汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)研究

余阿東，陳睿煒

（信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機(jī)電工程學(xué)院，河南 信陽 464000）

汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)研究

余阿東，陳睿煒

（信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機(jī)電工程學(xué)院，河南 信陽 464000）

自動(dòng)駕駛汽車是一種通過電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人駕駛的智能汽車，它的行駛模式可以更加節(jié)能高效，可以為國家節(jié)省數(shù)千億人民幣的交通事故成本、交通擁堵成本以及運(yùn)輸過程中以人力提高生產(chǎn)力的成本。然而由于傳感器的可靠性，系統(tǒng)漏洞等原因，現(xiàn)在使用的自動(dòng)駕駛技術(shù)并不那么安全。針對(duì)上述內(nèi)容從提高自動(dòng)駕駛的可靠性方面，重點(diǎn)對(duì)汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、人工智能、高精度地圖、關(guān)鍵傳感器、交通基礎(chǔ)設(shè)施等方面進(jìn)行研究。

自動(dòng)駕駛汽車；節(jié)能高效；傳感器；人工智能；網(wǎng)絡(luò)化；高精度地圖

CLC NO.:U471.23Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-124-02

引言

自動(dòng)駕駛汽車是一種通過電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人駕駛的智能汽車，它依靠人工智能、視覺計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動(dòng)的操作下，自動(dòng)安全地操作機(jī)動(dòng)車輛。然而由于傳感器的可靠性，系統(tǒng)漏洞等原因，現(xiàn)在使用的自動(dòng)駕駛技術(shù)并不那么安全，如最近的特斯拉自動(dòng)駕駛致死事件，就是因?yàn)橄到y(tǒng)未識(shí)別出危險(xiǎn)而造成的。針對(duì)上述內(nèi)容從提高自動(dòng)駕駛的可靠性等方面，重點(diǎn)對(duì)汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、人工智能、高精度地圖、關(guān)鍵傳感器、交通基礎(chǔ)設(shè)施等方面進(jìn)行研究。

1、汽車自動(dòng)駕駛的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)研究

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是汽車自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵。能夠把所有的實(shí)時(shí)路況和每輛車的實(shí)時(shí)位置信息都記錄在網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)統(tǒng)籌每輛車的行駛，為每輛車安排合理路線，避免擁堵和交通事故的發(fā)生，能夠很大程度上提高自動(dòng)駕駛的可靠性。只是將汽車和路況信息納入車聯(lián)網(wǎng)還不夠，同時(shí)應(yīng)該將個(gè)人信息也納入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。讓每一部手機(jī)都裝上車聯(lián)網(wǎng)軟件，將每一個(gè)人的位置信息都記錄于網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以記錄行人的位置移動(dòng)，從而分析出行人的行走習(xí)慣，對(duì)汽車撞到行人的可能性做出評(píng)估，當(dāng)汽車可能撞到行人時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)汽車駕駛員和行人都發(fā)出警報(bào)，然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)汽車進(jìn)行減速或者強(qiáng)制停車的處理。在遇到行人較多的時(shí)候，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)會(huì)讓汽車低速通過，同時(shí)又會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)給行人發(fā)出提示。車聯(lián)網(wǎng)還能在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行自我完善更新，使用時(shí)間越長，對(duì)交通安全的貢獻(xiàn)就越大。

2、汽車自動(dòng)駕駛的人工智能技術(shù)研究

就自動(dòng)駕駛汽車而言，人工智能技術(shù)在語音、手勢(shì)識(shí)別，眼球追蹤，駕駛員監(jiān)控和自然語言交互等功能的實(shí)現(xiàn)上將扮演主要角色；自動(dòng)駕駛汽車要實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境或不斷變化的街道中駕駛，需要有很好的感知及決策能力，而這本身就具有不確定性。這種不確定性主要依靠人工智能技術(shù)的深度學(xué)習(xí)來解決。讓系統(tǒng)通過實(shí)例學(xué)習(xí)，自主學(xué)會(huì)如何對(duì)一個(gè)輸入做出正確的響應(yīng)。自動(dòng)駕駛汽車可以通過三種方式檢測(cè)動(dòng)態(tài)對(duì)象，包括相機(jī)、激光掃描儀和雷達(dá)。在這三種方式中，相機(jī)是最便宜的，但在過去，將圖像轉(zhuǎn)化為檢測(cè)對(duì)象很困難，所以這也是使用率最低的方式。而通過深度學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車?yán)斫夂褪褂眠@些圖像的能力顯著提高。同時(shí)多任務(wù)深度學(xué)習(xí)使得自動(dòng)駕駛技術(shù)取得更進(jìn)一步進(jìn)展。多任務(wù)深度學(xué)習(xí)是指同時(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)去識(shí)別車道標(biāo)志線、汽車以及行人，其訓(xùn)練結(jié)果優(yōu)于這三個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立執(zhí)行，這是因?yàn)樵趩我痪W(wǎng)絡(luò)中，信息可以被共享?，F(xiàn)在，深度學(xué)習(xí)只是剛開始在無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域中嶄露頭角。但正如它對(duì)圖片搜索和語音識(shí)別的突破性貢獻(xiàn)一樣，深度學(xué)習(xí)可能會(huì)改變自動(dòng)駕駛技術(shù)的未來。汽車人工智能技術(shù)可以辨別出不止一個(gè)物體。它看到的是一個(gè)模式以及該物體周圍的所有事物。舉例來說，它能夠識(shí)別出一個(gè)正在過馬路的物體是人，而且他正在低頭玩手機(jī)。毫無疑問，無人駕駛汽車肯定是未來汽車演化的重要方向，而人工智能在其中又將扮演不可或缺的角色。那時(shí)候，汽車不僅僅是交通工具，它還是懂你的貼心機(jī)器人，為出行提供各種方便和樂趣。

3、汽車自動(dòng)駕駛的高精度地圖技術(shù)研究

高精度地圖能夠承載更多的路況信息，因此對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)而言，其可以提前獲知相關(guān)信息，相比雷達(dá)、攝像頭之于自動(dòng)駕駛汽車就像眼睛而言，高精度地圖帶給自動(dòng)駕駛汽車的就像是對(duì)前方的記憶。完全自動(dòng)駕駛階段地圖精度則需要達(dá)到10至20厘米的精度。自動(dòng)駕駛技術(shù)對(duì)于地圖更新速度的需求必須是秒級(jí)的，只有這樣車輛才能夠具有等同于人類，甚至是超越人類的判斷時(shí)間，因此地圖資源的更新會(huì)通過云技術(shù)在線升級(jí)，當(dāng)然這就會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求。另一方面，自動(dòng)駕駛技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展，處理器與系統(tǒng)判斷邏輯能夠達(dá)到高度智能化，超越人類反應(yīng)速度與判斷能力時(shí)，高精度地圖還是否有必要配備或許將成為全新的問題。從現(xiàn)階段看，對(duì)于自動(dòng)駕駛而言，沒有了高精度地圖的輔助其充其量只能是半成品，主要依靠各類傳感器對(duì)路面進(jìn)行監(jiān)測(cè)的自動(dòng)駕駛試驗(yàn)車一旦遇到天氣出現(xiàn)問題，無異于盲人摸象。因此，其勢(shì)必需要另外一種輔助信息獲知手段，高精度地圖便是其中重要一環(huán)。

4、汽車自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵傳感器技術(shù)研究

雷達(dá)就是汽車的“耳朵”，是發(fā)展半自動(dòng)駕駛乃至自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)。當(dāng)汽車升級(jí)到自動(dòng)駕駛階段時(shí)，僅僅對(duì)目標(biāo)檢測(cè)是不夠的，還要對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知。激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。激光雷達(dá)系統(tǒng)使用的是旋轉(zhuǎn)激光束。激光雷達(dá)的工作原理是通過發(fā)射和接收激光束來實(shí)現(xiàn)的。在其內(nèi)部，每一組組件都包含一個(gè)發(fā)射單元與接收單元。激光雷達(dá)在進(jìn)行3D 掃描過程中，除了對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)外，還可以對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知。比如，感知路上有坑、紅綠燈等。當(dāng)前，激光雷達(dá)系統(tǒng)在感知方面比較成功，但在預(yù)測(cè)方面能力比較弱，發(fā)展自動(dòng)駕駛，預(yù)測(cè)能力是關(guān)鍵一環(huán)，有待突破，同時(shí)要在可靠性方面下足功夫。然后是價(jià)格方面，六十四線雷達(dá)的價(jià)格高達(dá)60萬元人民幣左右，所以發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)降低價(jià)格是未來工作的重點(diǎn)。

5、汽車自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)研究

具有反思能力的道路基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)自動(dòng)駕駛汽車至關(guān)重要。智能、互聯(lián)的道路基礎(chǔ)設(shè)施不再是簡單地將信號(hào)燈，路牌或交通指示簡單放置在路面上，而是要對(duì)人們現(xiàn)有的交通模式、工作職責(zé)等進(jìn)行修改，智能道路是一個(gè)為汽車與交通信息之間提供互動(dòng)平臺(tái)的全新系統(tǒng)，通過基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的交通基礎(chǔ)設(shè)施，例如GPS差分基站、LTE-V2X通訊基站、DSRC和LTE-V2X路側(cè)單元、智能紅綠燈和各類攝像頭，以及能夠?qū)崿F(xiàn)北斗系統(tǒng)的厘米級(jí)定位和WiFi的全覆蓋，為裝載車載通信設(shè)備的車輛提供車速引導(dǎo)、闖紅燈預(yù)警、車輛避撞、行人避撞等多種應(yīng)用服務(wù)。

6、結(jié)論

自動(dòng)駕駛汽車對(duì)社會(huì)、駕駛員和行人均有益處。通過對(duì)自動(dòng)駕駛汽車的車聯(lián)網(wǎng)、人工智能、高清地圖、關(guān)鍵傳感器以及智能交通設(shè)施的進(jìn)一步研究，未來自動(dòng)駕駛汽車的交通事故發(fā)生率幾乎可以下降至零。自動(dòng)駕駛汽車的行駛模式可以更加節(jié)能高效，可以為國家節(jié)省數(shù)千億美元的交通事故成本、交通擁堵成本以及運(yùn)輸過程中以人力提高生產(chǎn)力的成本。

[1]趙炯,王偉.基于傳感器融合技術(shù)的電動(dòng)汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開發(fā)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2013（9）43-46.

[2]李升波,徐少兵,王文軍，成波.汽車經(jīng)濟(jì)性駕駛技術(shù)及應(yīng)用概述[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2014（2）121-131.

Research on Auto Driving Technology

Yu Adong, Chen Ruiwei
( College of automotive and electrical engineering, Xinyang Vocational and Technical College, Henan Xinyang 464000 )

An automatic driving car is a kind of intelligent vehicle which can be realized by computer system, Its driving mode can be more energy efficient, can save thousands of billion yuan of traffic accident costs for the country, traffic congestion costs and the cost of manpower in the process of transportation.However, due to the reliability of the sensor, system vulnerabilities and other reasons, the use of automatic driving technology is not so safe.In view of the above content from improving the reliability of automatic driving, focusing on the auto driving technology of the network, artificial intelligence, high precision map, key sensors, transportation infrastructure and other aspects of research.

automatic driving vehicle; energy saving and high efficiency; sensor; artificial intelligence; network; high precision map

U471.23

A

1671-7988 (2017)02-124-02

余阿東（1982-），男，碩士研究生，講師，就職于信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機(jī)電工程學(xué)院。主要從事汽車技術(shù)及汽車零部件加工機(jī)床的研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.042