淺析無(wú)人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)及其未來商業(yè)化應(yīng)用

彭金帥

摘 要：無(wú)人駕駛汽車是基于環(huán)境感知技術(shù)對(duì)車輛周圍環(huán)境進(jìn)行感知，并根據(jù)感知所獲得的信息，通過車載中心電腦自主地控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，使車輛能夠安全、可靠地行駛，并到達(dá)預(yù)定目的地的汽車。無(wú)人駕駛是汽車智能化追求的終極目標(biāo)，是信息通信等先進(jìn)技術(shù)在汽車上的深度應(yīng)用，體現(xiàn)了更便捷、更簡(jiǎn)單的人車交互方式，是對(duì)人的更大程度的"解放"。它將在減少交通事故、提高運(yùn)輸效率、完成特殊作業(yè)、國(guó)防軍事應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人駕駛；環(huán)境感知技術(shù)；車輛控制技術(shù)；商業(yè)化

前言

無(wú)人駕駛技術(shù)的可行性早已被充分證實(shí)，它的關(guān)鍵技術(shù)不在于汽車而在于其中的信息通訊等先進(jìn)技術(shù)。正是由于這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)人駕駛技術(shù)在操作時(shí)效性、安全性和精確性等方面具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類的優(yōu)越性。我們相信未來無(wú)人駕駛技術(shù)在乘用車、商用車上的商業(yè)化應(yīng)用必能給世界帶來革命性的影響。

1 無(wú)人駕駛的關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)人駕駛的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境感知技術(shù)和車輛控制技術(shù)，其中環(huán)境感知技術(shù)是無(wú)人駕駛汽車行駛的基礎(chǔ)，車輛控制技術(shù)是無(wú)人駕駛汽車行駛的核心，這兩項(xiàng)技術(shù)相輔相成共同構(gòu)成無(wú)人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù)。無(wú)人駕駛的整個(gè)流程歸結(jié)起來有兩個(gè)部分，首先，是通過雷達(dá)等對(duì)外界的環(huán)境進(jìn)行感知；其次，是在必要的情況下對(duì)整車進(jìn)行剎車制動(dòng)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配合，以保證汽車的安全性、操縱性和穩(wěn)定性。如果能夠默契地進(jìn)行，那么整個(gè)無(wú)人駕駛流程就算完成了。

1.1 環(huán)境感知技術(shù)

環(huán)境感知技術(shù)是汽車能夠獲得道路、車輛位置和障礙物的信息，并將這些信息傳輸給車載中心電腦，從而使汽車根據(jù)行駛目標(biāo)及途中情況，規(guī)劃、修改行車路線。

簡(jiǎn)單的說，環(huán)境感知技術(shù)就是要搞清楚汽車行駛中所處位置，周圍的物體有哪些？是什么？距離有多遠(yuǎn)？以及汽車在道路的整個(gè)宏觀環(huán)境信息。

我們目前常用的感知技術(shù)有視覺傳感、激光傳感、微波傳感等，這些感知技術(shù)通過各種車載傳感器、雷達(dá)、通訊設(shè)備等獲得車輛周邊環(huán)境兩維或三維圖像信息和距離信息，并通過圖像分析識(shí)別技術(shù)和距離分析識(shí)別對(duì)行駛環(huán)境進(jìn)行感知。除此之外，為實(shí)現(xiàn)車輛間的信息共享，以及獲取車輛行駛道路的宏觀數(shù)據(jù)信息，無(wú)人駕駛技術(shù)還應(yīng)用了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等近、遠(yuǎn)程通訊技術(shù)獲取車輛行駛周邊環(huán)境信息的通訊傳感技術(shù)。

感知技術(shù)的工作原理：視覺傳感技術(shù)的核心是視覺感知系統(tǒng)，該系統(tǒng)由目標(biāo)景物、攝像設(shè)備、圖像傳感器、圖像卡、計(jì)算機(jī)組成。車輛行駛時(shí)，攝像裝置通過聚焦將目標(biāo)景物根據(jù)小孔成像原理投射到圖像傳感器的電荷耦合靶面器件上，電荷耦合靶面能根據(jù)光照強(qiáng)弱產(chǎn)生不同強(qiáng)度的電流，然后電流信號(hào)將被轉(zhuǎn)換成電壓模擬信號(hào)。圖像傳感器能將電壓模擬信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸出給計(jì)算機(jī)。由于景物圖像被數(shù)字化，從而使計(jì)算機(jī)能夠通過應(yīng)用軟件生成目標(biāo)景物的數(shù)字圖像，并能進(jìn)行各種圖像識(shí)別、分析、處理。激光傳感和微波傳感技術(shù)則是利用雷達(dá)向車輛周圍目標(biāo)物體發(fā)射激光或者微波并接收反射信號(hào)，再通過分析、計(jì)算獲取周圍物體的距離信息。通訊傳感則主要依賴于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，借助于通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車信息的共享和獲取。

1.2 車輛控制技術(shù)

車輛控制技術(shù)旨在指無(wú)人駕駛汽車在環(huán)境感知技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的配合使汽車能夠按照規(guī)定路線準(zhǔn)確穩(wěn)定行駛，同時(shí)使汽車在行駛過程中能夠?qū)崿F(xiàn)車速調(diào)節(jié)、車距保持、換道、超車等各種必要基本操作。這項(xiàng)技術(shù)需要在無(wú)人駕駛汽車上配置各種對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)其復(fù)雜的功能，其中包絡(luò)車道偏離系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、自動(dòng)泊車系統(tǒng)、緊急制動(dòng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。

（1）車道偏離檢測(cè)系統(tǒng)：使汽車遵循道路標(biāo)志和聲音警告并在車輛開始偏移車道時(shí)糾正方向，保證汽車沿正確路線行駛。（2）自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)：使汽車和前面的車輛始終保持一個(gè)安全的距離，確保無(wú)人駕駛汽車的安全性。（3）自動(dòng)泊車系統(tǒng)：使無(wú)人駕駛汽車能夠順利地實(shí)現(xiàn)在停車位的倒入和離開。（4）緊急制動(dòng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：使汽車在遇到緊急情況時(shí)能夠充分有效制動(dòng)，同時(shí)使無(wú)人駕駛汽車處于人類的監(jiān)視和控制范圍之內(nèi)。

2 無(wú)人駕駛技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用

根據(jù)公安部的統(tǒng)計(jì)資料，2013年全年涉及人員傷亡的道路交通事故在20萬(wàn)起以上，死亡人數(shù)超過6萬(wàn)人，需要住院治療的受傷人數(shù)超過20萬(wàn)人。與此相關(guān)的醫(yī)藥費(fèi)、訴訟費(fèi)、行程延誤及生活質(zhì)量損失等，超多300億人民幣。此外，中國(guó)每年因交通擁堵所造成的時(shí)間損失約計(jì)12億小時(shí)，浪費(fèi)的汽油容量超過20億升。因此，無(wú)人駕駛技術(shù)具有的高效性、準(zhǔn)確性、安全性，使其在未來的商業(yè)市場(chǎng)上具有非凡的競(jìng)爭(zhēng)力。相信無(wú)人駕駛技術(shù)通過緩解擁堵、提高車速、縮小車距以及智能自主地選擇更有效的路線等方式，可以極大地減少通勤所耗時(shí)間和能源。將會(huì)使人們更有效率地利用時(shí)間，更加快樂地享受生活。由此可以展望，一旦無(wú)人駕駛技術(shù)商業(yè)化廣泛應(yīng)用，必將逐漸的深入人心，廣受消費(fèi)者青睞。到那時(shí)，汽車行業(yè)將會(huì)重新洗牌，擁有無(wú)人駕駛技術(shù)的車企將會(huì)占領(lǐng)未來全球汽車市場(chǎng)的制高點(diǎn)，而落后者將會(huì)被市場(chǎng)淘汰出局。文章將從乘用車和商用車兩個(gè)反面探討無(wú)人駕駛技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用的效益和影響。

2.1 在乘用車上的應(yīng)用

由于乘用車在汽車市場(chǎng)具有的巨大消費(fèi)需求，各大車企未來必將把無(wú)人駕駛技術(shù)廣泛地應(yīng)用到乘用車，以獲得可觀的市場(chǎng)份額和財(cái)富收益。無(wú)人駕駛汽車能完全替代人類自主地安全駕駛，從而避免人類駕駛中的分心駕駛問題。所以，在未來無(wú)人駕駛汽車上可以搭載各種電子設(shè)備和娛樂產(chǎn)品，為客戶提供舒適、安全、快樂的駕駛體驗(yàn)。此外，由于無(wú)人駕駛技術(shù)解放了駕駛員的雙手，同時(shí)具有足夠的操作穩(wěn)定性和安全性，所以車企可以根據(jù)不同用戶的需求為客戶定制不同功能的車輛，為不同的消費(fèi)群體營(yíng)造不同的車內(nèi)氛圍，滿足不同客戶的應(yīng)用需求。比如，對(duì)于高端商務(wù)人士，無(wú)人駕駛汽車可以成為一個(gè)移動(dòng)的全能辦公室，客戶在前往目的地的同時(shí)可以在汽車內(nèi)不受影響地處理各種業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)更有效率地利用時(shí)間的設(shè)想。同時(shí)，可以讓乘客更加輕松、愜意、從容地享受旅途。除此之外，由于無(wú)人駕駛汽車可以隨叫隨到，可以隨時(shí)獲取行駛位置周圍的實(shí)際路況，可以大幅提升燃油效率，人們未來將可以不再雇傭?qū)Ｂ毸緳C(jī)，不再擔(dān)心酒駕問題。甚至可以實(shí)現(xiàn)車輛共享不再擔(dān)心停車場(chǎng)緊缺、油價(jià)波動(dòng)等一系列因素?？梢灶A(yù)料，無(wú)人駕駛技術(shù)在乘用車上的應(yīng)用必將顛覆我們對(duì)傳統(tǒng)汽車的印象，為消費(fèi)者帶來一種“不斷移動(dòng)的”美妙生活。

2.2 在商用車上的應(yīng)用

中國(guó)作為世界第一大商用車市場(chǎng)，其商用車市場(chǎng)目前正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。這為新的汽車技術(shù)在商用車上的普及和推廣提供了有利的契機(jī)，而基于智能駕駛在內(nèi)的創(chuàng)新技術(shù)也被認(rèn)作商用車未來發(fā)展的重要拉動(dòng)因素。相對(duì)于乘用車，輔以智能駕駛的商用車更能給民眾的生活帶來切實(shí)的效率提升和實(shí)際利益。比如說，如果商用車能實(shí)現(xiàn)在特殊路段上如高速公路上的自動(dòng)駕駛，那么駕駛員就可以利用空余的時(shí)間，與目的地進(jìn)行更多的交流，比如告訴物流中心，自己的車輛還有過久之后可以到達(dá)，物流中心可以在接到通知信息后提前準(zhǔn)備好需要配送的貨物，等汽車一到即可裝載發(fā)運(yùn)，這樣將大大提升物流的運(yùn)載效率。同時(shí)，和乘用車一樣，商用車應(yīng)用無(wú)人駕駛技術(shù)可以降低司機(jī)的疲勞度，進(jìn)而減少司機(jī)疲勞而造成的各種操作失誤和生命財(cái)產(chǎn)損失。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，是新的時(shí)代解決環(huán)境污染、資源枯竭、交通擁堵、傷亡事故等諸多人類難題的極佳方式，我們期待無(wú)人駕駛技術(shù)早日成功，廣泛地融入到我們的生活之中，讓我們生活在一個(gè)更加環(huán)保、更加高效、更加輕松、更加智慧的時(shí)代！

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