AIST 在自动驾驶技术开发方面的历史

2016/07/31

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AIST 在自动驾驶技术开发方面的历史

开发出世界上第一辆配备计算机视觉自动驾驶系统的“智能汽车”

近年来，不仅汽车制造商，IT公司也纷纷进入自动驾驶汽车的研发，并且热闹非凡，但自动驾驶汽车的研发其实有着悠久的历史。第一个自动驾驶系统由美国通用汽车于1939年提出。全面的研究始于 20 世纪 50 年代，旨在预防事故和交通拥堵。继美国的这一趋势之后，日本于 20 世纪 60 年代开始了研究。第一个从事这项工作的公司是通商产业省工业科学技术厅机械技术研究所（现称为 AIST）。当时全国乘用车保有量还不足46万辆，约为目前的1%。关注AIST自动驾驶技术的开发进展。

用埋在道路中的电线引导车辆

　20世纪60年代，AIST开发了一种控制方向盘的系统，通过在行驶路线上埋设电线并检测通过电线产生的磁场来控制车辆行驶。在那个时代，还没有像我们今天这样小型且具有足够规格的计算机，研究人员从头开始创建了一个电子电路，可以测量流经电线的电流量等数据，以及一个处理这些信号的系统。 1967年，使用该系统的“自动驾驶汽车”成功实现了时速100公里的自动驾驶。

　这种方法目前应用于高尔夫球场的高尔夫球车自动驾驶系统和工厂的自动运输系统，但除了需要在道路中埋设电缆并运行电力外，它还有一个缺点，即系统从车辆正下方接收信号，因此即使有轻微的偏差，行驶也会变得不稳定，因此不是可以应用于高速汽车的技术。

驾驶实验照片 — 自动车辆（1962-67）
电线埋在行驶路线中，通过电线来控制汽车。

使用计算机视觉的自动驾驶系统，ITS 的先驱

　在 20 世纪 70 年代，AIST 开始了一种通过计算相机拍摄的图像的距离来检测道路上的三维物体（护栏）的方法。 1977年，AIST开发了一种“智能车辆”，配备了世界上第一个自动驾驶系统，利用计算机视觉识别和处理车辆前方的信息，并于1978年成功地以30公里/小时的速度测试了该车辆。使用两个摄像头测量距离的计算机视觉方法称为立体视觉，可以说是当今无碰撞汽车中使用的传感器和车辆控制技术的先驱。

此外，从20世纪80年代初期开始，增加了根据传感器等信息测量车辆位置的功能，并创建了使用计算机视觉检测障碍物并使用定位功能和路线地图数据库自动驾驶的系统。津川贞之（当时的产业技术厅机械技术研究所）关于这种智能汽车的论文在2000年代至今仍被引用，据说该研究对后来使用计算机视觉的驾驶辅助系统的实际应用和自动驾驶技术的进步产生了相当大的影响，成为ITS（智能交通系统）领域AVCSS（先进车辆控制和安全系统）的基础。

　与此同时，避免交通拥堵、支持安全驾驶的驾驶辅助系统的开发也取得了进展。该驾驶辅助系统的先驱是CACS（综合汽车交通控制系统），它是经济产业省实施的大型国家项目的一部分，由AIST与企业共同开发的。这项技术就是当今广泛使用的VICS（车辆信息和通信系统）的前身，它可以随时向汽车导航系统发送交通拥堵和到达目的地所需时间等信息。

　CACS是世界上第一个考虑到时刻动态交通状况的路线引导系统。1977年，在东京市中心进行了一项实验，配备该系统的车辆与未配备该系统的车辆进行竞赛，看谁先到达目的地，配备该系统的车辆获胜，证实了该系统的有效性和便利性。

利用协作驾驶技术打造更安全、更“生态”的交通系统

　20世纪90年代，AIST一直在研究协作驾驶，在之前的自动驾驶个人汽车研究中加入通信技术。其中一项技术是允许多辆车协同工作，通过车对车通信来了解前方和后方车辆的行驶信息，就像海豚在同一个方向游动的同时与同伴进行“对话”一样。如果实现了这种车辆间通信和驾驶控制，每辆汽车都能够比传感器检测到的更可靠地加速和减速，保持车与车之间的距离，并根据周围汽车的行驶状况在适当的时间并道。

　2000年，我们发布了五辆自动驾驶汽车并道、跟随等多种协同驾驶的演示。此时的自动驾驶技术不仅因为乘用车的安全舒适驾驶而受到关注，而且还作为一项强大的节能技术，通过卡车和公共汽车的列队行驶减少二氧化碳排放。 AIST 与日本汽车研究所等 15 家公司和机构一起参与 NEDO 项目“能源 ITS 推进项目”。这一成果于 2013 年 2 月实现，当时四辆卡车成功以 80 km/h 的速度排成一排，车距约为 4 m。通过缩短车辆之间的距离，减少空气阻力，从而使燃油消耗总体减少约 15%。

目前，AIST正在与企业和大学合作，提出并研究和开发应用自动驾驶、协作驾驶和队列行驶的新交通系统。目标是2020年左右投入实际使用。

　AIST在自动驾驶和驾驶辅助系统方面以车辆控制为中心的基础技术开发，作为开创性和领先性的研究，对业界产生了相当大的影响。

　2015年，在AIST成立汽车人为因素研究中心和人工智能研究中心，自动驾驶系统中的HMI（人机界面）^*1的应用和AI（人工智能）。自动驾驶技术是由汽车制造商和其他公司竞相开发的，但AIST的作用是促进可在现实世界中使用的研究和开发，包括评估公司之间合作领域的系统并验证社会可接受性。例如，人们对人工智能的应用抱有很高的期望，其中一个例子就是将其局限性和安全性证明与用户实际使用的汽车的控制联系起来的研究。

　AIST 在自动驾驶汽车的实际应用方面可以发挥重要作用。