關(guān)于自動(dòng)駕駛發(fā)展以及構(gòu)成的探究

韋忠志

貴港市江南中學(xué) 廣西貴港市 537100

1 引言

近幾年，自動(dòng)駕駛技術(shù)在生活中越來越普及，自動(dòng)駕駛汽車，是一種通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的汽車，又稱電腦駕駛汽車或輪式移動(dòng)機(jī)器人。其融和個(gè)性需求，給人全新的體驗(yàn)，具有安全、舒適、智能、便利等特點(diǎn)。與人工駕駛汽車不同之處在于自動(dòng)駕駛可以通過電腦來實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的控制，就目前來看，自動(dòng)駕駛更能滿足現(xiàn)代人的追求，在近幾年呈現(xiàn)實(shí)用化的趨勢(shì)。在2020年，自動(dòng)駕駛汽車將全面投放市場(chǎng)，預(yù)計(jì)在2025年前后，我國(guó)新生產(chǎn)汽車中配備有輔助或半自動(dòng)駕駛技術(shù)的比例將達(dá)到）30%，到2030）年，完全自動(dòng)駕駛車輛的占有率將接近10%[1]。

2 自動(dòng)駕駛的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 自動(dòng)駕駛的發(fā)展情況

自動(dòng)駕駛，在20世紀(jì)已有數(shù)十年的歷史，但自動(dòng)駕駛行業(yè)在當(dāng)時(shí)還沒有受到廣泛關(guān)注。1999年，美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)研制的無(wú)人駕駛汽車Naclab-V完成了第一次無(wú)人駕駛試驗(yàn)，許多為無(wú)人車開放道路實(shí)驗(yàn)的法律法規(guī)也相繼出臺(tái)。經(jīng)過開發(fā)研制，自動(dòng)駕駛在后續(xù)幾年被推廣，2009年，自動(dòng)駕駛汽車的雛形圖片被曝光，自動(dòng)駕駛開始受到關(guān)注。

自動(dòng)駕駛共有6個(gè)級(jí)別，L0級(jí)是完全由駕駛員進(jìn)行駕駛操作；L1級(jí)別是指特定情況下汽車能輔助駕駛員完成某些駕駛?cè)蝿?wù)；到了L2級(jí)別，自動(dòng)駕駛能完成某些駕駛?cè)蝿?wù)，但駕駛員需要時(shí)刻監(jiān)視周圍環(huán)境的變化，遇到危險(xiǎn)情況隨時(shí)準(zhǔn)備接管，這是目前許多自動(dòng)駕駛汽車都已做到的自動(dòng)駕駛技術(shù)；L3級(jí)別，駕駛員幾乎不用時(shí)刻準(zhǔn)備接管，汽車可以獨(dú)立完成全部動(dòng)作；L4和L5級(jí)別是完全自動(dòng)駕駛技術(shù)，汽車已經(jīng)完全不用駕駛員的操控，區(qū)別在于L4級(jí)別只有在高速公路等特定條件下才可完全獨(dú)立，而L5級(jí)別則在任何條件下都成立。

自動(dòng)駕駛作為AI應(yīng)用中備受關(guān)注的熱點(diǎn)，現(xiàn)階段，自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展也如火如荼。隨著深度學(xué)習(xí)，人工智能算法的進(jìn)步，無(wú)人駕駛越來越趨向?qū)嵱没?、商業(yè)化。

2.2 自動(dòng)駕駛的投入情況

近三年全球自動(dòng)駕駛發(fā)生160筆投資，總額達(dá)到800億美元，不管是商業(yè)巨頭，還是一些老型的汽車廠商，都在自動(dòng)駕駛方面砸入巨額。自動(dòng)駕駛的交易涉及汽車系統(tǒng)的各個(gè)層面，包括汽車制造原料的制造商，傳感器和其他制導(dǎo)系統(tǒng)。

在我國(guó)，自動(dòng)駕駛已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。2018年3月，上海正式發(fā)放了全國(guó)首批智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測(cè)試號(hào)牌，意味著自動(dòng)駕駛汽車可在上海合法上路，我國(guó)無(wú)人駕駛行業(yè)，又邁出一大步。同時(shí)，日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家都以頒布相關(guān)法規(guī)的形式允許自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)的相關(guān)企業(yè)在可控的條件下進(jìn)入公共道路進(jìn)行測(cè)試[2]。

2.3 自動(dòng)駕駛的技術(shù)水平

國(guó)內(nèi)早期在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域開始探索的主要是百度、騰訊、阿里、華為等一些互聯(lián)網(wǎng)巨頭，這些企業(yè)都有足夠強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力和技術(shù)實(shí)力，其中，技術(shù)水平發(fā)展最好的還是百度。百度早在2013年就開始起步，直到2017年4月，百度宣布了“阿波羅計(jì)劃”，搭建了一套完整的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。國(guó)外在自動(dòng)駕駛方面領(lǐng)先的有美國(guó)的特斯拉和谷歌，特斯拉的Autopilot被認(rèn)定為屬于自動(dòng)駕駛L3級(jí)別的范疇，即有條件的自動(dòng)化，在一定的環(huán)境中有自動(dòng)駕駛的能力，但遇到緊急情況時(shí)，還需要司機(jī)進(jìn)行監(jiān)管。

3 自動(dòng)駕駛汽車的特點(diǎn)與功能

3.1 自動(dòng)駕駛汽車的特點(diǎn)

（1）安全性：通過數(shù)字化、信息化的智能運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)駕駛能精確感應(yīng)周圍的事物并及時(shí)做出反應(yīng)，發(fā)生安全事故的概率大大降低。自動(dòng)駕駛汽車可以檢測(cè)人類的狀況，當(dāng)人類疲勞駕駛時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車就會(huì)自動(dòng)接替人類的駕駛，避免發(fā)生事故。

（2）便利性：自動(dòng)駕駛汽車解放了人類的雙手，不需要駕駛員控制，汽車便能通過自身導(dǎo)航到達(dá)目的地。

（3）智能化：當(dāng)選定目的地后，自動(dòng)駕駛汽車會(huì)利用導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)劃最佳路線，到達(dá)目的地，汽車會(huì)選定停車位后自動(dòng)停車。

3.2 自動(dòng)駕駛汽車的功能

（1）代替駕駛員進(jìn)行駕駛，汽車上的人只需要選定目的地，就可以完全讓自動(dòng)駕駛汽車自動(dòng)駕駛，與普通汽車相比更便利。

（2）規(guī)劃最優(yōu)路線，利用導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行路線規(guī)劃，可以有效避免交通擁堵或路線過長(zhǎng)的問題，以最快最安全的方式到達(dá)目的地。

（3）自動(dòng)駕駛汽車能分析駕駛員及乘客的狀態(tài)：當(dāng)駕駛員疲勞駕駛、酒駕時(shí)，汽車會(huì)先警告駕駛員，接著接替駕駛員進(jìn)行自動(dòng)駕駛。如乘客把手和頭伸到窗外，車載電腦會(huì)提醒乘客，汽車內(nèi)乘載過多，汽車會(huì)發(fā)出超載提醒，防止意外事故的發(fā)生。

4 自動(dòng)駕駛汽車的組成

4.1 中央處理器

中央處理器包括運(yùn)算器、控制部件和寄存器等，是整個(gè)自動(dòng)駕駛汽車的核心組成部分，對(duì)收集到的各種信息進(jìn)行匯總與處理，包括信息的輸入，信息處理與信息的輸出。在自動(dòng)駕駛汽車中，中央處理器顯得極為重要，為了對(duì)周圍環(huán)境及時(shí)地做出反應(yīng)，中央處理器要求靈敏度極高，毫秒級(jí)的誤差都可能出現(xiàn)安全事故。同時(shí)，周圍環(huán)境的正確判斷，對(duì)中央處理器的精確度有很高的要求。

當(dāng)周圍有車輛等障礙物時(shí)，中央處理器先處理收集到的信息，并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。若是遇到交通燈，根據(jù)視頻采集器收集的信息，中央處理器判斷能否通行。

4.2 視頻采集器

視頻采集器是將收集到的視頻信號(hào)混合輸入電腦，并轉(zhuǎn)換成電腦可識(shí)別的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，儲(chǔ)存于電腦中。通過視頻采集器，自動(dòng)駕駛汽車可以獲取周圍的視頻信息。如駕駛員要停車時(shí)，視頻采集器會(huì)采集停車環(huán)境，停放位置及行人的狀態(tài)等信息，傳遞給中央處理器，確保周圍環(huán)境安全后，汽車執(zhí)行停車動(dòng)作。

4.3 雷達(dá)傳感器

雷達(dá)傳感器是一種用于測(cè)量距離的儀器，通過測(cè)量參數(shù)距離，利用發(fā)射頻率與時(shí)間的相關(guān)函數(shù)，得到平均值，根據(jù)計(jì)算公式可以得到與物體間的距離。雷達(dá)傳感器通過測(cè)定車輛之間、車輛與行人之間的距離，作為輸入信息，傳遞給中央處理器，判斷是否需要?jiǎng)x車、加速等動(dòng)作。

5 自動(dòng)駕駛的技術(shù)情況和存在問題

5.1 自動(dòng)駕駛基本情況

（1）如何改善精度：IMU是一種慣性測(cè)量手段，通過計(jì)算加速度和速度獲得準(zhǔn)確定位，這項(xiàng)技術(shù)的更新頻率較高，但是實(shí)時(shí)定位會(huì)存在誤差積累。相反，GPS的更新頻率較低，但在定位上基本不會(huì)出現(xiàn)誤差積累。另外再加路面基站也能夠增強(qiáng)信號(hào)，因此GPS+IMU+路面基站的組合完美的實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，可以為車輛提供準(zhǔn)確的定位。

（2）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)：一方面，在人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的先天技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠快速應(yīng)用到自動(dòng)駕駛中，促進(jìn)技術(shù)升級(jí)；另一方面，其能夠更加快速整合跨行業(yè)信息、金融、人才等資源，促進(jìn)自動(dòng)駕駛的快速推廣與創(chuàng)新應(yīng)用[3]。

5.2 自動(dòng)駕駛存在的問題

（1）自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)量的最大問題是成本，中央處理器的價(jià)格昂貴，而且在運(yùn)作后期會(huì)有損耗，維修起來有一大筆費(fèi)用。因此，自動(dòng)駕駛汽車在大眾中普及還需要考慮經(jīng)費(fèi)問題。

（2）當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車以100千米/時(shí)的速度高速行駛時(shí)，留給中央處理器處理數(shù)據(jù)的時(shí)間極短，這需要中央處理器有極高的性能，目前的激光雷達(dá)也尚無(wú)成熟的量產(chǎn)產(chǎn)品，這就會(huì)使自動(dòng)駕駛汽車不能在遇到危險(xiǎn)的情況下快速反應(yīng)，有造成事故的概率。

（3）隨著自動(dòng)駕駛汽車的上路普及，事故責(zé)任界定是重要課題，世界范圍內(nèi)既有法律對(duì)該問題均沒有明文規(guī)定[4]。想要自動(dòng)駕駛汽車真正在路上行駛，還要公安部、交通部等各個(gè)部門一致，不斷完善法律。

6 結(jié)語(yǔ)

雖然自動(dòng)駕駛面臨著很大挑戰(zhàn)，但是自動(dòng)駕駛行業(yè)的發(fā)展迅速。在國(guó)內(nèi)，武漢、上海等地已經(jīng)開放了自動(dòng)駕駛測(cè)試園區(qū)，自動(dòng)駕駛首先會(huì)在公園游樂場(chǎng)等地率先使用。在未來，自動(dòng)駕駛汽車可能擁有屬于自己的道路，在這條道路上自動(dòng)駕駛汽車可以自由行駛。自動(dòng)駕駛汽車的制作成本很高，但在越來越普及的形勢(shì)下，也會(huì)有越來越多普通家庭可以購(gòu)買。