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【新时代奋进者】薛建儒教授课题组:无人驾驶技术的前沿“探索者”

2018年04月13日 14:26  点击:[]

四月的校园,梧桐新出,位于梧桐东道旁的人工智能与机器人研究所视觉认知计算与智能车实验室依旧忙碌且安静。在这里,薛建儒教授课题组的无人驾驶研究不断迈入新的发展阶段,驶向更深广的前沿领域。

迎难而上,融汇贯通

自上世纪八十年代,欧美的研究团队已经开展了智能驾驶的研究,而无需人参与的自主驾驶是否能够实现就是其中的研究主题之一。研究所学术带头人郑南宁院士敏锐察觉到国外辅助安全驾驶与无人驾驶技术的发展趋势,加之部分高校实验室和生产企业,慕名而来提出了视觉导航的实际需求,遂在2001年末组建了智能汽车课题组开始研究。

薛建儒教授当时正是博士二年级。面对着从未涉及的领域,他坦言这个项目从一开始就很有难度,不仅仅因为技术链路长、难点多、难度大,而且项目本身就十分有挑战性。“我们学科方向主要是计算机视觉,对车的电气装置、机械结构和车辆运动控制等技术,我们一点基础都没有。”因为当时找不到合适的合作团队,课题组只能自己从头开始学习基础理论,搭建实际系统。让机器代替人开车这一想法从来没有真正成功应用到现实生活中,没有人知道它能不能实现,国际上的研究团队也屈指可数,可供借鉴和参考的文献资料较为匮乏。课题组需要补充和扩展很多非本学科的专业技术,如汽车动力学、汽车电子和机械传动等。从2001年到今天,课题组一直在改进无人驾驶实验平台,不断补齐技术链路中各个短板环节。对于原本专攻计算机视觉技术的课题组成员们而言,这不但需要不断从初学者的零基础起步去学习新知识,而且还需要理论联系实践深入钻研应对层出不穷的新问题。这些挑战和考验很好地锻炼和提升了大家分析和解决实际问题的能力。

无人驾驶研究需要不断进行真实交通环境中的自主驾驶测试。课题组的无人车实验平台由传统车辆改造而来,主要的改造有两部分:一是将方向盘、油门、刹车改成电控。二是加装相机、激光等传感器及相应的计算设备。车载计算机处理分析传感器数据,输出控制信号给方向盘、油门和刹车,最终实现车辆的自主运动。这一看似简单、很容易理解与操作的步骤,却让薛建儒教授课题组用了十余年的时间去不断地钻研。刚开始的几年,由于改造加装的实验设备堆满了车内空间,因此大家只能忍着酷暑严寒长时间围着车露天调试,实验工作很是艰苦。“近年来,通过课题组的不断努力和技术升级,目前的实验环境已得到极大改善。”

抓住机遇,积厚成器

虽然目前世界上还没有国家允许无人驾驶车辆投入日常使用,但并不妨碍这一技术的进步与研究。据汤森路透知识产权与科技最新报告显示,2010年到2015年间,与汽车无人驾驶技术相关的发明专利超过22000件,并且在此过程中,部分企业已崭露头角,成为该领域的行业领导者。

谈及目前课题组无人驾驶技术的发展情况,薛建儒教授表示,在2005年研究所的课题组就已经实现了在特定路段上的无人驾驶。在2005年暑假期间,课题组和来自国外的几支新能源汽车研究团队一起组成了一支车队,从西安出发,以敦煌为目的地,重走丝绸之路,以此来测试尚处于发展初期的自动驾驶和新能源汽车技术。这次次测试标志着学校的无人驾驶技术第一次从实验室真正走向真实交通环境。

在2009年之后,自动驾驶技术在国家政策的支持下进入了快速发展的阶段。近日,工信部装备工业司发布的《2018年智能网联汽车标准化工作要点》提出,充分发挥标准对智能网联汽车产业供给侧结构性改革的促进作用,加快落实智能网联汽车标准体系中行业急需和通用基础标准的制修订工作,为全面建设汽车强国提供坚实支撑。由国家自然科学基金委主办,现固定于常熟的中国“智能车未来挑战”大赛为我国视听觉信息认知和计算的研究工作成果交流和进一步研究提供了更便利的途径。为了充分测试,比赛用不同的车模仿道路交通状况,模拟环境从简单到复杂。二十多个单位车队通过车辆行驶状况相互交流研究成果,借鉴他队经验,改进本队技术,不断在实践中推动我国无人驾驶技术的发展。值得一提的是,直至2017年,赛事已经选用正常交通路段,使参赛车辆汇入车流,以最高每小时70至80公里的速度在正常交通流中自主驾驶。

前景广阔,未来可期

随着科技创新在新时期大放异彩,无人驾驶技术受到了学术界、产业界和政府各个层面的广泛关注。在薛建儒教授看来,这一颠覆性技术将深刻改变人们的出行及物流运输相关的各个行业,并且这一趋势不可逆转,无人驾驶在可预期的将来终究会实现。“每年因为错判路况而发生的事故数量都会令大众震惊,而面对紧急驾驶状况,正确、及时的决策对于驾驶员和乘客的安全具有十分重要的意义。无人驾驶技术可以通过客观判断和精确操纵,最大限度地减少不必要的驾驶失误。”除此之外,薛教授认为无人驾驶在节省能源、改善交通环境、减少停车空间等方面也具有传统车辆不能比拟的优势。

目前我国无人驾驶技术水平虽离安全出行还有一段距离,但相较于传统驾驶研究已经大幅度提高。谈及对于智能车产业的未来发展,薛建儒教授认为虽然无人驾驶仍需解决安全性测试这一问题,但目前的技术水平已经具备了应用的基本条件。毋庸置疑,自动驾驶技术及周边产品将在未来对社会及国家有重大的推动作用,它的实际应用也将在实践、理论、政策各方面的支持下逐步实现。

所处之处虽静,然心怀广阔天地。这个在梧桐绿荫下的实验室,是一代代西安交大人对我国无人驾驶技术发展倾注的心血。在这条永无止尽的研究道路上,薛建儒教授课题组将带着更先进、完善的成果和刻苦钻研数十年如一日的态度探索技术的前沿,为实现科研成果转化不懈奋斗。

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