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V2X技术
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美国联邦交通运输机构关于V2X的倡议,目标在于创建无线交通基础设施网,连接每辆汽车。它们通过路边传输器共享数据,从而减少事故,挽救生命。V2X研究利用的是由联邦运输委员会(FCC)监管的专用短程通信技术网络(DSRC)的部分储备带宽。负责V2X计划的机构是美国交通运输部的一个主管部门——美国高速公路安全协会(NHTSA)。
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通常情况下,当我觉得研究会议无聊时,会迅速抽身止损,看看能否尽早乘坐航班回家。然而这一次,不确定的因素太多了,我必须留下继续学习。
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午饭休息过后,我返回会议室听了好几场充斥着各种缩略术语的演讲。一天下来,我发现每年高达上百万美元的税收被用作数据交换研究的资金。未来五年内,美国交通运输部计划再投资1亿美元,用于车联网环境(connected vehicle environments)的设计与应用项目试点。可问题在于,他们的研究类型错了。
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在美国,无人驾驶汽车的命运掌控在美国交通运输部,及其两个关键的分支机构——联邦公路管理局和美国高速公路安全协会手上。根据1966年出台的美国交通运输部的相关法规,其下属部门有权通过联邦命令,强制50个州政府和汽车公司同时遵守。至少从理论上来说,美国交通运输部的职员也可以构想出推动无人驾驶汽车发展的法规。毕竟,历史上该机构曾不顾社会大众的反对,坚持推行座椅安全带,使之最后成为汽车安全的必需配备品。
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美国交通运输部的会议结束后,我问自己:“为什么不减少投入在汽车连通性方面的资金,增加对于机器人技术的研究经费呢?”美国交通运输部2014年的预算高达770亿美元。其中410亿美元拨给联邦公路管理局,8亿美元投入到国家公路交通安全管理局管理的交通安全项目(含汽车、街道、桥梁、隧道和高速公路)。仅用从这笔巨款中拨出一小笔资金用来支持无人驾驶汽车研究,就可能实现许多技术进步。
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从华盛顿开会回来,我增长了一些知识,但更深入研究V2X背后的技术后,我却愈发感到悲哀。V2X倡议的潜在目标是安全性,美国交通运输部官网上相关表述如下:
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通过匿名交换定位、速度和地点等相关数据,V2V技术能让车辆感知周围360度范围内其他车辆的定位以及带来的风险,计算风险,并对司机提出建议或发出警告,预先采取措施避免或减少车祸的发生。
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应用了V2X技术的汽车和基础设施会配备专用短程通信技术网络的收发器,在300米范围(约1000英尺)内传输数据。连通的车辆和基础设施能在75兆赫的划定区域内实现交互,频率限定在5.850~5.925千兆赫之间。一辆V2X技术的汽车每秒可传输10次,数据内容包括车速、位置、车型、前行方向、制动器状态等等。常见的警示则包括对恶劣天气和前方路障的提醒。而V2I技术能捕捉交通车流量的数据,及时调整周边的交通信号灯,提醒其他司机选择其他道路等。相关技术还包括专用短程通信技术网络的道路装置、其周围的光纤电缆和V2I交通信号灯。
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客观地来说,V2X技术的发展并不可怕。事实上,该项技术背后理论前景诱人。美国高速公路安全管理局的一项通过模拟潜在车祸场景的研究发现,如果所有的车辆都具备V2X性能,当司机(人类)在驾驶中遇到盲点和易忽略的障碍,系统会发出“哔哔”警报声。一年下来,这项技术预计能有效避免400万起车祸,占全年车祸数的79%。这可减少一大笔费用损失,并能挽救许多性命。
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让我失望的是美国投入到“智能汽车”的资金非常有限。为什么短距离无线网络的路况数据交换——这项常见的、实用的技术应用——会成为“尊贵的”美国交通运输部“应用信息技术提升安全驾驶”政策的关键点呢?专注V2X技术,排斥其他智能技术,联邦交通部当局依然沉迷于追求某种技术上的范式(Paradigm)。从概念上看,该技术仅仅比20世纪50年代使用的无线电监控高速公路的初始水平提升了十分有限的水平。
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在过去,美国交通运输部并不保守。事实上就在十几年前,该部门还曾大力推进智能汽车的发展。但问题在于这群思想超前的交通运输专家,犯了与当时的通用汽车工程师同样的错误:他们对于无人驾驶汽车的愿景设想大大超前于现实,导致缺乏完备的驾驶技术来支撑。
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智能交通系统的历史
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早在20世纪80年代,信息技术重塑了整个工业格局。1986年,为了解决美国日益增长的交通和汽车尾气问题,加州交通局联手加州大学,共同探索信息通信技术在汽车与高速公路的应用,帮助人们提升驾驶效率。这次合作最终促成了一个名为“先进技术与高速公路(Program on Advanced Technology and Highways,PATH)”的全国项目。很快地,加州交通局与该项目人员意识到没有联邦的支持,没有大型汽车企业的广泛参与,他们很可能徒劳无功。
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然而PATH的利益相关者没有气馁,主持了好几个专题会议,并持续推广。由于不堪忍受美国史上最糟糕的交通堵塞和城市空气的煎熬,1988年,来自联邦政府、多个州的政府机构、工业界和多所高校组成一个特别工作小组,名为“移动2000(Mobility 2000)”。该小组游说美国交通运输局尽快成立正式的联邦项目办公室,出台法律规章,促进先进技术应用,提升全国高速公路与道路的安全性与效率。到了20世纪90年代初期,为了促进智能车辆和公路系统(intelligent vehicle and highway systems, IVHS)的发展,美国交通运输局终于成立了正式的联邦项目办公室。
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为了适应联邦项目的最新发展,后来更名为智能交通系统(intelligent transportation system, ITS)的IVHS项目,在当时可谓一项大刀阔斧的举措。它是一个成熟完备的联邦项目,涵盖所有自动地面交通模式:自动交通管理系统、驾驶员信息系统、商务用车和公共交通。同年,国会顺势而为,通过了一项重要的新交通法案——《综合地面交通效率法案》(Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)。
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交通运输部部长向公众宣布了该法案
:“大力发展自动化高速公路,制定汽车标准。未来在此基础上推动自动化汽车高速公路建设……该项目的目标是到1997年之前,完成第一条全自动化公路建设或自动化测试车道并投入使用。”美国交通运输部把执行该远大目标的重任托付给了联邦公路管理局。于是,联邦公路管理局把该项目命名为“自动高速公路系统(Automated Highway System Program)”,分为三个阶段来实现:分析、系统定义和运行评估。
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更为理想的是,国会批准了6.6亿美元资金用于未来6年间自动高速公路建模的研究、开发与操作测试。随着这些新投入的财物到位,自动汽车与高速公路系统的发展仿佛必将取得激动人心的“车辆、道路、计算机”创新融合成果。然而,不幸的是,这种资金与法律的结合以失败告终,并没能让自动驾驶汽车的发展更进一步。
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在美国交通运输部内部,尝试这种官方的项目既是祝福,亦是诅咒。一方面,交通运输部坐拥数十亿美元的财力,雇员多达55,000人。从理论上说,至少能提供良好的政策与资金扶持,推动无人驾驶汽车技术的进步;另一方面,把一个发展迅猛的科技密集型项目交给负责各种交通方式(航空、高速公路、公共交通和汽车)的庞大的联邦政府机构去管理,难免会带来风险——无人驾驶汽车技术会在这群“好心办坏事”的官僚手中渐渐衰亡。
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在自动高速公路系统项目初期,人们普遍抱有乐观的态度。相关文件显示,在1993年就有部分美国交通运输局的雇员极其看好自动驾驶的前景。当时的人评价道:
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这个高性能的高速公路系统,被视为下一个地面交通输运的重要发展阶段。人们期待它成为美国下个世纪初主要的交通工作重点,就像本世纪后半叶,州际公路系统计划成为大家的关注对象一样。
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对比之下,今天的V2X项目就像在失落的自动高速公路系统文明中残存的遗迹。
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到了1994年,此项目的资金已经全部到位。联邦公路管理局此时需要交通专家团队参与进来,逐步设计、建造出自动高速公路的运行模型。这一年年末,美国交通运输局组建了拥有120名成员的国家自动化公速公路系统联盟(National Automated Highway System Consortium),来落实自动化高速公路系统的发展战略与最终切实可行的模型。发展至此,繁冗复杂的联邦项目管理体系终于形成,其中的各种机构、工作小组和团体数量之多,足以媲美以“复杂”著称的欧洲皇室家族族谱。
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该联盟由九个主要机构组成,分别来自不同的联邦机构、大型汽车企业、电子协会、汽车运输部门、各高校、国家和地方政府、交通运输部门和咨询公司。从1994年到1997年,联盟循序渐进地尝试调和各成员的分歧,形成统一的组织议程,从而用一致的策略来管理高速公路系统。令人遗憾的是,利益各方非但没有团结起来成为目标一致、高效的团队,联盟本身却因为成员间目标不一、利益各异,不堪重负。
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