关于自动驾驶发展以及构成的探究

韦忠志

贵港市江南中学 广西贵港市 537100

1 引言

近几年，自动驾驶技术在生活中越来越普及，自动驾驶汽车，是一种通过计算机系统实现无人驾驶的汽车，又称电脑驾驶汽车或轮式移动机器人。其融和个性需求，给人全新的体验，具有安全、舒适、智能、便利等特点。与人工驾驶汽车不同之处在于自动驾驶可以通过电脑来实现对汽车的控制，就目前来看，自动驾驶更能满足现代人的追求，在近几年呈现实用化的趋势。在2020年，自动驾驶汽车将全面投放市场，预计在2025年前后，我国新生产汽车中配备有辅助或半自动驾驶技术的比例将达到）30%，到2030）年，完全自动驾驶车辆的占有率将接近10%[1]。

2 自动驾驶的发展现状

2.1 自动驾驶的发展情况

自动驾驶，在20世纪已有数十年的历史，但自动驾驶行业在当时还没有受到广泛关注。1999年，美国卡耐基梅隆大学研制的无人驾驶汽车Naclab-V完成了第一次无人驾驶试验，许多为无人车开放道路实验的法律法规也相继出台。经过开发研制，自动驾驶在后续几年被推广，2009年，自动驾驶汽车的雏形图片被曝光，自动驾驶开始受到关注。

自动驾驶共有6个级别，L0级是完全由驾驶员进行驾驶操作；L1级别是指特定情况下汽车能辅助驾驶员完成某些驾驶任务；到了L2级别，自动驾驶能完成某些驾驶任务，但驾驶员需要时刻监视周围环境的变化，遇到危险情况随时准备接管，这是目前许多自动驾驶汽车都已做到的自动驾驶技术；L3级别，驾驶员几乎不用时刻准备接管，汽车可以独立完成全部动作；L4和L5级别是完全自动驾驶技术，汽车已经完全不用驾驶员的操控，区别在于L4级别只有在高速公路等特定条件下才可完全独立，而L5级别则在任何条件下都成立。

自动驾驶作为AI应用中备受关注的热点，现阶段，自动驾驶技术发展也如火如荼。随着深度学习，人工智能算法的进步，无人驾驶越来越趋向实用化、商业化。

2.2 自动驾驶的投入情况

近三年全球自动驾驶发生160笔投资，总额达到800亿美元，不管是商业巨头，还是一些老型的汽车厂商，都在自动驾驶方面砸入巨额。自动驾驶的交易涉及汽车系统的各个层面，包括汽车制造原料的制造商，传感器和其他制导系统。

在我国，自动驾驶已经上升为国家战略。2018年3月，上海正式发放了全国首批智能网联汽车开放道路测试号牌，意味着自动驾驶汽车可在上海合法上路，我国无人驾驶行业，又迈出一大步。同时，日本、韩国、新加坡等国家都以颁布相关法规的形式允许自动驾驶技术研发的相关企业在可控的条件下进入公共道路进行测试[2]。

2.3 自动驾驶的技术水平

国内早期在自动驾驶领域开始探索的主要是百度、腾讯、阿里、华为等一些互联网巨头，这些企业都有足够强的研发实力和技术实力，其中，技术水平发展最好的还是百度。百度早在2013年就开始起步，直到2017年4月，百度宣布了“阿波罗计划”，搭建了一套完整的自动驾驶系统。国外在自动驾驶方面领先的有美国的特斯拉和谷歌，特斯拉的Autopilot被认定为属于自动驾驶L3级别的范畴，即有条件的自动化，在一定的环境中有自动驾驶的能力，但遇到紧急情况时，还需要司机进行监管。

3 自动驾驶汽车的特点与功能

3.1 自动驾驶汽车的特点

（1）安全性：通过数字化、信息化的智能运转，自动驾驶能精确感应周围的事物并及时做出反应，发生安全事故的概率大大降低。自动驾驶汽车可以检测人类的状况，当人类疲劳驾驶时，自动驾驶汽车就会自动接替人类的驾驶，避免发生事故。

（2）便利性：自动驾驶汽车解放了人类的双手，不需要驾驶员控制，汽车便能通过自身导航到达目的地。

（3）智能化：当选定目的地后，自动驾驶汽车会利用导航系统规划最佳路线，到达目的地，汽车会选定停车位后自动停车。

3.2 自动驾驶汽车的功能

（1）代替驾驶员进行驾驶，汽车上的人只需要选定目的地，就可以完全让自动驾驶汽车自动驾驶，与普通汽车相比更便利。

（2）规划最优路线，利用导航系统进行路线规划，可以有效避免交通拥堵或路线过长的问题，以最快最安全的方式到达目的地。

（3）自动驾驶汽车能分析驾驶员及乘客的状态：当驾驶员疲劳驾驶、酒驾时，汽车会先警告驾驶员，接着接替驾驶员进行自动驾驶。如乘客把手和头伸到窗外，车载电脑会提醒乘客，汽车内乘载过多，汽车会发出超载提醒，防止意外事故的发生。

4 自动驾驶汽车的组成

4.1 中央处理器

中央处理器包括运算器、控制部件和寄存器等，是整个自动驾驶汽车的核心组成部分，对收集到的各种信息进行汇总与处理，包括信息的输入，信息处理与信息的输出。在自动驾驶汽车中，中央处理器显得极为重要，为了对周围环境及时地做出反应，中央处理器要求灵敏度极高，毫秒级的误差都可能出现安全事故。同时，周围环境的正确判断，对中央处理器的精确度有很高的要求。

当周围有车辆等障碍物时，中央处理器先处理收集到的信息，并执行相应动作。若是遇到交通灯，根据视频采集器收集的信息，中央处理器判断能否通行。

4.2 视频采集器

视频采集器是将收集到的视频信号混合输入电脑，并转换成电脑可识别的数字数据，储存于电脑中。通过视频采集器，自动驾驶汽车可以获取周围的视频信息。如驾驶员要停车时，视频采集器会采集停车环境，停放位置及行人的状态等信息，传递给中央处理器，确保周围环境安全后，汽车执行停车动作。

4.3 雷达传感器

雷达传感器是一种用于测量距离的仪器，通过测量参数距离，利用发射频率与时间的相关函数，得到平均值，根据计算公式可以得到与物体间的距离。雷达传感器通过测定车辆之间、车辆与行人之间的距离，作为输入信息，传递给中央处理器，判断是否需要刹车、加速等动作。

5 自动驾驶的技术情况和存在问题

5.1 自动驾驶基本情况

（1）如何改善精度：IMU是一种惯性测量手段，通过计算加速度和速度获得准确定位，这项技术的更新频率较高，但是实时定位会存在误差积累。相反，GPS的更新频率较低，但在定位上基本不会出现误差积累。另外再加路面基站也能够增强信号，因此GPS+IMU+路面基站的组合完美的实现了互补，可以为车辆提供准确的定位。

（2）互联网技术不断促进自动驾驶技术：一方面，在人工智能、大数据等新一代信息技术领域的先天技术优势，能够快速应用到自动驾驶中，促进技术升级；另一方面，其能够更加快速整合跨行业信息、金融、人才等资源，促进自动驾驶的快速推广与创新应用[3]。

5.2 自动驾驶存在的问题

（1）自动驾驶汽车产量的最大问题是成本，中央处理器的价格昂贵，而且在运作后期会有损耗，维修起来有一大笔费用。因此，自动驾驶汽车在大众中普及还需要考虑经费问题。

（2）当自动驾驶汽车以100千米/时的速度高速行驶时，留给中央处理器处理数据的时间极短，这需要中央处理器有极高的性能，目前的激光雷达也尚无成熟的量产产品，这就会使自动驾驶汽车不能在遇到危险的情况下快速反应，有造成事故的概率。

（3）随着自动驾驶汽车的上路普及，事故责任界定是重要课题，世界范围内既有法律对该问题均没有明文规定[4]。想要自动驾驶汽车真正在路上行驶，还要公安部、交通部等各个部门一致，不断完善法律。

6 结语

虽然自动驾驶面临着很大挑战，但是自动驾驶行业的发展迅速。在国内，武汉、上海等地已经开放了自动驾驶测试园区，自动驾驶首先会在公园游乐场等地率先使用。在未来，自动驾驶汽车可能拥有属于自己的道路，在这条道路上自动驾驶汽车可以自由行驶。自动驾驶汽车的制作成本很高，但在越来越普及的形势下，也会有越来越多普通家庭可以购买。