自动驾驶汽车军事应用方案研究

自动驾驶汽车军事应用方案研究

我们生活在第四次工业革命时代，人工智能（AI）、大数据和物联网(IoT)等尖端信息和通信技术的融合带来了创新变革。在超连接时代，我们周围的一切都连接到网络，在超级智能时代，根据大量数据提出最佳计划，我们思考了军队如何利用自动驾驶汽车，最新技术的集成。

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迄今为止，来自朝鲜的威胁并未改变，但由于韩国严重的低出生率问题，征兵资源减少，且因国防改革2.0而缩减军队规模，导致驾驶人员短缺。为了克服目前面临的这些困难，智能交通研究中心正在研究通过分析最新技术的趋势，在军队内部创建作战环境并建设基础设施。作为实现这一目标的第一步，我们推出了自动驾驶汽车，并考虑了自动驾驶汽车可以应用于军队的哪些领域。

一、自动驾驶汽车的定义

根据《汽车管理法》第二条规定，“自动驾驶汽车”是指无需驾驶员或乘客干预即可自行行驶的汽车。自动驾驶汽车系统通过安装在汽车上的传感器识别周围环境，判断情况，并代表驾驶员控制汽车。司机不再干预驾驶，充当乘客。

众所周知，国际上自动驾驶技术采用的是SAE汽车工程师协会提出的六阶段模型，该模型取决于驾驶员的干预和汽车系统的水平。

图1：自动驾驶技术水平图

第0阶段（无自动化）是驾驶员必须参与感知、判断和控制的所有过程并在所有情况下驾驶汽车的阶段。一般来说，它是指没有配备任何系统的汽车。

第一阶段（驾驶员辅助）是驾驶员主导所有驾驶活动，汽车支持转向或加速/减速的阶段。代表性功能包括 CC 巡航控制（无需踩踏板即可保持匀速）和 LDWS 车道偏离警告系统（当您偏离车道时会发出警告声音）。

第二阶段（部分自动化）是汽车可以执行转向和加速/减速等关键控制功能的阶段，但驾驶员负责监控驾驶环境。代表性系统包括自适应巡航控制 ACC Adaptive Cruise Control，可根据与前车的距离调整车速；LKAS 车道保持辅助系统，不仅在偏离车道时发出警告，还可以自动返回车道。车道。。

第三阶段（条件自动化）是有限自动驾驶阶段，汽车在高速公路或汽车道路等特定情况下控制所有功能，并在需要驾驶员干预时发出警报信号。在这个阶段，当自动驾驶系统请求驾驶员干预时，驾驶员必须适当地控制汽车。

4级（高度自动化）是自动驾驶系统可以正常运行的特定道路环境（高速公路、汽车专用道路等），汽车执行所有任务，包括驾驶的关键控制、驾驶环境的监控、和应对紧急情况的控制功能。在第4阶段，驾驶员不必像乘客一样担心驾驶。

在第 5 阶段（完全自动化）中，汽车控制所有情况下的所有功能。这是一个完全自动驾驶阶段，汽车可以在没有驾驶员的情况下自行行驶，驾驶员只是自动驾驶系统，车内的人仅充当乘客，而不是驾驶员。

实现自动驾驶的技术因阶段而异。第一阶段的自动驾驶技术，例如巡航控制和车道偏离警告系统，已经广泛商业化。而控制转向和加减速的二级自动驾驶技术已经以现代汽车公司的HDA-Ⅱ高速公路驾驶辅助系统和特斯拉特斯拉的Auto-Pilot的名义实现商业化。

这样，搭载2级自动驾驶技术的汽车就可以作为辅助手段辅助驾驶员，进行部分自动驾驶。当4级或更高级别的自动驾驶技术实施时，由汽车驱动的完全自动驾驶将成为可能，专家建议这要到2030年之后才能实现。

二、自动驾驶汽车的历史

令人惊讶的是，自动驾驶汽车首次出现在 1939 年的纽约世界博览会上。工业设计师 Norman Bel Geddes 和通用汽车公司描述了一个未来的城市，而 Geddes 想象中的配备计算机系统和自动速度控制的汽车与今天的自动驾驶汽车的概念类似。

第一辆自动驾驶汽车于 1977 年首次在日本筑波机械工程研究所制造，并按照预先标记的标记以 30 公里/小时的低速行驶。后来，1986年，德国慕尼黑联邦大学的恩斯特·迪克曼教授通过在汽车上安装摄像头和传感器，制造了一辆最高时速可达100公里/小时的自动驾驶汽车。特别是，迪克曼教授使用他创造的自动驾驶汽车，在没有驾驶员的情况下，成功从德国慕尼黑驾驶约1600公里到达丹麦哥本哈根。

图2：迪克曼教授改装的自动驾驶汽车

Google谷歌聘请了2005年美国国防高级研究计划局（DARPA）主办的无人驾驶汽车竞赛获胜者、斯坦福大学的Sebastian Thrun博士，并于2009年开始认真从事自动驾驶汽车开发项目，点燃了开发的导火索。

此后，大众、丰田、通用、福特、现代起亚汽车、沃尔沃、宝马等主要汽车制造商以及Waymo、Uber等公司也竞相推出自动驾驶汽车并正在进行驾驶测试。

三、自动驾驶核心技术及当前技术水平

自动驾驶汽车是一种汽车能够识别情况并自行决策来操作汽车的汽车。目前销售的 2 级汽车是 ADAS Advanced Driver，这是一种使用摄像头和雷达的高级驾驶员辅助系统。

基于辅助系统应用局部识别和车辆控制技术。

图3：高级驾驶辅助系统(ADAS)

如前所述，自动驾驶汽车技术的现实是，在 2 级之前很难摆脱辅助驾驶员的角色。为了使技术超越3级和4级，额外的核心技术（定位技术、通信、人工智能等）必须以复杂的方式相互作用。

首先，汽车需要位置识别技术来准确识别其位置。最基本的技术水平是根据精确绘制的地图，结合 GPS 和传感器来识别位置。但这种方法的缺点是无法响应实时变化的周围环境。因此，未来的技术正在朝着通过使用各种类型的传感器实时创建地图来自我识别位置的方向发展。

图4：高清（High Definition）地图

通信技术的发展也与自动驾驶技术有很大关系。V2V车对车技术通过汽车之间的数据通信来交换信息，共享与驾驶相关的信息，例如路线和速度。通过V2P车对行人技术，行人和汽车共享信息，通过V2I车对基础设施，汽车连接到信号系统和道路环境等交通基础设施。换句话说，称为V2X车辆到一切的超连接通信技术的发展是自动驾驶技术从第3阶段到第4阶段演进的重要元素。

图5：高通的V2X概念图

在众多重要的自动驾驶技术中，核心就是与人脑功能相对应的人工智能技术。人工智能在自动驾驶汽车中的作用是分析通过摄像头、雷达等各种传感器识别到的情况，以确定停车、避让或路线调整等情况。

开发这一点需要的是实际的道路驾驶数据。通过道路驾驶数据学习的人工智能可以区分道路上的树木、行人和其他车辆，决定是继续行驶还是停止，并找到最佳路线。驱动数据越多越好，而且由于数据是人工智能的一种体验，所以每个公司都在冒着生命危险去收集数据。

图6：自动驾驶识别与预测深度学习

然而，由于各种传感器的能力受到雨、雪、雾等天气变化的限制，4至5级自动驾驶汽车的商业化预计还需要相当长的一段时间。另外，识别所需的零部件（传感器、GPS、GPU、通信模块等）价格昂贵，商业化不现实，而且不易安装在汽车上，可以说是现实的墙堵自动驾驶技术的商业化。

四、私营企业利用核心技术的措施

尽管如此，为了迎接必然到来的自动驾驶时代，全球不少企业都在试点自动驾驶汽车出行服务，积累自动驾驶出行业务经验，这将成为未来企业的粮食来源。代表性的例子包括谷歌旗下Waymo运营的机器人出租车以及最近在韩国运营的自动驾驶接驳服务。

自动驾驶出租车由 Waymo 于 2018 年在亚利桑那州推出，名为 Waymo One，目前在某些地区每月测试 1,500 辆出租车服务。此后，通用旗下的Cruise、福特、现代-APTIV也正在进行试运营或计划运营。

图7：谷歌Waymo-One、现代APTIV

5至8座无方向盘和踏板的穿梭巴士在受控条件下低速（25公里/小时）运行，因此很早就进行了测试，英国希思罗机场使用的POD已超过350万人次使用人们从2011年开始..韩国的“板桥零号航天飞机”和“KAMO”也是航天飞机的类型。

图8：板桥零号穿梭机，KAMO

如果将长途行驶的货运卡车改装为自动驾驶汽车，人们的期望很高，因为它可以降低50%以上的运输成本，并且可以长期运行，大大增加每日行驶的距离。自动驾驶卡车的测试主要在幅员辽阔的美国进行，代表公司包括 Waymo、Peterbilt Trucks、Starsky Robotics、Kodiak Robotics、LKE、Pronto.ai、Aurora、Xos Trucks、Plus.ai、Autobon AI等等都有。此外，德国戴姆勒、加拿大Embark等世界各地公司正在美国高速公路上进行试运行。

图9：戴姆勒的自动驾驶卡车“Casadia”、Uber的自动驾驶卡车

受新冠疫情影响，为了主导非面对面服务市场，无人配送机器人是人们关注度显着增加的领域之一，而关键是利用无人配送机器人进行“最后一英里配送”（Last Mile Delivery）。面向消费者的交付阶段。美国代表性企业Nuro自2018年起与克罗格、沃尔玛、多米诺等合作提供自动送货服务，并已获得美国交通部批准，到2021年运营5,000辆车辆。

图10：亚马逊'SCOUT’，送餐机器人KIWI

此外，亚马逊的送货机器人Scout、Savioke的接力机器人、五元素机器人的机器人购物车、比亚乔集团的Gita等都在试运行，Starship Technologies、Kiwibot等初创公司也正在大学校园积极进行测试。

五、军事交通领域应用方案

将自动驾驶汽车应用于军事运输领域不是一种选择，而是一种必然。正如自动驾驶研究开始解决交通拥堵、减少交通事故等社会问题一样，应用自动驾驶技术解决军队面临的问题也是最好的途径。

自动驾驶汽车的推出将能够大幅减少军用车辆造成的交通事故，这是一个现实问题。快速城镇化带来的复杂道路环境导致交通事故风险加大，截至2019年，交通事故占全县事故的30%。将自动驾驶汽车引入军队将是通过降低交通事故发生的可能性来大幅减少军用车辆交通事故的绝佳解决方案。

此外，由于征兵资源减少、兵役期限缩短、军队后勤部队重组等原因，军队还面临驾驶员数量持续下降的挑战。预计战争初期运输需求将超出预期，目前的运输能力不足以满足必需弹药补给的运输需求。考虑到大多数运输资产依赖于动员的现实，战争初期运输能力的缺乏预计将对作战保障支持产生重大影响。

随着自动驾驶汽车的推出，军队将能够在战时每天 24 小时操作车辆，并扩大运输能力，而无需调动司机。此外，通过将未动员的驾驶员转变为战斗士兵，可以预期提高军队战斗力的额外效果。

图11：反强战弹药运输作业

被视为全球军事强国的美国也在努力将自动驾驶技术应用于军队。一个代表性的例子是AMAS Autonomous Mobility Applique System无人驾驶系统，为了节省交通资源、降低风险，将自动驾驶技术（包括部分自动驾驶）应用到所有军队的车辆上，最终将驾驶员转变为战斗士兵。目的是将其转换为 .

图12：阿玛斯

在目前的水平上，AMAS扮演的是2级自动驾驶的角色，警告驾驶员危险并辅助驾驶。军用车辆配备了包括防撞制动、自适应巡航控制和车道保持辅助在内的部分自动驾驶套件，并成功行驶了总里程 55,000 英里，证明了其可行性。特别是，参与测试的驾驶员给出了积极的反馈，称这有助于减少驾驶疲劳，同时保持车辆之间的距离。据此，美国军方投资了605亿韩元，在70辆汽车上安装了部分自动驾驶套件。试运行。

韩国军方在继续关注自动驾驶技术发展的同时，也应该首先引进目前已经商业化的技术，并审查其在军队中使用的可能性。AMAS使用部分自动驾驶套件，通过将其安装在车辆上来对车辆进行改装。目前，军方正在研发中型标准车辆，应努力确保该项目配备类似AMAS的部分自动驾驶技术，并提出开发要求，以便性能能够达到预期目标。当未来开发出更先进的自动驾驶技术时，这一点很容易得到改善。

自动驾驶技术可以应用于军队的例子被认为是日常运输作业，例如从补给站或弹药库向前线军事单位供应物资、按单位分配腐蚀以及运输保障行动中的收发邮件等我们要根据平时的经验，重点抓好自动驾驶运行基础设施建设、完善制度法规、重建驾驶员培训体系等预期任务。

六、结论

不久前，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克宣布年内将发布自动驾驶技术。3级或更高级别的自动驾驶技术是否会被开发并正式商业化，要等发布后才能知道，但有一点是肯定的：民间技术发展的速度非常快。因此，军队在引进和应用民用技术时必须有灵活的思维。尤其是对于自动驾驶技术的应用，我们要提前做好准备和准备，这将是未来军事交通领域的核心。

俗语“千里之行始于足下”和“好的开始是成功的一半”的共同含义是从小事做起。我们不应该等到3级或更高级别的自动驾驶技术开发出来，或者等到5级完整的自动驾驶技术开发出来才引入。我们要抢先将部分自动驾驶技术应用到可以应用的领域，找出需要改进的地方，为自动驾驶汽车进入军队做好准备。

我们希望智能交通研究中心的一点小小的贡献，能够为自动驾驶汽车在军事交通领域的引入迈出第一步，发挥虽小但却有意义的作用。