界面来打破隔阂,在乘客和机器之间建立最自然的沟通方式.“大家都不喜欢重复说好几遍,机器应当适应人的说话方式,而不是强迫人用它能接受的方式说话.”公司物联网副总裁指出,“在未来,洛克汽车公司希望沃森系统能从乘客的社交媒体文件中获取更多个性化信息,以提供更好的服务.”
Olli 使用雷达和Google 无人车上搭载的激光感知系统监测路况,车上还搭载了补充传感器,允许远程监控、速度监控和安全预警,其中包括罗格斯技术小组的“立即停止”触觉传感器,该传感器会令公交车在发生碰撞时立即停住.由于目前的技术不够成熟,测试阶段依然由人类监控,以防自动化系统突然脑抽筋.洛克汽车公司CEO 杰伊· 罗格斯表示,“Olli 使用电力驱动,能无线充电,实现了零排放.如果能大批投入使用则有望解决城镇地区空气污染的问题.”
Olli 的车型设计得短而窄,能在拥挤市区完成高效率运载任务,为12 名乘客提供短程的城市移动服务.它最高时速20 公里,续航里程50 公里.值得一提的是,Olli 用3D打印材料,10 小时能组装好一台,大大降低了生产成本.“洛克汽车公司已经生产出一批先进汽车,包括世界首款3D 打印轿车‘斯特拉迪’（Strati）.利用3D 打印技术生产的汽车比起传统金属技术制造的汽车少用了50% 的碳.废弃汽车的零部件可以拆卸下来,回收利用.”罗格斯展望道.
Olli 已在马里兰州进行过测试,率先在拉斯维加斯和迈阿密的一些封闭式场地（如校园和机场）开始运营,提供公共交通服务,在实际运用中进一步验证无人驾驶技术的稳定性.在此基础上,再添加新功能和新的搭载地点.Olli 将在华盛顿特区的公共道路上使用,随后计划在迈阿密戴德郡、洛杉矶等几大城市投入商业运营.
ARMA 往返市中心
法国里昂推出两辆ARMA 无人驾驶公交车,每辆成本约为19.55 万欧元.它配备有激光探测器、摄像机、检测障碍物的传感器和任何乘客可用于停车的紧急按钮等,可监测并分析周围环境,避免碰撞.目前ARMA 接载乘客15 名,同时还有一名工作人员在车上确保乘客的安全.它以每小时26 公里的速度行驶,往返于市中心5 个车站,车程约10 分钟.不过受当地法律限制,ARMA 暂时不能在一般路面上行驶,只能运行于电车专用路旁.
ARMA 是法国Nya 公司的核心产品,已实现完全的电动自动化,最高时速可达45 公里.近日,Nya 宣布获得3400 万美元融资,用于团队建设、技术提升和销售.“为了在愈加激烈的竞争中保持可持续发展,我们进行了战略合作.一方面使我们在最大的自动化供应商的帮助下得以优化成本,保持竞争力；另一方面可以最有效地确保ARMA 在国际市场的推广,满足市政组织和那些有着封闭的、面积较大的厂区的需求.”Nya 公司总裁萨佩特表示,“我们可以跟谷歌、优步的无人驾驶汽车竞争,2018 年将在城市中心运行.”
WEpod 校园试车忙
在荷兰瓦赫宁根大学城内,两台被称为WEpod 的小型公交车在校园内来回穿梭,运送乘客.这是欧洲第一次针对这种自动驾驶的交通工具进行开放式测试,严格来说还算不上真正上路.它只能在200 米长的路线上行驶,时速仅为8 公里.在很多方面,这两台6 人座的WEpod 公交车跟Google 无人车类似,例如在道路识别方面同样配备了激光雷达和GPS 定位系统等,同样用3D 地图跟实际情况比对和判断.此次试运行仅仅是一个开始,如果一切按计划进行,在接下来的几个月测试范围将会扩大.最终,这种汽车将在瓦赫宁根市一条6 公里长的线路上运行.
WEpod 的外形酷似空中缆车车厢,作为欧盟投资的交通试验项目Citymobil2 而设计的产品,投资规模为350万欧元.为了应付突发情况,WEpod 设计了3 个按钮,方便在测试阶段由测验人员用于紧急刹车.出于安全考虑,WEpod 原本时速能达40 公里,现在被限制在每小时25 公里的速度下行进,并且禁止在下雪、夜间等情况下运营.
在校园内,搭乘WEpod 小型公交车走完200 米的路程是免费的,师生可以通过手机应用预约.在过去的两年,WEpod 已在不少城市开始了测试,包括法国的拉罗谢尔和希腊的特里卡拉.
对于监管者来说,最担心的问题是在无人驾驶汽车上路后,当其他交通工具或行人在道路上做出意想不到的行为时,它应该如何防止意外事故的发生,这也许是无人驾驶汽车应对复杂路况的最大挑战.“无人驾驶汽车还从未在公共道路上投入使用,因此这是一个里程碑.”WePod项目技术主管表示,“而此次里程碑极有可能推动欧盟相关监管者修改法律,推动无人公共交通合法上路.”
智能化论文参考资料：
此文点评：本文是大学硕士与智能化本科智能化毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料，关于免费教你怎么写智能化和即将到来和公交方面论文范文。
