無人駕駛汽車安全行駛的三大系統(tǒng)

陳帥

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建廈門361023）

1 引言

隨著我國科技水平的不斷提升，我國對于汽車的研發(fā)工作也在不斷優(yōu)化，在這一基礎(chǔ)上，無人駕駛汽車被研發(fā)出來。該類無人駕駛汽車能夠很好地避免由于人為操作失誤造成的交通事故出現(xiàn)。據(jù)國家交通道路管理相關(guān)部門統(tǒng)計資料表明，我國在2016年一年的時間內(nèi)由于交通事故致死人數(shù)已經(jīng)高達25萬人。由此可見，機動車駕駛安全已經(jīng)成為交通管理過程中的重要問題?；诖耍槍o人駕駛汽車安全行駛的三大系統(tǒng)這一課題進行深入研究具有一定現(xiàn)實意義。

2 無人駕駛汽車概述

無人駕駛汽車是一種智能汽車，在專業(yè)領(lǐng)域中也被稱之為輪式智能移動機器人，該類科技產(chǎn)品能夠智能移動，主要是依靠汽車內(nèi)的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)的，依靠車內(nèi)安裝的計算機以及各項智能設(shè)備完成無人駕駛?cè)蝿?wù)[1]。自上世紀中后期開始，西方發(fā)達國家就開始針對無人駕駛汽車進行了深入的研究，并相繼獲得了突破性的進展。與國外相比，國內(nèi)對于該方面的研究起步時間比較短,截至今日，無人駕駛汽車在道路行駛的過程中主要包括存在安全穩(wěn)定性能高，能夠進行自動泊車的優(yōu)勢。近幾年來，隨著無人駕駛技術(shù)的不斷研發(fā)和革新，越來越多的國內(nèi)外汽車企業(yè)投入到該領(lǐng)域中，在這一基礎(chǔ)上，無人駕駛汽車得到了極大的發(fā)展，有望短時間內(nèi)實現(xiàn)道路汽車無人駕駛愿景。

3 無人駕駛技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題

目前時期，我國在無人駕駛技術(shù)的研發(fā)過程中，正面臨著該項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸時期，想要實現(xiàn)無人駕駛汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，就必須針對無人駕駛汽車上路后將會面臨的一系列問題進行深入的研究和分析。

3.1 技術(shù)問題

在技術(shù)問題中，雖然無人駕駛汽車能夠高效的規(guī)避由于人類視覺盲區(qū)導致的交通事故發(fā)生。但是，在諸如霧天、強光照射以及積雪等較為惡劣的天氣環(huán)境中，無人駕駛汽車內(nèi)部的環(huán)境感知系統(tǒng)會出現(xiàn)無法及時獲取道路運行信息的狀況，繼而降低道路感知系統(tǒng)的智能化[2]。與此同時，在比較復雜的道路行駛環(huán)境中，無人駕駛汽車無法感知交通指揮管理人員的手勢信號含義。例如在暴雨天氣中，交通出現(xiàn)極度擁堵時，交通指揮人員可能會做出與信號指示燈不同的通行信號，無人駕駛汽車無法識別交警等指揮人員的手勢寓意，而是依舊依靠對于交通信號燈信息的獲取行駛。

3.2 轉(zhuǎn)型問題

在無人駕駛技術(shù)應(yīng)用的過程中，想要全面實現(xiàn)無人駕駛汽車上路目標，首先需要考量的就是傳統(tǒng)汽車行駛與無人駕駛汽車行駛之間進行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)型期問題[3]。正常情況下，傳統(tǒng)駕駛汽車在道路上行駛時，全程需要人工控制，而無人駕駛汽車在行駛時人類完全可以解放雙手，但是對于行駛過程中的突發(fā)事件處理能力存在著一定的不足之處，亟待進行技術(shù)改進。

3.3 市場管理問題

在無人駕駛技術(shù)應(yīng)用市場中，由于該項技術(shù)的研發(fā)時間比較短，并且相對應(yīng)的應(yīng)用范圍目前也比較狹窄，所有我國目前并未針對該方面制定有效的市場監(jiān)督管理體制。換言之，一旦該種無人駕駛汽車上路后出現(xiàn)交通事故，對于責任的認定和保險的認定都是一項比較模糊的管理流程。與此同時，無人駕駛汽車的開發(fā)成本也比較高,無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化加工生產(chǎn)，相關(guān)的傳感器和軟件的更新都存在著較多的不足，需要相關(guān)專業(yè)人員進行更加深入的研發(fā)和探討。

4 無人駕駛汽車安全行駛的三大系統(tǒng)

4.1 行為決策系統(tǒng)

在無人駕駛汽車的安全管理過程中，行為行決策系統(tǒng)主要是指通過既定的網(wǎng)絡(luò)文件，使得無人駕駛汽車能夠有效獲取行駛周邊的交通環(huán)境和車身的運行情況，然后按照既定網(wǎng)絡(luò)文件的設(shè)計內(nèi)容嚴格遵守交通規(guī)則所做出的駕駛決策流程。通常情況下，無人駕駛汽車的行為決策系統(tǒng)中主要包含以下幾點內(nèi)容：

①駕駛行為規(guī)劃和駕駛周邊固定范圍內(nèi)的行駛道路選擇規(guī)劃，其也被稱之為運行軌跡規(guī)劃。在進行行駛軌跡規(guī)劃時，無人駕駛車輛中的智能系統(tǒng)會在行駛?cè)蝿?wù)設(shè)定之后將各任務(wù)走完的最佳路徑選擇出來，最大程度避免擁堵、維修路線，在這一基礎(chǔ)上，還會對行駛的時長、行駛的距離進行綜合考量，實現(xiàn)路徑選擇最優(yōu)化。此類選擇的前提均是嚴格遵守交通規(guī)則。

②全局路徑規(guī)劃，也被稱之為駕駛?cè)蝿?wù)規(guī)劃，在這一行為決策系統(tǒng)運行的過程中，主要的規(guī)劃內(nèi)容是指行駛路徑范圍的規(guī)劃。具體而言，當無人駕駛汽車在上路行駛時，全局規(guī)劃會為汽車的自主駕駛提供方向引導方面的行為決策方案，繼而通過GPS技術(shù)進行即將需要前進行駛的路段和途徑區(qū)域的規(guī)劃與順序排列。另一方面,行為規(guī)劃對于無人駕駛汽車的安全行駛也具有十分重要的決策作用。行為規(guī)劃的決策層級屬于第二層級，第一層級為全距路徑規(guī)劃，第三層級為局部路徑規(guī)劃，行為規(guī)劃起到的是承上啟下的作用。

4.2 運動控制系統(tǒng)

在運動控制系統(tǒng)中，其運行期間主要依據(jù)的是上述行為決策系統(tǒng)得出的行駛路徑規(guī)劃方案。換言之,運動控制系統(tǒng)的運行是為了保障行為決策系統(tǒng)得出的行駛方案能夠順利實施。具體分析，運動控制系統(tǒng)會專門針對無人駕駛汽車所處的行駛位置、行駛狀態(tài)、行駛速度進行綜合的數(shù)據(jù)分析，繼而進行智能控制汽車的油門、剎車、方向盤以及變速桿的運動控制，借以完成行為決策系統(tǒng)制定的行駛方案。為了能夠更加有效地進行無人駕駛汽車的油門部件、剎車部門、方向控制盤以及行駛速度變化桿的控制，需要進行控制反應(yīng)時間設(shè)置，此類設(shè)置可以通過底層控制器加裝和相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)共同合作配合完成控制操作。

4.3 環(huán)境感知系統(tǒng)

當人們在進行機動車駕駛時，為了能夠有效保障駕駛過程中的安全，首先需要根據(jù)行駛中的路線進行實時觀察和分析周邊行人和車輛的狀態(tài)，與此同時，還需要開展對于行駛路面、交通標志、標線以及信號燈的實時變化掌握工作。該類駕車行駛觀察行為被稱之為環(huán)境感知。在無人駕駛汽車進行駕駛時，汽車內(nèi)部的智能駕駛系統(tǒng)也需要針對汽車周邊的環(huán)境和交通指示變化運行環(huán)境感知系統(tǒng)，繼而將通過感知獲取的信息進行整理和決策，實現(xiàn)安全駕駛目標。在無人駕駛汽車安全行駛過程中，汽車內(nèi)部智能系統(tǒng)進行環(huán)境的感知時，主要是依賴于車內(nèi)配置的傳感器實現(xiàn)，傳感器的內(nèi)容主要包括前置、后置攝像頭、激光雷達、紅外攝像機、光電編碼器以及GPS技術(shù)等。在眾多的傳感器當中，進行獲取環(huán)境信息的設(shè)備主要是攝像頭、雷達以及紅外攝像機，而其他傳感器是為了獲取汽車自身的行駛狀態(tài)。

5 無人駕駛汽車安全行駛的發(fā)展前景

目前時期，雖然我國現(xiàn)有的無人駕駛汽車市場中存在著諸多的問題，但是不可否認的是，無人駕駛汽車的研發(fā)，對于汽車駕駛的安全性能提升具有十分重要的促進作用。另一方面,隨著國內(nèi)越來越多無人駕駛汽車實驗案例的成功，相關(guān)的技術(shù)研發(fā)水平也在不斷地提升，再加上法律法規(guī)的逐漸完善，相信無人駕駛汽車將會成為人類安全駕駛管理工作水平提升的重要推動力。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟的不斷提升，國民生活水平也在不斷上漲，對于美好生活的追求標準也越來越高。為了方便出行，越來越多的人自行購進了汽車等交通工具，在部分汽車中，已經(jīng)實現(xiàn)了自動泊車技術(shù)的應(yīng)用，這對于滿足國民行駛安全的需求具有重要的促進作用。通過對無人駕駛汽車安全行駛的三大系統(tǒng)的重難點分析，能夠發(fā)現(xiàn)，目前階段我國在該方面還存在著較多的不足之處，亟待后續(xù)進行研發(fā)和改進，期望文中的部分內(nèi)容能夠為后續(xù)關(guān)于本課題的研究提供參考。