自動駕駛汽車的概況與發(fā)展

摘要：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，汽車智能化也進(jìn)一步提升。而隨著人工智能、傳感器等技術(shù)的發(fā)展，自動駕駛汽車也成為了各大公司致力于研究與應(yīng)用的方向。本文首先介紹了自動駕駛汽車的概念與原理，其次舉例介紹了三個公司對于自動駕駛汽車的研究現(xiàn)狀，最后探討了自動駕駛汽車的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：自動駕駛；智能化；概念與原理

1 緒論

隨著計算機應(yīng)用與控制技術(shù)的發(fā)展，越來越多的計算機技術(shù)應(yīng)用到了汽車上，因此，汽車的智能化程度也得到很大提高。同時，隨著經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和生活水平的提高，汽車的保有量也急劇增加，也由此帶來了交通擁堵、事故頻發(fā)等問題。雖然科技人員已經(jīng)開發(fā)出較為成熟的汽車安全系統(tǒng)，用來輔助駕駛員控制汽車，避免出現(xiàn)一些問題和危險，但這些技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以解決問題。近年來，由于人工智能、深度學(xué)習(xí)、視覺計算、物聯(lián)網(wǎng)、雷達(dá)技術(shù)等方面的快速發(fā)展，自動駕駛技術(shù)逐漸成為各大汽車與互聯(lián)網(wǎng)公司研究的熱點。隨著研究的深入，自動駕駛汽車的量產(chǎn)也是可期的。

2 自動駕駛汽車概念與原理

自動駕駛汽車又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車等等，是通過傳感器識別，再經(jīng)過電腦系統(tǒng)進(jìn)行計算，然后做出決策來移動汽車，從而實現(xiàn)無人駕駛功能的一種智能汽車。自動駕駛指的是汽車在某些具有關(guān)鍵性的控制功能上（如剎車、油門或轉(zhuǎn)向），無需駕駛員進(jìn)行操作便可以直接自動的完成反應(yīng)動作，對汽車進(jìn)行控制。

自動駕駛汽車的主要技術(shù)可以分為環(huán)境感知，行為決策，路徑規(guī)劃和運動控制這四個部分。

環(huán)境感知即通過安裝在汽車上的各種傳感器和雷達(dá)，對于汽車周圍的環(huán)境信息進(jìn)行獲取，這是實現(xiàn)自動駕駛汽車的前提。對環(huán)境的感知又分為對車輛、行人、道路邊界、交通指示標(biāo)志等不同目標(biāo)的感知。因為單個傳感器對于環(huán)境的描述具有局限性，所以為了保證汽車能夠平穩(wěn)安全的行駛，需要將多個傳感器融合起來，對當(dāng)前環(huán)境做出較為全面、準(zhǔn)確的描述。

行為決策將前一步通過環(huán)境感知技術(shù)獲得的信息進(jìn)行判斷與計算。運用強化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能方面的算法，對信息進(jìn)行分析并建立適當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｐ?，通過模型計算，做出相應(yīng)的控制策略。例如在車距保持、障礙物警告功能中，需要通過當(dāng)前的環(huán)境情況，對未來一段時間內(nèi)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，從而做出正確的決策。

路徑規(guī)劃就是依靠環(huán)境感知的信息和車輛當(dāng)前位置的信息，按照一定的搜索算法，尋找一條可供車輛通過的路徑，從而實現(xiàn)車輛的自動導(dǎo)航。路徑規(guī)劃還分為總體規(guī)劃和局部規(guī)劃。總體規(guī)劃即在起點和目的地之前的很多條路線中尋找一條合適的路線，該功能與如今大多數(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的功能相似。局部規(guī)劃則根據(jù)車輛與其他車輛或障礙物之間的位置關(guān)系，尋找一條可供車輛通過的路徑。在這條路徑中可能完成超車、變道、剎車等多個動作。

運動控制是自動駕駛汽車的最后一個動作，控制汽車按照已經(jīng)規(guī)劃好的路徑進(jìn)行移動。在運動的過程中，一方面要控制汽車保持一定的前進(jìn)或后退的速度，另一方面還要配合轉(zhuǎn)向操作對汽車進(jìn)行移動，從而使汽車保持在規(guī)劃好的路徑上。

3 自動駕駛汽車的現(xiàn)狀

3.1 谷歌

在自動駕駛汽車這一領(lǐng)域，谷歌公司無疑是其中的佼佼者。谷歌公司2010年在其官方博客中宣布，正在開發(fā)自動駕駛汽車，其目標(biāo)是通過改變汽車的基本使用方式，協(xié)助駕駛員避免交通事故，將人們從大量駕車時間中解放出來，并減少碳排放。經(jīng)過了近八年的研發(fā)、實驗，谷歌公司所研究的汽車已經(jīng)在公路上自動行駛400萬英里，并申請和獲得了多項專利。最近，谷歌的自動駕駛部門Waymo宣布，他們的汽車已實現(xiàn)全自動。與此同時，該公司還計劃在亞利桑那州推出一自動駕駛汽車的叫車服務(wù)。

谷歌自動駕駛汽車示意圖

3.2 百度

百度公司也是自動駕駛汽車的追趕者，百度研發(fā)自動駕駛汽車起初進(jìn)行封閉性的嘗試，初步了解汽車的性能。然后進(jìn)行了算法的構(gòu)建與調(diào)試，在低速狀態(tài)下進(jìn)行了半封閉測試。最后，在北京的高速公路上做了測試，從百度大廈出發(fā)最后按原路線返回。在這一路中，多次實現(xiàn)了變道、超車、調(diào)頭等復(fù)雜動作，并實現(xiàn)了不同道路場景的切換，完成了進(jìn)入高速和離開高速的動作。在百度世界大會主題演講上，百度總裁李彥宏再次提起了百度的自動駕駛汽車，并表示自動駕駛汽車將在2020年進(jìn)行量程上市。

3.3 寶馬

今年7月，寶馬與英特爾、Mobileye公司舉行了聯(lián)合發(fā)布會，表示將在自動駕駛汽車領(lǐng)域進(jìn)行深度合作，共同研發(fā)“完全無人駕駛汽車”。寶馬集團將負(fù)責(zé)駕駛控制和動、整體安全的評估以及整體組件集成、原型車生產(chǎn)等部分。英特爾公司則提高高性能的計算能力，為路徑規(guī)劃、建模決策等部分提高平臺。Mobileye公司則貢獻(xiàn)了其專有的高性能計算機視覺處理器，并結(jié)合英特爾的計算平臺，加入到汽車中。此外，Mobileye公司還將與寶馬公司進(jìn)行合作，共同研究多傳感器的融合技術(shù)，以便于更為準(zhǔn)確的收集車輛周圍環(huán)境的信息，從而建立更為精確的模型。三家公司計劃在未來幾年陸續(xù)發(fā)布硬件樣品和軟件更新，并計劃于2021年進(jìn)行展示。

4 自動駕駛汽車的發(fā)展趨勢

自動駕駛是未來數(shù)十年內(nèi)的一種發(fā)展趨勢，這一觀點幾乎獲得所有公司的一致認(rèn)同。無論是以奔馳、寶馬為代表的傳統(tǒng)汽車廠商，還是以谷歌、百度為代表科技廠商，都在自動駕駛技術(shù)這一領(lǐng)域進(jìn)行深度的研究。雖然在研發(fā)和實驗的過程中出現(xiàn)了車輛事故等問題，雖然自動駕駛汽車仍存在著一定的倫理問題。但隨著技術(shù)的發(fā)展，車輛智能化的提升，完全量產(chǎn)的自動駕駛汽車的出現(xiàn)只是時間的問題。而隨著自動駕駛汽車進(jìn)入人們的生活，它為人們提供了新服務(wù)，解決了困擾當(dāng)今城市的遺留問題。這一切，會讓我們重新思考它的社會與倫理問題。在經(jīng)過實際生活的檢驗與優(yōu)化之后，自動駕駛汽車將會在人們地日常生活中更加普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳慧，徐建波.智能汽車技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中國集成電路，2014，23（11）：6470.

作者簡介：許子明（1997），男，漢族，河南人，本科。