无人驾驶汽车环境感知技术探索

伊宪超

摘 要：无人驾驶汽车技术就是系统通过感知汽车内部与外部的环境信息，进行自身位置确定，并且规划目标路线，控制汽车在系统设定的路线上进行行驶并安全到达目的地。本文立足于当前无人驾驶汽车技术的发展现状，对无人驾驶汽车环境感知系统展开探讨，并对关于传感器的研究进行分析，希望有所借鉴和启示。

关键词：无人驾驶 汽车 环境感知技术

中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0126-02

科技的发展给人们打开了新世界的大门，使人们进入以往见所未见的科技世界。人们对科技的探求从未停止过脚步，汽车的普及已经为我国人民的生活提供了很大的便利，但是科研人员的最终目标却从未在此止步，科研人员对无人驾驶技术的探索欲望无与伦比的强烈。当下科技人工智能这个主题已经成为新时代科技发展的主要目标，而无人驾驶汽车技术作为人工智能的分支，对科技的发展和科技的进步都有很重要的意义，无人驾驶汽车通过汽车车身安装的雷达系统或摄像头模拟道路情况，将可能发生的危险传递给汽车的驾驶系统，并且在驾驶员无法做出反应的时候智能化自我采取应对措施，这对汽车驾驶的安全性又有举足轻重的作用。

1 当前无人驾驶汽车技术的发展现状

1.1 我国的无人驾驶汽车技术

我国在无人驾驶汽车技术研究的起步上相对于国外晚一些，国防科技大学、自动化研究所和哈尔滨工业大学三个单位在1980年组成研发机构开始着手于“遥控驾驶的防核化侦查车”的研究，我国第一辆无人驾驶汽车在1985年由上述三家单位组成的机构研制成功，取名“ATB-1”。

在我国，无人驾驶汽车技术最具权威同时也是研究水平最高的单位就是国防科技大学，在2002年研制出一辆名为“红旗CA7460”的无人驾驶汽车，其时速可以高达100km/h并且在驾驶过程中可以自主检测道路上障碍物并可以实现自主切换车道。而随后清华大学在这个基础上研究出最高时速同样为100km/h，但是可以在高速和城区两种驾驶环境下驾驶的无人驾驶汽车，时间是在2006年。

1.2 国外的无人驾驶汽车技术

在无人驾驶汽车技术领域中，较为发达的且研究力度较大的就是美国，早在1970年就开始致力于无人驾驶汽车技术的研究，无人驾驶技术更是被各个有能力的机构、学校、单位进行研究并投入了相当大的资金，美国对无人驾驶汽车技术的重视，不断的推动无人驾驶汽车技术的进步，并且也取得了及其丰厚的研究成果[1]。

更为先进的是在2014年人们真正见到可以在车辆即将发生碰撞事故时，驾驶员会收到系统提示，如若驾驶员来不及做出反应将会采取自动停车的无人驾驶汽车，由著名汽车制造品牌宝马在德国展示向世人。2018年在马里兰州哥伦比亚市的梅里威瑟区（Merriweather District）是霍华德·休斯公司发布了首款且唯一一款4级高度自动驾驶停车方案。停车时，将常规车辆转变为无人驾驶车辆，车辆可自行停靠到指定的停车位，利用自动驾驶控制原生平台（native autonomous control platform），率先推出plug + play应用，STEER利用现有的车载技术，不会导致系统超驰控制（override），STEER内置了自动防故障装置（故障安全技术，fail-safe technology）。

2 无人驾驶汽车环境感知系统

2.1 知名无人驾驶汽车环境感知系统

一直以来Google都以强大的搜索引擎形象在我国民众心中扎根，当其展示出自己的无人驾驶汽车环境感知系统时，不由得令人刮目相看。Google无人驾驶汽车环境感知系统是由安置于车顶的激光雷达来实现对车辆周边以及道路信息的侦测，并且反馈给电脑系统形成三维地图数据[2]。安置名为“毫米波雷达”的雷达，负责对车辆周围的障碍物、道路实时情况以及激光雷达盲区进行检测，如果发现出现在激光雷达盲区的障碍物会立即报警。车窗处安装有相机来对车辆的行驶车道进行把控，如果出现偏离车道情况会立即进行车辆预警，而且相机的红外功能还能对夜间驾驶中的路面进行侦测，并且将侦测结果以图像形式显示在仪表盘中，并将障碍物重点呈现。安装的可见光摄像机对周围路面进行侦测并制成三维地图。以上各个装置搜集的信息都会整合并传输至Google数据库，并对这些信息进行处理。

3 环境感知系统实现汽车无人驾驶

要实现汽车的无人驾驶就需要无人驾驶汽车通过车身安装的环境感知系统完成线路规划使汽车达到预定目的。其工作原理就是通过在车身安装环境安置系统，通过雷达或相机等进行道路侦测，并根据获取的道路、行人、车辆以及障碍物等信息来完成车辆的减速或转向，让车辆以安全可靠的驾驶方式在道路上行使。

4 环境感知技术未来发展方向

无人驾驶汽车中环境感知系统是无人驾驶汽车中最重要的构成部分，环境感知系统对于汽车真正实现无人驾驶有着指导性的作用。在以后环境感知系统不仅仅只用于道路环境的侦测，会在此为基础实现对汽车的操控，通过其根本的环境感知功能，对环境感知之后进行系统判定，在驾驶员反应不记得情况下自行采取措施，甚至实现自主驾驶；并且在夜晚或照明不足的环境下通过环境感知系统对周围环境进行感知为驾驶者呈现出清晰的环境路况图。

5 关于传感器的研究

5.1 视觉传感器

在环境感知系统中视觉传感器占据着非常重要的地位，对无人驾驶汽车来说就像人类的眼睛，它可以用与红绿灯、路边标识、以及车辆行驶车道进行侦测它具有可以量产所价格相对比较便宜等优势，又因为他体积比较小可以安装在各个地方，还可以對颜色进行识别。但是同样也存在着缺陷，容易受到外界因素的干扰，天气好的情况下，会因为所受到的阳光直射较为强烈而导致的反光，相机出现过度曝光现象；相反如果天气条件不好，光线没有这么强烈又会导致缺少曝光度，这样的自身劣势会影响到相机的正常工作，对最终的勘测结果造成影响[3]。

5.2 二维激光雷达与三维激光雷达

在二维激光雷达的使用过程中通常会与三维雷达进行互相的配合，因为三维激光雷达大多被安置在车顶等位置较高的地方所以经常出现检测盲区，而二维激光雷达就是为了解决三维激光雷达在检测中会出现的盲区，因此二维激光雷达通常会安装在汽车周围来对周围路况以及道路状况进行检测。而三维雷达是无人驾驶汽车环境感知系统中最经常用到的一种传感器，通过将单线的激光组合而成，分辨率极高，可以充分抵抗外界因素干扰并可以将三维信息传递给驾驶系统。

5.3 无人驾驶汽车传感器的工作原理

无人驾驶汽车在行驶的过程各个传感器进行紧密配合实现对无人技术汽车的控制。通过环境感知系统中的传感器对道路情况进行综合分析，将信息传达给汽车的驾驶系统，驾驶系统根据提前设定好的程序对信息进行分析，通过车身内部的其他传感器进行车辆的转弯以及加减速操作。

6 结语

无人驾驶汽车技术是未来汽车行业的发展趋势，而无人驾驶汽车中最核心的技术内容就是环境感知技术，我们需要深入对这项基础的研究，使无人驾驶汽车行业得到最大的发展助力，虽然时至今日还没有百分百安全的真正无人驾驶汽车，但是相信随着科技的进步终有一天会实现。

参考文献

[1] 无人驾驶车辆环境感知系统关键技术研究[D].中国科学技术大学，2016.

[2] 丁毅.浅析无人驾驶汽车环境感知技术[J].数字技术与应用，2018（1）：218-219.

[3] 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.