驶向未来的无人驾驶汽车

向阳

无人驾驶汽车的诞生

研究开发无人驾驶汽车最早出于军事目的。1925年8月，美国陆军的电子工程师Francis P. Houdina坐在一辆可用无线电操控前车的汽车上，操控了人类历史上第一辆有据可查的无人驾驶汽车。这两辆组合式汽车通过后车发射无线电波来控制前车的方向盘、离合器、制动器等部件，实现无人化行驶。虽然这种驾驶方式并不安全也不完美，经常会把无线电波发送到其他接收器上，但它可是真正意义上的第一辆“无人驾驶汽车”。

1956年，美国通用汽车公司正式对外展出了Firebird II概念车，这是世界上第一辆配备了汽车安全及自动导航系统的概念车。它使用了钛金属技术、电源盘式制动器、磁点火钥匙、独立控制的燃气涡轮动力等新概念，看上去像是一辆“火箭车”。1958年，Firebird Ⅲ问世，通用汽车公司通过预埋式的线缆，向安装了接收器的汽车上发送电子脉冲信号，让其自动行驶。

无人驾驶技术的发展历程

基于摄像头的巡航系统 1966年，美国斯坦福大学研究所的SRI人工智能研究中心开始研发一款拥有车轮结构的多功能机器”Shakey”，它可以执行开、关灯这样简单的动作。虽然Shakey始终只能在室内执行任务，但是其内置的传感器和软件系统都开创了自主自动导航功能的先河。

1977年，日本筑波工程研究实验室抛弃了人们之前一直使用的脉冲信号控制方式，开发出第一个基于摄像头检测前方标记或者导航信息的自动驾驶汽车。这辆车配备了两个摄像头，并用模拟计算机技术进行信号处理，时速能达到30千米。

1983年，在美国国防部先进研究项目局（也就是大名鼎鼎的DARPA）的支持下，卡内基·梅隆大学、斯坦福大学和麻省理工大学等相继开启了名为“陆地自动巡航（ALV）”的新计划。这个计划的研究目的就是让汽车拥有充分的自主权，通过摄像头来检测地形，通过计算机系统计算出导航和行驶路线等解决方案。

动态视觉计算 除了美国外，德国慕尼黑联邦国防军大学的航空航天教授Ernst Dickmanns也于二十世纪七八十年代开创了一系列“动态视觉计算”的研究项目，并且在欧洲道路环境与安全（EUREKA）项目的资助下，成功研发了多辆自动驾驶汽车原型。

1994年，该团队改装了一辆奔驰S500轿车，并为其配装了摄像头和其他多种传感器，用来实时监测道路周围的环境。这辆奔驰S500轿车在普通交通环境下成功地自动行驶了超过1000千米。

便携式计算设备 1986年，美国卡内基·梅隆大学机器人研究所开始进行无人驾驶的探索。1995年，该团队研究人员对一辆雪佛兰汽车进行了改装，在车身上加入了便携式计算机、挡风玻璃摄像头、GPS接收器等设备，成功研制了“NavLab 1”。它的计算机系统由Marp、Sun3、Sun4三大部分组成，具有处理图像、理解图像、融合传感器信息、规划路径和控制本体等功能。NavLab 1的传感器主要包括彩色摄像机、陀螺、ERIM激光雷达、超声传感器、光电编码器和GPS等。在CMU校园网道路运行时，NavLab 1的时速为12千米，当使用神经网络控制器（ALVINN）控制本体时，其最高时速可以达到88千米。最终，NavLab 1成功地完成了从匹兹堡到洛杉矶的“不手动”驾驶之旅，其中大约有98.2%的里程实现了无人驾驶，人们只在避障的时候为其提供了一些帮助。这项研究成果对于现在的无人驾驶技术有着非常重要的借鉴意义。

DARPA的重大挑战 2004年，美国政府和军方开始重新研究自动驾驶技术。当年，研究团队成功地让无人驾驶汽车穿越了Mojave沙漠。为了达成10年后至少有三分之一的军用车辆能够实现自动驾驶的目标，DARPA每年都会举办奖金高达100万美元的比赛。

这项比赛被专业人士视为人类有史以来，对无人驾驶汽车技术发起的最重要挑战。在这个挑战的刺激下，无人驾驶汽车的功能变得越来越复杂，它们开始学会处理其他车辆、交通信号、道路障碍等信息，以及如何与人类驾驶员和睦相处。

谷歌的大计划 2009年，谷歌公司在DARPA的支持下，开始了无人驾驶汽车项目的研发。当年，谷歌公司改装的一辆丰田普锐斯在太平洋沿岸行驶了2.2万千米，历时一年多。许多2005-2007年间在DARPA从事研究的工程师都加入了谷歌的团队，他们相继成功地研发了视频系统、雷达和激光自动导航等技术。谷歌的大计划就此开始。

2014年，谷歌对外发布了完全自主设计的无人驾驶汽车。2015年，第一辆原型汽车正式亮相，并上路接受了测试。在这辆可爱的小车中，谷歌甚至完全放弃了方向盘的设计。

中国无人驾驶汽车的研发 中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究。

1992年，中国国防科技大学成功地研制了中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。它装有由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的驾驶系统，能够在计算机控制下自动驾驶汽车。2003年7月，中国国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，其自主驾驶最高稳定时速可达13O千米，总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。2005年，上海交通大学成功地研制了首辆城市无人驾驶汽车，测试行驶近50万千米，其中最后8万千米是在没有任何人为干预措施下完成的。2011年，中国国防科技大学打造的一辆无人驾驶汽车从长沙开至武汉，共计行驶了285千米。2013年，百度无人驾驶车项目起步。百度无人驾驶车可自动识别交通指示牌和行车信息，配备了雷达、相机、全球卫星导航等电子设施，并安装了同步传感器。车主只要向导航系统输入目的地，汽车即可自动前往目的地。

2015年12月，百度无人驾驶车从位于北京中关村软件园的百度大厦附近出发，驶入G7京新高速公路，经五环路，抵达奥林匹克森林公园，随后按原路线返回，全程自动驾驶。此次路试首次实现了国内城市、环路及高速道路混合路况下的全自动驾驶，完成了进入高速（汇入车流）到驶出高速（离开车流）的不同道路场景的切换，以及多次跟车减速、变道、超车、上下匝道、调头等复杂驾驶动作，测试时最高速度达到100千米/小时。

无人驾驶技术的核心

当然，无人驾驶技术不是一蹴而就的，而是靠不断创新累积而成的，其发展大致要经历以下四个阶段。

驾驶辅助

驾驶辅助能为驾驶员在驾驶时提供必要的信息采集，在关键时候，给予清晰、精确的警告，相关功能有：车道偏离警告（LDW）、正面碰撞警告（FCW）、盲点报警系统（BSM）和自动泊车辅助（PLA）等。目前，这些功能已在中高档车上广为应用。

半自动驾驶

驾驶员在得到警告后，如果仍未采取相应措施，半自动系统就会介入，让汽车自动做出相应反应（当然驾驶员可根据需要进行自主取舍）。半自动驾驶功能有紧急自动刹车（AEB）、自适应巡航系统（ACC）、车道保持系统（LKA）和自动泊车（PA）等，这些功能已在高配置车上应用。

高度自动驾驶

该系统能在驾驶员的监控下，让汽车通过识别路上的各种信息，临时或长时间处于自动控制下行驶。目前相关技术仍处于初级发展阶段，只可在特殊环境下演示。

完全自动驾驶

当汽车、手机、道路、生活小区、商店、加油站、停车位（场）等与人类活动相关的一切，都实现了大数据信息网联化时，汽车能根据人的意图或指令，完全实现自动驾驶、自动找车位泊车、自动候车载人、自动开启车内设备等。汽车使用者可以在车上专心从事其他活动。届时，自动驾驶技术不仅可以保证行驶路线最优化，缩短行车时间，更能保证人车安全，但这需要经过若干年后才能实现。

随着无人驾驶技术的发展演变，如今无人驾驶汽车主要包括六大核心技术系统。

随着无人驾驶汽车技术的高速发展，全球智能汽车产业正在迎来新一轮的高潮，许多方面都将进入实质性发展阶段，相关技术概念也将纷纷得到实际应用。除了谷歌、百度、斯坦福大学和中国国防科技大学等互联网巨头和大学研究机构外，传统汽车厂商也纷纷开始进行无人驾驶汽车的研发。相信在不久的将来，会出现更多让我们耳目一新的无人驾驶汽车。