自動(dòng)駕駛綜述

杜明宇

摘 要：本文首先回顧了自動(dòng)駕駛汽車的歷史，并對比了國內(nèi)外自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展程度；然后介紹了自動(dòng)駕駛汽車的功能與意義，進(jìn)一步分析了自動(dòng)駕駛汽車的工作原理及其組成；最后總結(jié)討論了自動(dòng)駕駛的發(fā)展前景與現(xiàn)階段存在的問題。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛；車聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；智能化

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0215-02

自動(dòng)駕駛的概念由美國工業(yè)設(shè)計(jì)師諾曼貝爾格迪斯（Norman Bel Geddes，1893～1958）在1939年提出，然后美國、英國等國家先后開始進(jìn)行自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)[1]。

互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)龍頭-谷歌首先提出并倡導(dǎo)了自動(dòng)駕駛技術(shù)的研究，代表了目前自動(dòng)駕駛的最高水平。谷歌從2009年起開始了自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)，2011年10月，谷歌在內(nèi)華達(dá)州和加州的莫哈韋沙漠進(jìn)行自動(dòng)駕駛的測試，并在2012年4月宣布自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)開了20萬公里且已經(jīng)申請和獲得了多項(xiàng)相關(guān)專利。目前正在測試的汽車已累計(jì)行駛超過160萬千米。這些自動(dòng)駕駛的原型汽車包括了23輛在雷克薩斯品牌汽車的基礎(chǔ)上改造的自動(dòng)駕駛汽車和30輛谷歌自主研發(fā)的自動(dòng)駕駛汽車[2]。

而在國內(nèi)，2014年4月，百度公司正式開啟了自動(dòng)駕駛研究項(xiàng)目。百度所研發(fā)的自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)在環(huán)路、城市路及高速公路的混合路況下完成自動(dòng)駕駛。百度使AI與互聯(lián)網(wǎng)成為自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心。并且在2017年12月2號，國內(nèi)首輛自動(dòng)駕駛客運(yùn)巴士正式在深圳進(jìn)行試運(yùn)行。

我國快速發(fā)展的科技水平將為自動(dòng)駕駛汽車的研究提供一個(gè)更加光明的未來?，F(xiàn)在我們應(yīng)該切實(shí)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在汽車智能化的核心領(lǐng)域進(jìn)一步展開深入的研究，為今后的發(fā)展及應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

1 自動(dòng)駕駛汽車的意義

自動(dòng)駕駛汽車是一種智能化交通工具，主要靠車內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，代替人類完成一系列的駕駛行為[4]。成熟的自動(dòng)駕駛技術(shù)無疑會(huì)給我們的出行和生活帶來更多便利，且社會(huì)也迫切需求一種安全可靠的交通工具。

因此，自動(dòng)駕駛汽車的意義主要有以下幾點(diǎn)：

（1）自動(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用與推廣可使高效率的出行成為可能，躲避交通擁堵。（2）自動(dòng)駕駛汽車可以推動(dòng)太陽能、風(fēng)能、潮汐能等清潔、新型能源的高效獲取技術(shù)的發(fā)展，極大程度的緩解能源短缺問題。（3）谷歌公司提出的車聯(lián)網(wǎng)可以在大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的分析和處理下提出現(xiàn)存問題的解決方案，推動(dòng)汽車行業(yè)、交通行業(yè)的發(fā)展。（4）自動(dòng)駕駛汽車甚至可以優(yōu)化我們的生活環(huán)境，推動(dòng)國家的生態(tài)建設(shè)，改善空氣質(zhì)量，讓霧霾不再籠罩在天空。

2 自動(dòng)駕駛汽車的組成與工作原理

2.1 自動(dòng)駕駛汽車的結(jié)構(gòu)組成

自動(dòng)駕駛汽車一般由激光雷達(dá)、前置紅外攝像頭、激光定位儀、車道引導(dǎo)、車輛編碼器、GPS與主控電腦組成。

激光雷達(dá)檢測到物體，就會(huì)報(bào)警，類似于倒車?yán)走_(dá)。前置紅外攝像頭可以感知周圍的環(huán)境，并將信號以照片的形式顯示在屏幕上。激光定位儀可以測量車與車，或車與其他物體之間的距離，車道引導(dǎo)可以防止汽車行駛出車道線，車輛編碼器能自動(dòng)調(diào)節(jié)汽車的行駛速度。GPS可以幫助汽車識別出路上的小細(xì)節(jié)，如信號燈、十字路口等。主控電腦則負(fù)責(zé)儲(chǔ)存并處理各個(gè)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并給出下一步的指示，就像人體的大腦，主控電腦是自動(dòng)駕駛汽車的“大腦”。

2.2 自動(dòng)駕駛汽車的工作原理

自動(dòng)駕駛汽車的主要工作原理一般可分為行為決策以及環(huán)境感知兩部分。

行為決策包括車輛控制和路徑兩部分。車輛控制會(huì)控制車輛按照規(guī)劃的路徑行進(jìn)[5]；有關(guān)路徑規(guī)劃部分是根據(jù)傳感器感知的信息、車輛的任務(wù)信息，對車輛的路徑進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。

環(huán)境感知包括車輛定位、車輛位姿態(tài)感知和車輛周圍環(huán)境感知三部分。車輛定位主要利用GPS來確定自動(dòng)駕駛車輛的位置信息；車輛位姿感知主要用一些傳感器進(jìn)行速度、加速度、傾角、位置等信息的測量；車輛周圍環(huán)境感知通過測距傳感器，主要利用光學(xué)手段感知車輛周圍的環(huán)境，并構(gòu)建車輛周圍的環(huán)境模型[5]。

在谷歌研發(fā)的自動(dòng)駕駛汽車中，他通過使用雷達(dá)、紅外照相機(jī)，以及激光定位器來了解周圍的交通狀況，并通過GPS全球定位系統(tǒng)對前方的道路進(jìn)行導(dǎo)航。最后，這些采集到的數(shù)據(jù)會(huì)傳到主控電腦中進(jìn)行分析并給出優(yōu)化方案（如圖1）。

3 自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展前景與問題

3.1 自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展前景

谷歌提倡發(fā)展的新一代智能交通系統(tǒng)，就可以稱為車聯(lián)網(wǎng)。車聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感技術(shù)、云技術(shù)與大數(shù)據(jù)、智能終端等高新技術(shù)應(yīng)用在交通道路管理上（見圖2），實(shí)現(xiàn)人、車、路三者全面、安全的信息共享，并且極大程度地減少交通擁堵，使人們更加和諧、節(jié)能、舒心的出行，建立起不堵不撞的安全、和諧的新一代智能交通系統(tǒng)。

車，是移動(dòng)的，少不了定位系統(tǒng)，于是車載導(dǎo)航產(chǎn)生了。前些年，導(dǎo)航地圖更新可謂是一個(gè)一本萬利的產(chǎn)業(yè)，但隨著科技的進(jìn)步，導(dǎo)航地圖已可以不付費(fèi)更新，各大巨頭公司發(fā)現(xiàn)賺不到錢了，于是開始拓展車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)?？梢哉f，車聯(lián)網(wǎng)是時(shí)代發(fā)展的必然，衛(wèi)星導(dǎo)航公司紛紛轉(zhuǎn)型發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)在世界的大舞臺(tái)上，衛(wèi)星導(dǎo)航已成配角，主角已變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)與智能化。車聯(lián)網(wǎng)帶來的利潤與便利極大，因此互聯(lián)網(wǎng)、汽車制造等各大公司爭先恐后的發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)，包括蘋果、BAT、谷歌等。

3.2 自動(dòng)駕駛汽車的問題

3.2.1 安全問題

2009年到2015年的6年時(shí)間內(nèi)，在谷歌自動(dòng)駕駛汽車的測試中，汽車自動(dòng)行駛了274公里，共發(fā)生了11次事故，其中包括7次追尾事故和4次側(cè)面刮蹭，沒有造成人員死亡。這些事故都是其他車輛駕駛員操作不當(dāng)撞上了谷歌試驗(yàn)車。（如表1）

2016年5月7日，在美國佛羅里達(dá)州，一名司機(jī)在啟用特斯拉自動(dòng)駕駛模式時(shí)發(fā)生事故并當(dāng)場死亡。因此，依靠自動(dòng)駕駛技術(shù)完全避免事故的發(fā)生目前還待改進(jìn)和發(fā)展。

3.2.2 倫理問題

自動(dòng)駕駛汽車在面對倫理問題時(shí)（如電車難題等經(jīng)典的倫理問題）。面對一個(gè)胖子與五個(gè)瘦子，應(yīng)該撞向哪個(gè)？對于人來說，這種情況很難選擇，那么對于自動(dòng)駕駛汽車，也依然如此。人是非理性的，但機(jī)器是絕對理性的，不應(yīng)犯錯(cuò)的。若自動(dòng)駕駛技術(shù)被應(yīng)用，車內(nèi)人員、行人的安全等問題，該如何解決？這類問題應(yīng)該由誰來決策？后果由誰來承擔(dān)？

自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展是不可阻擋的，需要戰(zhàn)勝的，更多是法律與人性上的難題，而不是技術(shù)方面的問題。

4 結(jié)語

本文回顧了自動(dòng)駕駛汽車的歷史，對比了國內(nèi)外自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展程度；介紹了自動(dòng)駕駛汽車的意義，分析了自動(dòng)駕駛汽車的工作原理及其組成；總結(jié)了自動(dòng)駕駛的發(fā)展前景與現(xiàn)階段存在的問題。并得到以下結(jié)論：

（1）自動(dòng)駕駛技術(shù)可以改變我們的出行方式，為我們的生活提供極大的便利，推動(dòng)各大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高國家GDP，同時(shí)影響城市規(guī)劃與布局，甚至還可以改善我們的生活環(huán)境，利于生態(tài)建設(shè)。（2）如今各大社會(huì)人士對自動(dòng)駕駛技術(shù)的認(rèn)知與態(tài)度不同，客觀上技術(shù)問題也很大，自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展受到了一定的阻礙。目前尚還沒有一家公司完善自動(dòng)駕駛技術(shù)并大量應(yīng)用。（3）自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展不可阻擋，它正在快速地走進(jìn)我們的生活、影響我們的生活。隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷完善，自動(dòng)駕駛汽車走進(jìn)尋常百姓家已成為一種趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]王芳，陳超，黃見曦.無人駕駛汽車研究綜述[J].中國水運(yùn)：下半月[J].2016年，12：126-128.

[2]王欽普，趙佳，趙浩.無人駕駛汽車發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與建議[J].客車技術(shù)與研究，2016，38（6）：2-6.

[3]丁紅杰，康軍標(biāo)，歐陽勁志，魏楓，楊輝.智能無人駕駛汽車概述[J].第十三屆河南省靜陣工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)，2016，4-7.

[4]馬飛躍，王曉年.無人駕駛汽車環(huán)境感知與導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用綜述[J].汽車電器，2015，（2）：1-5.

[5]趙陽.無人駕駛汽車：新的交通安全問題解決途徑[J].大觀周刊，2011，（14）：146-146.