關(guān)于自動駕駛發(fā)展以及構(gòu)成的探究

韋忠志

貴港市江南中學 廣西貴港市 537100

1 引言

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

2 自動駕駛的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 自動駕駛的發(fā)展情況

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

自動駕駛共有6個級別，L0級是完全由駕駛員進行駕駛操作；L1級別是指特定情況下汽車能輔助駕駛員完成某些駕駛?cè)蝿眨坏搅薒2級別，自動駕駛能完成某些駕駛?cè)蝿眨{駛員需要時刻監(jiān)視周圍環(huán)境的變化，遇到危險情況隨時準備接管，這是目前許多自動駕駛汽車都已做到的自動駕駛技術(shù)；L3級別，駕駛員幾乎不用時刻準備接管，汽車可以獨立完成全部動作；L4和L5級別是完全自動駕駛技術(shù)，汽車已經(jīng)完全不用駕駛員的操控，區(qū)別在于L4級別只有在高速公路等特定條件下才可完全獨立，而L5級別則在任何條件下都成立。

自動駕駛作為AI應用中備受關(guān)注的熱點，現(xiàn)階段，自動駕駛技術(shù)發(fā)展也如火如荼。隨著深度學習，人工智能算法的進步，無人駕駛越來越趨向?qū)嵱没⑸虡I(yè)化。

2.2 自動駕駛的投入情況

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

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

2.3 自動駕駛的技術(shù)水平

國內(nèi)早期在自動駕駛領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)都有足夠強的研發(fā)實力和技術(shù)實力，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“阿波羅計劃”，搭建了一套完整的自動駕駛系統(tǒng)。國外在自動駕駛方面領先的有美國的特斯拉和谷歌，特斯拉的Autopilot被認定為屬于自動駕駛L3級別的范疇，即有條件的自動化，在一定的環(huán)境中有自動駕駛的能力，但遇到緊急情況時，還需要司機進行監(jiān)管。

3 自動駕駛汽車的特點與功能

3.1 自動駕駛汽車的特點

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

（2）便利性：自動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航到達目的地。

（3）智能化：當選定目的地后，自動駕駛汽車會利用導航系統(tǒng)規(guī)劃最佳路線，到達目的地，汽車會選定停車位后自動停車。

3.2 自動駕駛汽車的功能

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

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

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

4 自動駕駛汽車的組成

4.1 中央處理器

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

當周圍有車輛等障礙物時，中央處理器先處理收集到的信息，并執(zhí)行相應動作。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混合輸入電腦，并轉(zhuǎn)換成電腦可識別的數(shù)字數(shù)據(jù)，儲存于電腦中。通過視頻采集器，自動駕駛汽車可以獲取周圍的視頻信息。如駕駛員要停車時，視頻采集器會采集停車環(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)行停車動作。

4.3 雷達傳感器

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

5 自動駕駛的技術(shù)情況和存在問題

5.1 自動駕駛基本情況

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

（2）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷促進自動駕駛技術(shù)：一方面，在人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)領域的先天技術(shù)優(yōu)勢，能夠快速應用到自動駕駛中，促進技術(shù)升級；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，促進自動駕駛的快速推廣與創(chuàng)新應用[3]。

5.2 自動駕駛存在的問題

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

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

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

6 結(jié)語

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