自动驾驶综述

杜明宇

摘 要：本文首先回顾了自动驾驶汽车的历史，并对比了国内外自动驾驶汽车的发展程度；然后介绍了自动驾驶汽车的功能与意义，进一步分析了自动驾驶汽车的工作原理及其组成；最后总结讨论了自动驾驶的发展前景与现阶段存在的问题。

关键词：自动驾驶；车联网；计算机系统；智能化

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0215-02

自动驾驶的概念由美国工业设计师诺曼贝尔格迪斯（Norman Bel Geddes，1893～1958）在1939年提出，然后美国、英国等国家先后开始进行自动驾驶实验[1]。

互联网企业龙头-谷歌首先提出并倡导了自动驾驶技术的研究，代表了目前自动驾驶的最高水平。谷歌从2009年起开始了自动驾驶技术的研发，2011年10月，谷歌在内华达州和加州的莫哈韦沙漠进行自动驾驶的测试，并在2012年4月宣布自动驾驶汽车已经开了20万公里且已经申请和获得了多项相关专利。目前正在测试的汽车已累计行驶超过160万千米。这些自动驾驶的原型汽车包括了23辆在雷克萨斯品牌汽车的基础上改造的自动驾驶汽车和30辆谷歌自主研发的自动驾驶汽车[2]。

而在国内，2014年4月，百度公司正式开启了自动驾驶研究项目。百度所研发的自动驾驶汽车已经可以实现在环路、城市路及高速公路的混合路况下完成自动驾驶。百度使AI与互联网成为自动驾驶技术的核心。并且在2017年12月2号，国内首辆自动驾驶客运巴士正式在深圳进行试运行。

我国快速发展的科技水平将为自动驾驶汽车的研究提供一个更加光明的未来。现在我们应该切实结合互联网技术的发展，在汽车智能化的核心领域进一步展开深入的研究，为今后的发展及应用奠定坚实的基础[3]。

1 自动驾驶汽车的意义

自动驾驶汽车是一种智能化交通工具，主要靠车内的计算机系统实现自动驾驶，代替人类完成一系列的驾驶行为[4]。成熟的自动驾驶技术无疑会给我们的出行和生活带来更多便利，且社会也迫切需求一种安全可靠的交通工具。

因此，自动驾驶汽车的意义主要有以下几点：

（1）自动驾驶技术的应用与推广可使高效率的出行成为可能，躲避交通拥堵。（2）自动驾驶汽车可以推动太阳能、风能、潮汐能等清洁、新型能源的高效获取技术的发展，极大程度的缓解能源短缺问题。（3）谷歌公司提出的车联网可以在大数据和云计算的分析和处理下提出现存问题的解决方案，推动汽车行业、交通行业的发展。（4）自动驾驶汽车甚至可以优化我们的生活环境，推动国家的生态建设，改善空气质量，让雾霾不再笼罩在天空。

2 自动驾驶汽车的组成与工作原理

2.1 自动驾驶汽车的结构组成

自动驾驶汽车一般由激光雷达、前置红外摄像头、激光定位仪、车道引导、车辆编码器、GPS与主控电脑组成。

激光雷达检测到物体，就会报警，类似于倒车雷达。前置红外摄像头可以感知周围的环境，并将信号以照片的形式显示在屏幕上。激光定位仪可以测量车与车，或车与其他物体之间的距离，车道引导可以防止汽车行驶出车道线，车辆编码器能自动调节汽车的行驶速度。GPS可以帮助汽车识别出路上的小细节，如信号灯、十字路口等。主控电脑则负责储存并处理各个传感器传输的数据并给出下一步的指示，就像人体的大脑，主控电脑是自动驾驶汽车的“大脑”。

2.2 自动驾驶汽车的工作原理

自动驾驶汽车的主要工作原理一般可分为行为决策以及环境感知两部分。

行为决策包括车辆控制和路径两部分。车辆控制会控制车辆按照规划的路径行进[5]；有关路径规划部分是根据传感器感知的信息、车辆的任务信息，对车辆的路径进行详细规划。

环境感知包括车辆定位、车辆位姿态感知和车辆周围环境感知三部分。车辆定位主要利用GPS来确定自动驾驶车辆的位置信息；车辆位姿感知主要用一些传感器进行速度、加速度、倾角、位置等信息的测量；车辆周围环境感知通过测距传感器，主要利用光学手段感知车辆周围的环境，并构建车辆周围的环境模型[5]。

在谷歌研发的自动驾驶汽车中，他通过使用雷达、红外照相机，以及激光定位器来了解周围的交通状况，并通过GPS全球定位系统对前方的道路进行导航。最后，这些采集到的数据会传到主控电脑中进行分析并给出优化方案（如图1）。

3 自动驾驶汽车的发展前景与问题

3.1 自动驾驶汽车的发展前景

谷歌提倡发展的新一代智能交通系统，就可以称为车联网。车联网将现代通信技术、传感技术、云技术与大数据、智能终端等高新技术应用在交通道路管理上（见图2），实现人、车、路三者全面、安全的信息共享，并且极大程度地减少交通拥堵，使人们更加和谐、节能、舒心的出行，建立起不堵不撞的安全、和谐的新一代智能交通系统。

车，是移动的，少不了定位系统，于是车载导航产生了。前些年，导航地图更新可谓是一个一本万利的产业，但随着科技的进步，导航地图已可以不付费更新，各大巨头公司发现赚不到钱了，于是开始拓展车联网产业。可以说，车联网是时代发展的必然，卫星导航公司纷纷转型发展车联网，现在世界的大舞台上，卫星导航已成配角，主角已变为互联网与智能化。车联网带来的利润与便利极大，因此互联网、汽车制造等各大公司争先恐后的发展车联网，包括苹果、BAT、谷歌等。

3.2 自动驾驶汽车的问题

3.2.1 安全问题

2009年到2015年的6年时间内，在谷歌自动驾驶汽车的测试中，汽车自动行驶了274公里，共发生了11次事故，其中包括7次追尾事故和4次侧面刮蹭，没有造成人员死亡。这些事故都是其他车辆驾驶员操作不当撞上了谷歌試验车。（如表1）

2016年5月7日，在美国佛罗里达州，一名司机在启用特斯拉自动驾驶模式时发生事故并当场死亡。因此，依靠自动驾驶技术完全避免事故的发生目前还待改进和发展。

3.2.2 伦理问题

自动驾驶汽车在面对伦理问题时（如电车难题等经典的伦理问题）。面对一个胖子与五个瘦子，应该撞向哪个？对于人来说，这种情况很难选择，那么对于自动驾驶汽车，也依然如此。人是非理性的，但机器是绝对理性的，不应犯错的。若自动驾驶技术被应用，车内人员、行人的安全等问题，该如何解决？这类问题应该由谁来决策？后果由谁来承担？

自动驾驶技术的发展是不可阻挡的，需要战胜的，更多是法律与人性上的难题，而不是技术方面的问题。

4 结语

本文回顾了自动驾驶汽车的历史，对比了国内外自动驾驶汽车的发展程度；介绍了自动驾驶汽车的意义，分析了自动驾驶汽车的工作原理及其组成；总结了自动驾驶的发展前景与现阶段存在的问题。并得到以下结论：

（1）自动驾驶技术可以改变我们的出行方式，为我们的生活提供极大的便利，推动各大产业的发展，提高国家GDP，同时影响城市规划与布局，甚至还可以改善我们的生活环境，利于生态建设。（2）如今各大社会人士对自动驾驶技术的认知与态度不同，客观上技术问题也很大，自动驾驶技术的发展受到了一定的阻碍。目前尚还没有一家公司完善自动驾驶技术并大量应用。（3）自动驾驶技术的发展不可阻挡，它正在快速地走进我们的生活、影响我们的生活。随着自动驾驶技术的不断完善，自动驾驶汽车走进寻常百姓家已成为一种趋势。

参考文献

[1]王芳，陈超，黄见曦.无人驾驶汽车研究综述[J].中国水运：下半月[J].2016年，12：126-128.

[2]王钦普，赵佳，赵浩.无人驾驶汽车发展面临的挑战与建议[J].客车技术与研究，2016，38（6）：2-6.

[3]丁红杰，康军标，欧阳劲志，魏枫，杨辉.智能无人驾驶汽车概述[J].第十三届河南省静阵工程科技学术研讨会，2016，4-7.

[4]马飞跃，王晓年.无人驾驶汽车环境感知与导航定位技术应用综述[J].汽车电器，2015，（2）：1-5.

[5]赵阳.无人驾驶汽车：新的交通安全问题解决途径[J].大观周刊，2011，（14）：146-146.