汽車自動駕駛的發(fā)展

魯嘉淇

摘 要：從1886年德國人戈特利布戴姆勒和朱卡爾姆茨研發(fā)出世界上第一輛汽車開始，至今汽車在人類文明中已經(jīng)擁有130余年歷史，伴隨著科技的不斷進(jìn)步，汽車由最初的煤氣發(fā)動機(jī)驅(qū)動到汽油柴油驅(qū)動到新型能源驅(qū)動，不斷朝著科技含量更高，能耗更低的方向發(fā)展。在汽車自動駕駛方面，人類也從未停止過探索。2014年9月，美國谷歌公司研究的自動駕駛汽車被加利福尼亞州法案許可，獲準(zhǔn)自2015年始可以上路行駛，自動駕駛汽車從此邁開了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的腳步。本文在對汽車發(fā)展歷程探索研究的基礎(chǔ)上，注重探討未來汽車自動駕駛的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：自動駕駛；汽車；發(fā)展

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0221-02

未來世界發(fā)展的方向必然是智能化，自動駕駛汽車是順應(yīng)時(shí)代潮流的產(chǎn)物，隨著自動駕駛汽車的不斷增多，社會交通也將朝著智能交通的方向轉(zhuǎn)變。美國IEEE協(xié)會預(yù)測，至2040年全球范圍內(nèi)75%的新款汽車都將具備自動駕駛功能。之所以會如此預(yù)測，是因?yàn)樽詣玉{駛擁有多項(xiàng)人工駕駛無法比擬的優(yōu)勢功能，如按照既定路線行走，避免交通擁堵；減少駕駛?cè)藛T的駕駛壓力；提升安全性等。另外，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的快速融合發(fā)展，必然導(dǎo)致自動駕駛行業(yè)的快速發(fā)展。同時(shí)自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展還將帶動智能制造、信息技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 自動駕駛發(fā)展技術(shù)趨勢

多個(gè)汽車廠商都在自動駕駛領(lǐng)域積極發(fā)展各自的核心技術(shù)，日產(chǎn)開設(shè)日產(chǎn)硅谷研究中心，開展汽車自動駕駛與通信技術(shù)方面的研究；德國奔馳、大眾、博世等汽車公司均投入巨資研發(fā)復(fù)雜環(huán)境下的自動駕駛技術(shù)；沃爾沃一直致力于自動駕駛研發(fā)，計(jì)劃未來旗下全系車型搭載其“自動駕駛系統(tǒng)”。在激光雷達(dá)技術(shù)方面有西門子、海拉和谷歌等；在電子地圖技術(shù)方面有谷歌、TomTom、微軟、諾基亞和蘋果等。以下是對全球自動駕駛技術(shù)發(fā)展的綜合分析。

一是定位與導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展為自動駕駛奠定基礎(chǔ)。汽車實(shí)現(xiàn)自動駕駛需要依賴衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位服務(wù)，當(dāng)前世界上的五大衛(wèi)星定位系統(tǒng)分別是美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)（GNSS）、歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GSNS）和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（COMPASS）。五大成熟的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)可在太空對地提供厘米級精準(zhǔn)定位，為汽車在復(fù)雜路況環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自動駕駛提供技術(shù)支撐。

二是環(huán)境感知技術(shù)多頭并舉。環(huán)境感知技術(shù)是借助高科技手段以視覺或非視覺手段幫助汽車感知環(huán)境路況，駕駛狀態(tài)、行駛路徑等從而實(shí)現(xiàn)按照乘客指令安全行駛的目的。視覺手段指的是視覺傳感技術(shù)，非視覺手段指的是激光傳感、通訊傳感、融合傳感與微波傳感技術(shù)，不同技術(shù)有不同的特點(diǎn)，各有優(yōu)劣。隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，人們專注于研發(fā)多種傳感技術(shù)融合的新型傳感裝置，目的在于將不同傳感技術(shù)優(yōu)勢融合，以達(dá)最佳傳感效果。目前部分汽車廠商開始研究雷達(dá)傳感與光學(xué)傳感融合的技術(shù)，并結(jié)合車輛往技術(shù)實(shí)現(xiàn)多車信息協(xié)同共享。

三是輔助駕駛技術(shù)是自動駕駛商業(yè)化的切入口。輔助駕駛技術(shù)主要包括視覺改善、狀態(tài)監(jiān)測與操控避險(xiǎn)三類。實(shí)現(xiàn)輔助駕駛需借助雷達(dá)、加速傳感器、壓力傳感器、超聲波和攝像頭等實(shí)現(xiàn)對道路環(huán)境、駕駛?cè)藛T狀態(tài)和突發(fā)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警，根據(jù)實(shí)際駕駛情況在適當(dāng)時(shí)間做出緊急措施，確保駕駛安全。倒車輔助、夜視系統(tǒng)、緊急避裝、車道偏離報(bào)警系統(tǒng)等輔助駕駛系統(tǒng)已經(jīng)在汽車制造領(lǐng)域普遍應(yīng)用，并得到了駕駛?cè)藛T的廣泛認(rèn)可。隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展及人們對自動駕駛更高的要求，有專家預(yù)測，2017年以后自動駕駛汽車市場規(guī)模將以每年35%的速度快速擴(kuò)張。

四是處理器與操作系統(tǒng)是未來競爭的關(guān)鍵。與其它智能終端相似，高性能處理器與操作系統(tǒng)必定是未來企業(yè)乃至國家獲取市場競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。在處理器方面，自動駕駛汽車需要復(fù)雜的機(jī)器視覺引擎、強(qiáng)大的圖像處理器（GPU）與中央處理器（CPU）。英偉達(dá)公司（NVIDIA）發(fā)布了最新的適用于智能手機(jī)、平板電腦和自動駕駛汽車的移動處理器Tegra K1，并提供編程工具，幫助汽車廠商開發(fā)多種應(yīng)用。目前全球有400多萬輛汽車內(nèi)置了Tegra系列芯片。在操作系統(tǒng)方面，由于其是系統(tǒng)集成與接口標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵，也是用戶主要入口，因此成為各大企業(yè)競爭的焦點(diǎn)。

2 自動駕駛發(fā)展的影響

（1）汽車產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)不同，對資金和技術(shù)實(shí)力要求很高，新加入者因?yàn)椴痪邆渑c行業(yè)巨頭匹敵的實(shí)力，往往難以在激烈的競爭中求得生存。汽車電子化的到來或?qū)⒏淖冞@種產(chǎn)業(yè)格局，因?yàn)槠囯娮踊瘯r(shí)代，汽車產(chǎn)業(yè)競爭更看重技術(shù)實(shí)力而非資金實(shí)力。傳統(tǒng)汽車屬于工業(yè)產(chǎn)品，傳統(tǒng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)在長久發(fā)展中積累更多的經(jīng)驗(yàn)是機(jī)械制造方面的，隨著汽車電子化時(shí)代的到來，電子行業(yè)逐步涉足汽車業(yè)發(fā)展，使得汽車由單純的工業(yè)產(chǎn)品逐步變?yōu)橹悄芑a(chǎn)品，汽車產(chǎn)業(yè)格局也悄然發(fā)生變化。美國最大的軟件公司谷歌近年來一直致力于將其主打產(chǎn)品安卓系統(tǒng)與現(xiàn)代汽車制造產(chǎn)業(yè)相融合，聯(lián)合奧迪、本田、現(xiàn)代等諸多汽車制造公司組建“開放汽車聯(lián)盟”，期望以安卓系統(tǒng)為載體，打造現(xiàn)代化路況平臺。蘋果公司也積極研發(fā)車載IOS系統(tǒng)。科技公司與汽車制造公司的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手一方面將推動汽車產(chǎn)業(yè)智能化的進(jìn)程，加速自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；另一方面將擴(kuò)大科技公司的業(yè)務(wù)范圍，擴(kuò)大其利潤空間。在未來的發(fā)展中，以科技企業(yè)為主導(dǎo)的現(xiàn)代汽車制造產(chǎn)業(yè)必將引起傳統(tǒng)企業(yè)制造業(yè)的大變革，汽車制造產(chǎn)業(yè)在信息化技術(shù)下不斷突破與創(chuàng)新將成為一種長久發(fā)展的新常態(tài)。

（2）交通運(yùn)輸行業(yè)將產(chǎn)生的變化。自動駕駛技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用后，受到最直接影響的行業(yè)便是交通運(yùn)輸業(yè)。根據(jù)現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得知，自動駕駛技術(shù)與智能交通管理相結(jié)合，對于改善道路擁堵有關(guān)鍵性作用，同時(shí)還可以大大降低交通事故發(fā)生率，提高通行安全性和通行質(zhì)量。自動駕駛汽車根據(jù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)導(dǎo)航，選擇最佳路線行進(jìn)，可節(jié)約駕駛時(shí)間降低能耗，改善空氣污染，改善當(dāng)前困擾人們出行的交通擁堵、環(huán)境污染等諸多問題。自動駕駛技術(shù)應(yīng)用后，從事交通運(yùn)輸?shù)乃緳C(jī)可以最大程度減輕駕駛壓力，避免出現(xiàn)疲勞駕駛現(xiàn)象，提高運(yùn)輸效率和運(yùn)輸安全性。對于世界上一些勞動力短缺的國家而言，自動駕駛汽車可有效解決司機(jī)不足的局面，同時(shí)還可減少因雇傭司機(jī)而產(chǎn)生的人力成本。對于快遞行業(yè)而言，自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用可為快速員創(chuàng)造更多時(shí)間和空間處理快遞單、撥打客戶電話等其他業(yè)務(wù)工作，提升送貨效率?？傊詣玉{駛技術(shù)的應(yīng)用將對整個(gè)運(yùn)輸業(yè)產(chǎn)生積極的影響，帶動行業(yè)快速發(fā)展。

（3）將司機(jī)用車方式將產(chǎn)生的變化。自動駕駛應(yīng)有后最直接受益的群體是司機(jī)們，司機(jī)無需按照傳統(tǒng)的方式全部時(shí)間都將自己牢牢釘在駕駛位上，而是可以自由在車內(nèi)活動，做一些其他工作甚至是娛樂活動。用車群體也將進(jìn)一步擴(kuò)大，如老人、兒童等不具備駕駛技能的人，也可以通過輕松乘坐自動駕駛汽車，通過語音指揮的方式讓汽車帶領(lǐng)自己到達(dá)目的地。對于掌握一定駕駛技術(shù)，但駕駛經(jīng)驗(yàn)不足的人來說，自動駕駛可以輔助其更安全順利的駕駛汽車。自動駕駛汽車不論在內(nèi)部構(gòu)造上，還是在拓展功能上都比傳統(tǒng)汽車有了更大的提升。結(jié)合WIFI技術(shù)發(fā)展，未來自動駕駛汽車還能為人類提供全路段的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，汽車可以帶給人類的便利將超出人類想象。

3 無人駕駛汽車的發(fā)展方向分析

無人駕駛汽車的研究方向可以分為高速公路環(huán)境、城市環(huán)境、特殊環(huán)境三種，三者之間相互重疊而各自又有不同的技術(shù)側(cè)重點(diǎn)。

（1）當(dāng)行駛在高速公路環(huán)境下，系統(tǒng)會智能的將使用環(huán)境限定為具有道路標(biāo)志良好的高速公路上，并自動完成檢測道路標(biāo)志線，跟蹤標(biāo)志線行駛，對道路中的車輛和路標(biāo)進(jìn)行識別一系列安全檢測，在保證絕對安全的情況下，汽車進(jìn)入高速公路后實(shí)現(xiàn)全自動無人駕駛。自動駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用將增添汽車駕駛的趣味性，提高人們的工作效率和生活品質(zhì)。

（2）在城市環(huán)境下，無人駕駛相對于高速環(huán)境下車輛行駛速度比較慢，因此在這種環(huán)境下的無人駕駛汽車更安全可靠，在一定程度上能夠解決城市區(qū)域的交通問題，特別是在大型的公共場所如機(jī)場、公園、校園，在這些地方無人駕駛車的速度較慢，路程比較近。但是，城市環(huán)境相對比較復(fù)雜，對感知和控制的算法提出了更嚴(yán)格的要求，所以在城市環(huán)境下無人駕駛汽車的行駛是一個(gè)很大的難題，這將成為下一階段研究重點(diǎn)。

（3）在特殊環(huán)境下，尤其是駕駛系統(tǒng)在軍事中的應(yīng)用，國家一直都很重視這方面的發(fā)展。但是關(guān)鍵技術(shù)與其他兩種環(huán)境一樣，感知和控制的要求更加嚴(yán)格，但是在性能要求上的側(cè)重點(diǎn)不同。在特殊環(huán)境下使用時(shí)著重考慮的是在惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性，這也是在未來推廣應(yīng)用需重點(diǎn)解決的問題。

4 結(jié)語

無人駕駛汽車是未來汽車發(fā)展的主流方向，它的應(yīng)用會降低道路上汽車的行駛速度，能大大減少交通事故的發(fā)生，同時(shí)也能舒緩當(dāng)前交通擁擠的狀況，使交通系統(tǒng)安全可靠。無人駕駛汽車從根本上改變了傳統(tǒng)車輛的控制方式，最大化的提高交通系統(tǒng)的效率。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，自動駕駛系統(tǒng)的研究充滿生機(jī)，無人駕駛汽車將會廣泛的運(yùn)用到實(shí)際生活中，為人們的生活增添光彩。

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