無人駕駛汽車環(huán)境感知技術(shù)探索

伊憲超

摘 要：無人駕駛汽車技術(shù)就是系統(tǒng)通過感知汽車內(nèi)部與外部的環(huán)境信息，進(jìn)行自身位置確定，并且規(guī)劃目標(biāo)路線，控制汽車在系統(tǒng)設(shè)定的路線上進(jìn)行行駛并安全到達(dá)目的地。本文立足于當(dāng)前無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)展開探討，并對關(guān)于傳感器的研究進(jìn)行分析，希望有所借鑒和啟示。

關(guān)鍵詞：無人駕駛 汽車 環(huán)境感知技術(shù)

中圖分類號：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0126-02

科技的發(fā)展給人們打開了新世界的大門，使人們進(jìn)入以往見所未見的科技世界。人們對科技的探求從未停止過腳步，汽車的普及已經(jīng)為我國人民的生活提供了很大的便利，但是科研人員的最終目標(biāo)卻從未在此止步，科研人員對無人駕駛技術(shù)的探索欲望無與倫比的強烈。當(dāng)下科技人工智能這個主題已經(jīng)成為新時代科技發(fā)展的主要目標(biāo)，而無人駕駛汽車技術(shù)作為人工智能的分支，對科技的發(fā)展和科技的進(jìn)步都有很重要的意義，無人駕駛汽車通過汽車車身安裝的雷達(dá)系統(tǒng)或攝像頭模擬道路情況，將可能發(fā)生的危險傳遞給汽車的駕駛系統(tǒng)，并且在駕駛員無法做出反應(yīng)的時候智能化自我采取應(yīng)對措施，這對汽車駕駛的安全性又有舉足輕重的作用。

1 當(dāng)前無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國的無人駕駛汽車技術(shù)

我國在無人駕駛汽車技術(shù)研究的起步上相對于國外晚一些，國防科技大學(xué)、自動化研究所和哈爾濱工業(yè)大學(xué)三個單位在1980年組成研發(fā)機構(gòu)開始著手于“遙控駕駛的防核化偵查車”的研究，我國第一輛無人駕駛汽車在1985年由上述三家單位組成的機構(gòu)研制成功，取名“ATB-1”。

在我國，無人駕駛汽車技術(shù)最具權(quán)威同時也是研究水平最高的單位就是國防科技大學(xué)，在2002年研制出一輛名為“紅旗CA7460”的無人駕駛汽車，其時速可以高達(dá)100km/h并且在駕駛過程中可以自主檢測道路上障礙物并可以實現(xiàn)自主切換車道。而隨后清華大學(xué)在這個基礎(chǔ)上研究出最高時速同樣為100km/h，但是可以在高速和城區(qū)兩種駕駛環(huán)境下駕駛的無人駕駛汽車，時間是在2006年。

1.2 國外的無人駕駛汽車技術(shù)

在無人駕駛汽車技術(shù)領(lǐng)域中，較為發(fā)達(dá)的且研究力度較大的就是美國，早在1970年就開始致力于無人駕駛汽車技術(shù)的研究，無人駕駛技術(shù)更是被各個有能力的機構(gòu)、學(xué)校、單位進(jìn)行研究并投入了相當(dāng)大的資金，美國對無人駕駛汽車技術(shù)的重視，不斷的推動無人駕駛汽車技術(shù)的進(jìn)步，并且也取得了及其豐厚的研究成果[1]。

更為先進(jìn)的是在2014年人們真正見到可以在車輛即將發(fā)生碰撞事故時，駕駛員會收到系統(tǒng)提示，如若駕駛員來不及做出反應(yīng)將會采取自動停車的無人駕駛汽車，由著名汽車制造品牌寶馬在德國展示向世人。2018年在馬里蘭州哥倫比亞市的梅里威瑟區(qū)（Merriweather District）是霍華德·休斯公司發(fā)布了首款且唯一一款4級高度自動駕駛停車方案。停車時，將常規(guī)車輛轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人駕駛車輛，車輛可自行?？康街付ǖ耐＼囄?，利用自動駕駛控制原生平臺（native autonomous control platform），率先推出plug + play應(yīng)用，STEER利用現(xiàn)有的車載技術(shù)，不會導(dǎo)致系統(tǒng)超馳控制（override），STEER內(nèi)置了自動防故障裝置（故障安全技術(shù)，fail-safe technology）。

2 無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)

2.1 知名無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)

一直以來Google都以強大的搜索引擎形象在我國民眾心中扎根，當(dāng)其展示出自己的無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)時，不由得令人刮目相看。Google無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)是由安置于車頂?shù)募す饫走_(dá)來實現(xiàn)對車輛周邊以及道路信息的偵測，并且反饋給電腦系統(tǒng)形成三維地圖數(shù)據(jù)[2]。安置名為“毫米波雷達(dá)”的雷達(dá)，負(fù)責(zé)對車輛周圍的障礙物、道路實時情況以及激光雷達(dá)盲區(qū)進(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在激光雷達(dá)盲區(qū)的障礙物會立即報警。車窗處安裝有相機來對車輛的行駛車道進(jìn)行把控，如果出現(xiàn)偏離車道情況會立即進(jìn)行車輛預(yù)警，而且相機的紅外功能還能對夜間駕駛中的路面進(jìn)行偵測，并且將偵測結(jié)果以圖像形式顯示在儀表盤中，并將障礙物重點呈現(xiàn)。安裝的可見光攝像機對周圍路面進(jìn)行偵測并制成三維地圖。以上各個裝置搜集的信息都會整合并傳輸至Google數(shù)據(jù)庫，并對這些信息進(jìn)行處理。

3 環(huán)境感知系統(tǒng)實現(xiàn)汽車無人駕駛

要實現(xiàn)汽車的無人駕駛就需要無人駕駛汽車通過車身安裝的環(huán)境感知系統(tǒng)完成線路規(guī)劃使汽車達(dá)到預(yù)定目的。其工作原理就是通過在車身安裝環(huán)境安置系統(tǒng)，通過雷達(dá)或相機等進(jìn)行道路偵測，并根據(jù)獲取的道路、行人、車輛以及障礙物等信息來完成車輛的減速或轉(zhuǎn)向，讓車輛以安全可靠的駕駛方式在道路上行使。

4 環(huán)境感知技術(shù)未來發(fā)展方向

無人駕駛汽車中環(huán)境感知系統(tǒng)是無人駕駛汽車中最重要的構(gòu)成部分，環(huán)境感知系統(tǒng)對于汽車真正實現(xiàn)無人駕駛有著指導(dǎo)性的作用。在以后環(huán)境感知系統(tǒng)不僅僅只用于道路環(huán)境的偵測，會在此為基礎(chǔ)實現(xiàn)對汽車的操控，通過其根本的環(huán)境感知功能，對環(huán)境感知之后進(jìn)行系統(tǒng)判定，在駕駛員反應(yīng)不記得情況下自行采取措施，甚至實現(xiàn)自主駕駛；并且在夜晚或照明不足的環(huán)境下通過環(huán)境感知系統(tǒng)對周圍環(huán)境進(jìn)行感知為駕駛者呈現(xiàn)出清晰的環(huán)境路況圖。

5 關(guān)于傳感器的研究

5.1 視覺傳感器

在環(huán)境感知系統(tǒng)中視覺傳感器占據(jù)著非常重要的地位，對無人駕駛汽車來說就像人類的眼睛，它可以用與紅綠燈、路邊標(biāo)識、以及車輛行駛車道進(jìn)行偵測它具有可以量產(chǎn)所價格相對比較便宜等優(yōu)勢，又因為他體積比較小可以安裝在各個地方，還可以對顏色進(jìn)行識別。但是同樣也存在著缺陷，容易受到外界因素的干擾，天氣好的情況下，會因為所受到的陽光直射較為強烈而導(dǎo)致的反光，相機出現(xiàn)過度曝光現(xiàn)象；相反如果天氣條件不好，光線沒有這么強烈又會導(dǎo)致缺少曝光度，這樣的自身劣勢會影響到相機的正常工作，對最終的勘測結(jié)果造成影響[3]。

5.2 二維激光雷達(dá)與三維激光雷達(dá)

在二維激光雷達(dá)的使用過程中通常會與三維雷達(dá)進(jìn)行互相的配合，因為三維激光雷達(dá)大多被安置在車頂?shù)任恢幂^高的地方所以經(jīng)常出現(xiàn)檢測盲區(qū)，而二維激光雷達(dá)就是為了解決三維激光雷達(dá)在檢測中會出現(xiàn)的盲區(qū)，因此二維激光雷達(dá)通常會安裝在汽車周圍來對周圍路況以及道路狀況進(jìn)行檢測。而三維雷達(dá)是無人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)中最經(jīng)常用到的一種傳感器，通過將單線的激光組合而成，分辨率極高，可以充分抵抗外界因素干擾并可以將三維信息傳遞給駕駛系統(tǒng)。

5.3 無人駕駛汽車傳感器的工作原理

無人駕駛汽車在行駛的過程各個傳感器進(jìn)行緊密配合實現(xiàn)對無人技術(shù)汽車的控制。通過環(huán)境感知系統(tǒng)中的傳感器對道路情況進(jìn)行綜合分析，將信息傳達(dá)給汽車的駕駛系統(tǒng)，駕駛系統(tǒng)根據(jù)提前設(shè)定好的程序?qū)π畔⑦M(jìn)行分析，通過車身內(nèi)部的其他傳感器進(jìn)行車輛的轉(zhuǎn)彎以及加減速操作。

6 結(jié)語

無人駕駛汽車技術(shù)是未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢，而無人駕駛汽車中最核心的技術(shù)內(nèi)容就是環(huán)境感知技術(shù)，我們需要深入對這項基礎(chǔ)的研究，使無人駕駛汽車行業(yè)得到最大的發(fā)展助力，雖然時至今日還沒有百分百安全的真正無人駕駛汽車，但是相信隨著科技的進(jìn)步終有一天會實現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 無人駕駛車輛環(huán)境感知系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2016.

[2] 丁毅.淺析無人駕駛汽車環(huán)境感知技術(shù)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018（1）：218-219.

[3] 馬飛躍，王曉年.無人駕駛汽車環(huán)境感知與導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用綜述[J].汽車電器，2015（2）：1-5.