无人驾驶汽车共享规则研究

文/郭少华 闫宏伟 李勃 袁梦霖 关正伟

本文通过对国内外无人驾驶研究历史和研究重心进行分析，发现鲜有人研究无人驾驶应用模式，而此前，我国又在无人驾驶领域取得了不小成就。于是，本研究团队模拟了一种无人驾驶城市应用场景，试图通过对无人驾驶进行共享业务划定的方式，将无人驾驶出行服务进行乘坐前选址、乘坐中选线、乘坐后付款三层面的规则划定。此项研究有利于为无人驾驶早期应用市场提供参考。

1.研究背景。

2021年，全国机动车保有量已经达到3.84亿辆，其中汽车2.82亿辆，基本达到家家户户都有车，这足以体现我国人民的生活水平正在逐年提高，但是这数字的背后却是汽车成灾的噩梦，汽车不仅是我国空气污染的重要因素，也是我国出行效率不能快速提高的罪魁祸首，鉴于此，我国大力发展新能源汽车产业，并在此领域取得显效，但由于私家车太多，出行效率仍未取得大的突破。同年，我国共有660个大中小城市，但拥有地铁的城市仅为40个，其余620个城市的出行方式还局限在私家车，公交车，出租车出行等几种方式，而由上段可见，私家车出行方式在高峰期效率不容乐观，公交车行驶速度和路线有较为局限，出租车费用又较为昂贵。于是，我们急迫需要一种新的出行方式来达到绿色、经济、高效的出行目的。鉴于上述出行思考，各国都在进行较为先进的无人驾驶汽车的研制和测试，无人驾驶这一概念产生于20世纪50年代的美国，在2014年的日内瓦车展上法国某公司展示出了可以连接计算机网络的无人驾驶汽车，还可通过网络的形式为乘客自主拼车，但是并没有就无人驾驶拼车技术进行更深层次的研究。国内无人驾驶发展较晚，先后完成了自动检测标线和检测跟踪障碍物的试验，使无人驾驶汽车能在1%人为干预的情况下实现高速运行的效果。以上材料为本研究团队的无人驾驶共享出行研究提供了部分前提保障。

2.设计原理

2.1 设计思路。在人们出行时，首先要考虑在哪里坐车，于是，首先我们要考虑无人驾驶汽车选址问题，本项目团队在经济学文献中发现，交通选址属于经济类运筹学范畴，而我们在研究中也发现，与交通选址问题同频出现的是公交车站的地址选择，于是，我们考虑将公交车站较为集中的位置划定为城市无人驾驶共享车的一级地址，依次类推，争取做到人少的地方至少有一辆无人驾驶汽车。根据国内外无人驾驶的研究文献，我们发现，自动信号检测技术、自动标线检测技术、检测障碍跟随技术、GPS技术在无人驾驶汽车的应用较为成熟，而在研究过程中，我们发现无人驾驶拼车中期，我们可以用到GPS定位模块、传感器及百度地图API接口进行人车定位，使有出行需求的行人不仅能定位到周围的无人驾驶汽车，也能实时查看汽车内作为分布情况，有权利选择是否乘坐此座位，此过程细化了乘坐位置的选择，使行人出行更为舒适。我们也发现，自动标线检测技术、监测障碍跟随技术及GPS技术能对无人驾驶汽车的选线产生效果，在乘客发布出行需求之后，汽车在几条预选线之间检测障碍物，选择最好的一条线路出发，并在乘客上车之前发送给乘客端，再次进行客车校核，乘坐之后开始计算价格。乘坐之后要开始产生数据，此数据要有一个规范，我们考虑到无人驾驶汽车耗能少、行驶便利，于是出行价钱一定要少于出租车，所以，我们开始着手研究价钱计算公式。

2.2 研究方法。1）文献研究法。①本作品以大量的研究课题的浏览分析为基础，并进行不断地优势互补和权衡利弊，最终得到一个经济、实用、高效的交通问题解决方案。②本作品后期又利用此方法，进行了产品的修整和升级，这种通过了解全貌来提升产品质量的方法，实现了产品的可持续发展性。2）定性分析法。①在作品开发过程中，我们将此交通问题的解决方案作为定性，通过不断的深入了解，实现了透过现象看本质后的实际研究方向的确定。3）跨学科分析法。①在研究过程中，我们运用了交通运输、城市规划、数据开发以及软件工程前端等领域的知识实现了更为客观的开发环境。

3.创新特色

3.1 综合性的路线选择。无人驾驶线路选择首先将乘坐前划定的无人驾驶汽车选址作为一项依据，基本可以排除预选线路的交通不便，其次，此线路选择进行的障碍物检测不仅局限于汽车，较其他的选线方式更具综合性。

3.2 无人驾驶人性化拼车。近期，无人驾驶汽车在北京实现试运营，这对智能交通体系构建是一个好消息，但投入运用之后，如何切实改善人们出行难，出行贵的问题成为我们需要思考的问题。于是，我们在产品中运用了数据监控车内坐位为主，压力传感器监控为辅，不仅实现了冗余系统布置，也实现了二次校核的作用。对实现绿色、人文、环保的出行方式有深远影响。对出行来说，是一个较为大胆的尝试。车内布置图与城市布构如图1-3所示：

图1-1 无人驾驶车内位置检测

3.3 无人驾驶经济拼车。无人驾驶拼车出行的目的之一是减少出行成本，但是拼车之后价钱怎么计算成为我们需要考虑的首先问题，传统拼车的费用除了要考虑运营商运营费，还要考虑司机的人力成本，而无人驾驶则少了司机的人力成本，所以，无人驾驶拼车才能真正称得上为拼车。在研究中，我们将乘坐人数设为变量i，总路程计价器显示价钱为y，而在无人驾驶汽车运行过程中，人数势必一直在变化，所以我们以人数变化为前计算过程的结束和后计算过程的开始，确保每次的单人价钱是y0/i（y=y0+y1+...）。

4.应用前景（结语）

4.1 推广市场，前景分析。①本产品不仅能服务于无人驾驶共享出行，也能服务于其他共享的出行方式，对出行效率有较为显著的改线效果。②本系统加入了无人驾驶提出的远程障碍物检测，对日常出行用到的地图选线有改善作用，使人们出行更为便利和安全。③研究成果可用于作为城市道路规划设计的数据连接口，通过数据库中的交通共用API接口进行较为全面的城市物体设计分析，有利于建设更加美丽的社会主义现代化城市。④本产品能运用于解决此前出现的红十字会未将抗疫物资第一时间送至抗疫前线的问题，可将无人驾驶共享概念扩散至共享货物运输，同样利用货车上的数据和货车上自带的重力传感器等感应芯片感应货物是否一直在车上，物资捐献者可以利用手机用户端系统进行物资监控，确保物资第一时间到达现场，此外，有物资捐献需求的用户可以在货车经过点进行投放物资，系统告知货车端即可。我们称此为共享货车。

4.2 适用范围。本产品适用于城市居民日常交通出行，为出行提供了最为经济、环保、快速、智能联动的出行方式指南，大程度减轻出行贵，出行慢的问题；可视化界面数据共享，可用于交通管制。