先发后至，自动驾驶的奇幻漂流（一）

摘要：百度“萝卜快跑”在武汉的运营，“自动驾驶”这个词又频繁地走入大众视野。对于关注汽车与汽车相关技术的朋友们来说，“自动驾驶”这个词并不陌生。近几年的电动车大战，无人配送，无人物流，无人出租车等概念屡见报端，我们发现自动驾驶技术一下子就改变了我们的生活。回顾自动驾

百度“萝卜快跑”在武汉的运营，“自动驾驶”这个词又频繁地走入大众视野。对于关注汽车与汽车相关技术的朋友们来说，“自动驾驶”这个词并不陌生。近几年的电动车大战，无人配送，无人物流，无人出租车等概念屡见报端，我们发现自动驾驶技术一下子就改变了我们的生活。回顾自动驾驶技术的百年历史，人们对这一技术的研究经历了几次波折，可谓是一场“奇幻漂流”。

如果我们回顾百余年的汽车发展史，我们会发“自动驾驶”其实是一个横跨百年的命题，一代代的研究者为了解放司机的双手做了众多努力。从20世纪初开始，人们就投入了对汽车，火车，轮船和飞机的自动驾驶技术的研发。但是时至今日，飞机轮船与过车纷纷实现了自动驾驶，唯有汽车的自动驾驶技术经历了高潮与低谷，技术方案也经历了几轮迭代，可以说是一场奇幻漂流。本期我们介绍自动驾驶“上古时代”，这就要请自动驾驶的前身“无人驾驶”登场了。

无线电时代：一切的开始

我们将时间拨回1921年8月5日，地点定位到俄亥俄州。这天美国军方在俄亥俄州代顿的街道上试验了一款无线电控制汽车，其形状看上去是一台在陆地上奔跑的火柴盒三轮车。从现存照片来看，这辆所谓的“汽车”似乎并没有考虑到任何乘客的乘坐舒适度。我们可以合理的推测这辆车是为了运货而生，如果当时哪位绅士或者小姐愿意把自己当做货物，我想是有机会成为第一个乘坐“无人驾驶”汽车的幸运儿。

1921年无人驾驶三轮车试车现场

1921年的这辆“无人驾驶”车是目前拥有确切资料的无需驾驶员位于车辆内部手动操作的汽车。目前对于其是否为第一辆无人驾驶汽车仍存在一些争议，因为当时还流传着两个有趣的传闻：1904年西班牙发明家莱昂纳多·托雷斯·奎韦多就发明过类似的无线电遥控三轮车；第一次世界大战期间军队曾经使用无线电遥控的车辆运送补给。

从今天的眼光看，无线电控制的三轮车很难被定义为“汽车”，即便如此，我们仍然不能否认这场实验室对解放司机双手的一次伟大尝试。真正符合现代人认知的“无人驾驶”的汽车的出现要等到稍晚一些的1925年。

弗朗西斯·P·胡迪纳

时间来到1925年的夏天。纽约曼哈顿的居民一定时不时地会看到一辆诡异的钱德勒1926呼啸而过，目睹这辆车的人往往会发出一阵惊呼。因为这辆车从人们身边呼啸而过时，人们发现这辆车上空无一人，仿佛有一种奇迹般的力量控制着这辆车行驶。这辆车的主人是美国陆军电子工程师弗朗西斯·P·胡迪纳（Francis P. Houdina）。他会坐在紧随其后车上用一个无线电控制器控制着前车，为的是给自己的“胡迪纳无线电控制公司”打广告。据《纽约时报》报道，这辆被称为“美国奇迹”的无线电控制的车可以做到发动引擎，改变行驶方向，远程鸣笛。

20世纪30年代，无人驾驶汽车的研究大多集中在无线电控制领域。通过媒体与各大公司的宣传，这种方案逐渐没大众所接受。1939年，通用汽车公司在纽约世界博览会上设立了一个叫做“Highways and Horizons”的展台，在展台上通用汽车公司展示了一个名为“Futurama”的未来城市模型。模型整体是圆形的，其中存在与高层建筑相连的高速公路。这些高速公路是被设计为一条条自动化高速公路，由无线电控制的自动驾驶汽车可以在这些高速公路上行驶。参加这场世界博览会的游客可以坐在专门设计的可以由无线电遥控运动的座椅上一边欣赏模型，一边幻想未来世界的幸福生活。

随着纽约世界博览会的召开，无人驾驶技术的商业化价值逐渐被各大公司所认可。为了占得先机，各大公司纷纷投入研究资金，因此无人驾驶研究进入了一个相对快速地阶段。但是好景不长，紧随其后的第二次世界大战使得自动驾驶相关研究暂时沉寂了下来。我们再次看到自动驾驶相关的研究成果要等到20世纪50年代了。

电缆时代：一次商业化尝试

20世纪20年代的无人驾驶依靠无线电控制汽车，我们称为“无线电时代”。随着第二次世界大战的结束，人们发现无线电控制汽车会收到电磁环境的干扰，同时控制距离也十分有限。因为这种控制方式的局限性对于汽车来说是致命的，所以20世纪50年代的无人驾驶有了一个完全不同的技术路线。这个阶段的无人驾驶是大多采用电缆引导车辆前进，我们称之为“电缆时代”。

1957电缆自动驾驶

二战后，美国经济逐渐恢复。经济发展加快了城市化进程。20世纪50年代，美国的交通拥堵问题逐渐凸显，交通事故率也居高不下。因此，受到战争波及而沉寂下来的无人驾驶技术又逐渐被提及。美国无线电公司（RCA）和通用联合投入自动驾驶相关技术的研发。1953年，RCA已经在实验室成功的研制了一辆微型汽车，这辆车由铺设在地板下的电缆进行导航和控制。1958年，RCA在布拉斯加州林肯市郊区高速公路上铺设了400英尺（约122米）内嵌电线的道路，通用汽车公司也研发了两辆装有特殊信号接收器和可视语音警告装置的汽车。这两辆汽车在这一段高速上完成了无人驾驶的加速和刹车试验，据记载，实现十分顺利。

GM Firebird III

1959年，通用利用研发成果，发布了“Firebird II”与“Firebird Ⅲ”概念车。这两款概念概念车搭载了与RCA联合研发的上述无人驾驶技术。据通用公司称，“Firebird Ⅲ”已经可以实现双手离开方向盘的自动巡航。

在同一时间，英国交通和公路研究实验室改装测试了一辆无人驾驶的雪铁龙DS轿车。其技术方案与美国RCA的技术方案类似，内嵌在公路内的磁力线与车身上的控制装置相互作用，实现导航与控制。

电缆信号控制设备

1960年，日本受到美国影响开始出现自动驾驶相关研究，最开始由日本通商产业省工业技术院机械测试研究所（现产业技术综合研究所）开始做日本自动驾驶研究。日本的研究人员采用与美国相似的在路面铺设电缆的方案，并且成功的完成实验。

截止20世纪60年代初，此种类型的无人驾驶车在测试路面上已经可以达到时速80英里（约130公里/小时）。研究人员也进行了极端天气测试，测试结果显示，即使在恶劣天气下，无人驾驶汽车也没有发生速度与方向偏差。

尽管通用花费了许多精力在无人驾驶研发上，但是这种在高速公路下埋设电缆的方案最终没有得到美国当局的支持。该方案未被支持的原因是其电缆铺设成本达到了10万美金每公里。意识到当时条件下无人驾驶的实现成本过高，通用暂缓了对无人驾驶项目的投入。随着通用的研究放缓，世界各国对民用无人驾驶的研究迎来了一个暂时的低谷期。

图像时代：从探月说起

20世纪60年代，无人驾驶的中心转移到斯坦福大学。随着美国太空计划的实施，NASA获得了大笔经费用于资助太空相关研究。在此期间斯坦福大学开启了“Stanford Cart”项目，从此开始，自动驾驶进入了一个新的“图像时代”。

詹姆斯·L·亚当斯

1960年，参与NASA月面车计划的斯坦福大学詹姆斯·L·亚当斯（James L. Adams）尝试使用视频信息来辅助车辆控制。他们搭建了一台搭载摄像头的小车，用于实现地球控制中心根据摄像头拍到的画面控制小车运动。

初代Stanford Cart

初代“Stanford Cart”是一辆简易的四轮小车。这辆小车由电池供电，搭载了一个摄像头。这辆小车由一根长电缆连接到一个搭载有显示设备和方向盘的控制台。通过这个控制台，实验人员可以控制小车的速度和方向。研究人员使用一套磁带回路系统用来模拟通信延迟，通过尝试不同的通信延迟和速度的组合来研究远程控制小车避开障碍物的可能性。通过对初代“Stanford Cart”进行的实验，最终得出结论：当通信延迟超过2.5秒（大约为地球与月面通讯的延迟），车辆如果行驶速度超过0.2英里每小时（0.3公里每小时），则无法可靠地控制。

Stanford Cart后续型号

1962年，斯坦福大学机械工程学院毕业生保罗·W·布雷斯特德（Paul W. Braisted）对初代方案进行了一番改进。他在初版小车的基础上添加了一个微型计算机来改善小车的操控性能。其为这个计算机编写了一套预测程序，这套程序考虑了先前的控制指令，通过一套预测算法在显示屏上用亮点显示预估出的当前小车所在位置。这种方案改善了初版小车在高延迟环境下转向过度的问题。但是此种方案仍有不足，如果一条指令中，小车的移动距离超过了小车到障碍物的距离，就可能发生小车与障碍物碰撞。

萊斯特·厄內斯特

随着1967年美国总统肯尼迪颁布载人登月计划，“Stanford Cart”的研究暂缓，即使如此在时任斯坦福大学人工智能实验室（SAIL）主任萊斯特·厄內斯特（Les Earnest）的坚持和推动下，还是申请到了美国联邦通讯委员会的许可。SAIL通过对所剩无几的经费的极致利用，最终使得这台小车可以以1.3千米每小时的速度沿着白线自主行驶。

虽然“Stanford Cart”的移动速度十分缓慢，很难被称为汽车。但是由于其领先时代的设计方案，引入了摄像头与车载计算机系统，与当今的自动驾驶方案已经颇为类似。因此，学界普遍认为“Stanford Cart”是现代自动驾驶鼻祖。