浅析无人驾驶汽车的关键技术及其未来商业化应用

彭金帅

摘 要：无人驾驶汽车是基于环境感知技术对车辆周围环境进行感知，并根据感知所获得的信息，通过车载中心电脑自主地控制车辆的转向和速度，使车辆能够安全、可靠地行驶，并到达预定目的地的汽车。无人驾驶是汽车智能化追求的终极目标，是信息通信等先进技术在汽车上的深度应用，体现了更便捷、更简单的人车交互方式，是对人的更大程度的"解放"。它将在减少交通事故、提高运输效率、完成特殊作业、国防军事应用等领域发挥至关重要的作用。

关键词：无人驾驶；环境感知技术；车辆控制技术；商业化

前言

无人驾驶技术的可行性早已被充分证实，它的关键技术不在于汽车而在于其中的信息通讯等先进技术。正是由于这些先进技术的应用，无人驾驶技术在操作时效性、安全性和精确性等方面具有远远超过人类的优越性。我们相信未来无人驾驶技术在乘用车、商用车上的商业化应用必能给世界带来革命性的影响。

1 无人驾驶的关键技术

无人驾驶的关键技术是环境感知技术和车辆控制技术，其中环境感知技术是无人驾驶汽车行驶的基础，车辆控制技术是无人驾驶汽车行驶的核心，这两项技术相辅相成共同构成无人驾驶汽车的关键技术。无人驾驶的整个流程归结起来有两个部分，首先，是通过雷达等对外界的环境进行感知；其次，是在必要的情况下对整车进行刹车制动以及转向系统的配合，以保证汽车的安全性、操纵性和稳定性。如果能够默契地进行，那么整个无人驾驶流程就算完成了。

1.1 环境感知技术

环境感知技术是汽车能够获得道路、车辆位置和障碍物的信息，并将这些信息传输给车载中心电脑，从而使汽车根据行驶目标及途中情况，规划、修改行车路线。

简单的说，环境感知技术就是要搞清楚汽车行驶中所处位置，周围的物体有哪些？是什么？距离有多远？以及汽车在道路的整个宏观环境信息。

我们目前常用的感知技术有视觉传感、激光传感、微波传感等，这些感知技术通过各种车载传感器、雷达、通讯设备等获得车辆周边环境两维或三维图像信息和距离信息，并通过图像分析识别技术和距离分析识别对行驶环境进行感知。除此之外，为实现车辆间的信息共享，以及获取车辆行驶道路的宏观数据信息，无人驾驶技术还应用了基于无线网络等近、远程通讯技术获取车辆行驶周边环境信息的通讯传感技术。

感知技术的工作原理：视觉传感技术的核心是视觉感知系统，该系统由目标景物、摄像设备、图像传感器、图像卡、计算机组成。车辆行驶时，摄像装置通过聚焦将目标景物根据小孔成像原理投射到图像传感器的电荷耦合靶面器件上，电荷耦合靶面能根据光照强弱产生不同强度的电流，然后电流信号将被转换成电压模拟信号。图像传感器能将电压模拟信号经过A/D转换变为数字信号输出给计算机。由于景物图像被数字化，从而使计算机能够通过应用软件生成目标景物的数字图像，并能进行各种图像识别、分析、处理。激光传感和微波传感技术则是利用雷达向车辆周围目标物体发射激光或者微波并接收反射信号，再通过分析、计算获取周围物体的距离信息。通讯传感则主要依赖于互联网的发展，借助于通讯技术实现无人驾驶汽车信息的共享和获取。

1.2 车辆控制技术

车辆控制技术旨在指无人驾驶汽车在环境感知技术的基础之上，通过自动转向控制系统的配合使汽车能够按照规定路线准确稳定行驶，同时使汽车在行驶过程中能够实现车速调节、车距保持、换道、超车等各种必要基本操作。这项技术需要在无人驾驶汽车上配置各种对应的系统才能实现其复杂的功能，其中包络车道偏离系统、自适应巡航控制系统、自动泊车系统、紧急制动和卫星导航系统等。

（1）车道偏离检测系统：使汽车遵循道路标志和声音警告并在车辆开始偏移车道时纠正方向，保证汽车沿正确路线行驶。（2）自适应巡航控制系统：使汽车和前面的车辆始终保持一个安全的距离，确保无人驾驶汽车的安全性。（3）自动泊车系统：使无人驾驶汽车能够顺利地实现在停车位的倒入和离开。（4）紧急制动和卫星导航系统：使汽车在遇到紧急情况时能够充分有效制动，同时使无人驾驶汽车处于人类的监视和控制范围之内。

2 无人驾驶技术的商业化应用

根据公安部的统计资料，2013年全年涉及人员伤亡的道路交通事故在20万起以上，死亡人数超过6万人，需要住院治疗的受伤人数超过20万人。与此相关的医药费、诉讼费、行程延误及生活质量损失等，超多300亿人民币。此外，中国每年因交通拥堵所造成的时间损失约计12亿小时，浪费的汽油容量超过20亿升。因此，无人驾驶技术具有的高效性、准确性、安全性，使其在未来的商业市场上具有非凡的竞争力。相信无人驾驶技术通过缓解拥堵、提高车速、缩小车距以及智能自主地选择更有效的路线等方式，可以极大地减少通勤所耗时间和能源。将会使人们更有效率地利用时间，更加快乐地享受生活。由此可以展望，一旦无人驾驶技术商业化广泛应用，必将逐渐的深入人心，广受消费者青睐。到那时，汽车行业将会重新洗牌，拥有无人驾驶技术的车企将会占领未来全球汽车市场的制高点，而落后者将会被市场淘汰出局。文章将从乘用车和商用车两个反面探讨无人驾驶技术的商业化应用的效益和影响。

2.1 在乘用车上的应用

由于乘用车在汽车市场具有的巨大消费需求，各大车企未来必将把无人驾驶技术广泛地应用到乘用车，以获得可观的市场份额和财富收益。无人驾驶汽车能完全替代人类自主地安全驾驶，从而避免人类驾驶中的分心驾驶问题。所以，在未来无人驾驶汽车上可以搭载各种电子设备和娱乐产品，为客户提供舒适、安全、快乐的驾驶体验。此外，由于无人驾驶技术解放了驾驶员的双手，同时具有足够的操作稳定性和安全性，所以车企可以根据不同用户的需求为客户定制不同功能的车辆，为不同的消费群体营造不同的车内氛围，满足不同客户的应用需求。比如，对于高端商务人士，无人驾驶汽车可以成为一个移动的全能办公室，客户在前往目的地的同时可以在汽车内不受影响地处理各种业务，从而实现更有效率地利用时间的设想。同时，可以让乘客更加轻松、惬意、从容地享受旅途。除此之外，由于无人驾驶汽车可以随叫随到，可以随时获取行驶位置周围的实际路况，可以大幅提升燃油效率，人们未来将可以不再雇佣专职司机，不再担心酒驾问题。甚至可以实现车辆共享不再担心停车场紧缺、油价波动等一系列因素。可以预料，无人驾驶技术在乘用车上的应用必将颠覆我们对传统汽车的印象，为消费者带来一种“不断移动的”美妙生活。

2.2 在商用车上的应用

中国作为世界第一大商用车市场，其商用车市场目前正处于转型升级的关键时期。这为新的汽车技术在商用车上的普及和推广提供了有利的契机，而基于智能驾驶在内的创新技术也被认作商用车未来发展的重要拉动因素。相对于乘用车，辅以智能驾驶的商用车更能给民众的生活带来切实的效率提升和实际利益。比如说，如果商用车能实现在特殊路段上如高速公路上的自动驾驶，那么驾驶员就可以利用空余的时间，与目的地进行更多的交流，比如告诉物流中心，自己的车辆还有过久之后可以到达，物流中心可以在接到通知信息后提前准备好需要配送的货物，等汽车一到即可装载发运，这样将大大提升物流的运载效率。同时，和乘用车一样，商用车应用无人驾驶技术可以降低司机的疲劳度，进而减少司机疲劳而造成的各种操作失误和生命财产损失。

3 结束语

无人驾驶技术的发展和应用是时代发展的必然趋势，是新的时代解决环境污染、资源枯竭、交通拥堵、伤亡事故等诸多人类难题的极佳方式，我们期待无人驾驶技术早日成功，广泛地融入到我们的生活之中，让我们生活在一个更加环保、更加高效、更加轻松、更加智慧的时代！

参考文献

[1]潘建亮.无人驾驶汽车的社会效益与影响[N].中国汽车报，2014-04-15.

[2]杨海艳.当商用车遇上智能驾驶[N].第一财经日报，2015-04-29.