关于汽车自动驾驶的技术

梁缘 王威翔

【摘 要】智能自动化驾驶是一门新兴的技术，自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人，是一种通过人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。实现无人驾驶的智能汽车。在汽车自动驾驶过程中如何让汽车避开障碍以最优的路线达到指定位置是智能自动化驾驶汽车的关键性问题。本文通过模拟汽车自动驾驶环境根据汽车自动驾驶原理对汽车自动驾驶技术进行研究优化。

【关键词】人工智能；雷达；全球定位系统

1汽车自动驾驶

人们似乎一直很看好自动驾驶的前景，认为这将是未来汽车发展的趋势。然而一场事故则将人们的幻想击得粉碎。

16年1月份，在河北邯郸发生了一起特斯拉自动驾驶功能致人死亡事件。一男子驾驶特斯拉在高速公路行驶，前车躲避障碍物，该男子躲闪不及撞上道路清扫车发生车祸。这是国内首起披露的特斯拉自动驾驶功能引发的致死交通事故。据央视报道称，23岁的高姓车主在部队从事司机工作，并有上万公里的安全形势记录。但据事故后行程记录仪中的视频分析，事故发生时，特斯拉处于“定速”的状态，并未能识别躲闪而撞上前车。现场交警調查，碰撞发生前，涉车祸特斯拉并没有进行任何躲避和减速，保持车速撞上前方正在施工作业的道路清扫车尾部。这场事故使人们对自动驾驶的安全问题感到担忧。其实世界范围内因为自动驾驶的安全性问题已经引发了很多大大小小的事故。那么自动驾驶发生事故的问题都出来哪里呢？

自动驾驶是汽车产业与人工智能、物联网、高性能计算等新一代信息技术深度融合的产物，是当前全球汽车与交通出行领域智能化和网联化发展的主要方向，已成为各国争抢的战略制高点。本文重点介绍自动驾驶涉及的技术、标准，以及国内外测试、部署方面的进展和趋势。

2自动驾驶技术

自动驾驶技术包括了摄像头、雷达等传感器的数据，GPS系统的支持以及人工智能，而这些电子设备要实现自动控制都需要一个可靠的系统进行控制。

目前很多车型都有的一些电子辅助驾驶系统，比如自适应巡航、自动紧急制动、车道保持、辅助自动泊车等系统，只要是驾驶员能控制的，理论上汽车电脑都能操作。因为从设计上，这些电子系统只是起到辅助作用，很多都采用“负触发”机制，也就是启动状态并非持续运行，而是每隔很短一段时间就会退出，然后排查所有系统运行是否正常，确认后再重启。这个过程非常快，我们根本感觉不出。智能网联在可以随时对车内电器进行监控操作，大大提高了行车的安全性。

智能网联汽车指的是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与（人、车、路、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车，即通常意义上的智能汽车、自动驾驶汽车。

3传感器的精密度

有了高精地图后，自动驾驶的路径规划、控制等关乎车辆自身运动以及按照任务路线行驶的问题几乎不存在什么问题。在高精地图的加持下，自动驾驶车辆类似一种巡线小车。不过在巡线的基础上，还需要一些态势感知算法来保证自动驾驶的安全性：行人检测、障碍物检测与避开等。有了高精地图后，自动驾驶研发资源将集中在人工智能、深度学习等技术上来。车辆可以根据实时观测到的场景，进行智能特征提取，然后与高精地图中的特征进行匹配，从而得到车辆当前所在的精确位置、车道情况、交通信号灯等一系列的信息。动驾驶技术对于车道、车距、路障等信息的依赖程度更高，需要更加精确的位置信息，是自动驾驶车辆对环境理解的基础，随着自动驾驶技术不断进化升级，为了实现决策的安全性，需要达到厘米级的精确程度。如果说传感器向自动驾驶车辆提供了直观的环境印象，那么高精度地图则可以通过车辆准确定位，将车辆准确地还原在动态变化的立体交通环境中。对汽车总成级来说，传统汽车要升级为自动驾驶汽车，必须具备一台工业级的计算机（工控机）、定位的GPS系统和激光雷达（LiDAR）系统。这三个部件是自动驾驶汽车的核心部件（含其软件系统）。

对于自动驾驶汽车系统来说，一个最基本且最具挑战性的能力就是探测与分类对象。自动驾驶汽车首先必须能够准确地评估周边环境，才能根据车流、道路规则或者障碍物安全地调整行驶状态。如今，高级驾驶辅助系统（ADAS）中的高精度传感器正为拯救道路上的生命提供安全保障。这些高精度传感器包含了一系列摄像头、激光雷达、雷达、计算，以及绘图技术。对于摄像头的识别能力具有很高要求：单目摄像头需要建立并不断维护庞大的样本特征数据库，如果缺乏待识别目标的特征数据，就会导致系统无法识别以及测距，很容易导致事故的发生。而双目摄像头可直接对前方景物进行测距，但难点在于计算量大，需要提高计算单元性能。

传感器相当于自动驾驶汽车的眼睛。通过传感器，自动驾驶汽车能够识别道路、其他车辆、行人障碍物和基础交通设施。按照自动驾驶不同技术路线，传感器可分为激光雷达、传统雷达和摄像头三种。激光雷达目前是被采用比例最大的设备，Google、百度、Uber等公司的自动驾驶技术目前都依赖于它，这种设备被架在汽车的车顶上，能够用激光脉冲对周围环境进行距离检测，并结合软件绘制3D图，从而为自动驾驶汽车提供足够多的环境信息。激光雷达具有准确快速的识别能力，唯一缺点在于造价高昂导致量产汽车中难以使用该技术。

由于自动驾驶汽车相对传统汽车传感器的特殊要求以及其精度和种类的多样，定期到正规4s店进行保养检查是必不可少的，所有自动驾驶技术都依赖于硬件的稳定。

4结 论

自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。自动驾驶总的发展趋势是智能化程度越来越高，但是目前人工智能水平仍然是很低的，所以说智能驾驶汽车，要取代人来安全驾驶汽车，目前应该还没有一个可以看得见的时间表。自动驾驶技术可以使汽车驾驶安全性越来越高，随着自动驾驶技术的进步，汽车驾驶不再是一份职业，越来越是普通人的生活技能。电动汽车会是自动驾驶最佳载体，目前许多电动汽车，其自动驾驶应用越来越多。自动的基础的是“电动”，电动的基础是“机动”。自动驾驶技术发展趋势是整车设计一体化，目前还是在汽车的基础上，还没有与汽车成为一体，即外行人从外形上，看不出彼此之间有什么区别。自动驾驶还是以人为驾驶主体，自动驾驶技术是人工智能技术的应用。自动驾驶还不是无人驾驶，无人驾驶是自动驾驶的终极阶段。

参考文献：

[1] 陈继荣.智能电子创新制作机器人制作入门.

[2] 宗光华.机器人控制器与程序设计.

[3] 土屋晓.机器人控制电子学.

[4] 杨欣，王玉凤.电子技术从零开始.

（作者单位：齐齐哈尔工程学院）