自動駕駛綜述

杜明宇

摘 要：本文首先回顧了自動駕駛汽車的歷史，并對比了國內外自動駕駛汽車的發展程度；然后介紹了自動駕駛汽車的功能與意義，進一步分析了自動駕駛汽車的工作原理及其組成；最后總結討論了自動駕駛的發展前景與現階段存在的問題。

關鍵詞：自動駕駛；車聯網；計算機系統；智能化

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0215-02

自動駕駛的概念由美國工業設計師諾曼貝爾格迪斯（Norman Bel Geddes，1893～1958）在1939年提出，然后美國、英國等國家先后開始進行自動駕駛實驗[1]。

互聯網企業龍頭-谷歌首先提出并倡導了自動駕駛技術的研究，代表了目前自動駕駛的最高水平。谷歌從2009年起開始了自動駕駛技術的研發，2011年10月，谷歌在內華達州和加州的莫哈韋沙漠進行自動駕駛的測試，并在2012年4月宣布自動駕駛汽車已經開了20萬公里且已經申請和獲得了多項相關專利。目前正在測試的汽車已累計行駛超過160萬千米。這些自動駕駛的原型汽車包括了23輛在雷克薩斯品牌汽車的基礎上改造的自動駕駛汽車和30輛谷歌自主研發的自動駕駛汽車[2]。

而在國內，2014年4月，百度公司正式開啟了自動駕駛研究項目。百度所研發的自動駕駛汽車已經可以實現在環路、城市路及高速公路的混合路況下完成自動駕駛。百度使AI與互聯網成為自動駕駛技術的核心。并且在2017年12月2號，國內首輛自動駕駛客運巴士正式在深圳進行試運行。

我國快速發展的科技水平將為自動駕駛汽車的研究提供一個更加光明的未來。現在我們應該切實結合互聯網技術的發展，在汽車智能化的核心領域進一步展開深入的研究，為今后的發展及應用奠定堅實的基礎[3]。

1 自動駕駛汽車的意義

自動駕駛汽車是一種智能化交通工具，主要靠車內的計算機系統實現自動駕駛，代替人類完成一系列的駕駛行為[4]。成熟的自動駕駛技術無疑會給我們的出行和生活帶來更多便利，且社會也迫切需求一種安全可靠的交通工具。

因此，自動駕駛汽車的意義主要有以下幾點：

（1）自動駕駛技術的應用與推廣可使高效率的出行成為可能，躲避交通擁堵。（2）自動駕駛汽車可以推動太陽能、風能、潮汐能等清潔、新型能源的高效獲取技術的發展，極大程度的緩解能源短缺問題。（3）谷歌公司提出的車聯網可以在大數據和云計算的分析和處理下提出現存問題的解決方案，推動汽車行業、交通行業的發展。（4）自動駕駛汽車甚至可以優化我們的生活環境，推動國家的生態建設，改善空氣質量，讓霧霾不再籠罩在天空。

2 自動駕駛汽車的組成與工作原理

2.1 自動駕駛汽車的結構組成

自動駕駛汽車一般由激光雷達、前置紅外攝像頭、激光定位儀、車道引導、車輛編碼器、GPS與主控電腦組成。

激光雷達檢測到物體，就會報警，類似于倒車雷達。前置紅外攝像頭可以感知周圍的環境，并將信號以照片的形式顯示在屏幕上。激光定位儀可以測量車與車，或車與其他物體之間的距離，車道引導可以防止汽車行駛出車道線，車輛編碼器能自動調節汽車的行駛速度。GPS可以幫助汽車識別出路上的小細節，如信號燈、十字路口等。主控電腦則負責儲存并處理各個傳感器傳輸的數據并給出下一步的指示，就像人體的大腦，主控電腦是自動駕駛汽車的“大腦”。

2.2 自動駕駛汽車的工作原理

自動駕駛汽車的主要工作原理一般可分為行為決策以及環境感知兩部分。

行為決策包括車輛控制和路徑兩部分。車輛控制會控制車輛按照規劃的路徑行進[5]；有關路徑規劃部分是根據傳感器感知的信息、車輛的任務信息，對車輛的路徑進行詳細規劃。

環境感知包括車輛定位、車輛位姿態感知和車輛周圍環境感知三部分。車輛定位主要利用GPS來確定自動駕駛車輛的位置信息；車輛位姿感知主要用一些傳感器進行速度、加速度、傾角、位置等信息的測量；車輛周圍環境感知通過測距傳感器，主要利用光學手段感知車輛周圍的環境，并構建車輛周圍的環境模型[5]。

在谷歌研發的自動駕駛汽車中，他通過使用雷達、紅外照相機，以及激光定位器來了解周圍的交通狀況，并通過GPS全球定位系統對前方的道路進行導航。最后，這些采集到的數據會傳到主控電腦中進行分析并給出優化方案（如圖1）。

3 自動駕駛汽車的發展前景與問題

3.1 自動駕駛汽車的發展前景

谷歌提倡發展的新一代智能交通系統，就可以稱為車聯網。車聯網將現代通信技術、傳感技術、云技術與大數據、智能終端等高新技術應用在交通道路管理上（見圖2），實現人、車、路三者全面、安全的信息共享，并且極大程度地減少交通擁堵，使人們更加和諧、節能、舒心的出行，建立起不堵不撞的安全、和諧的新一代智能交通系統。

車，是移動的，少不了定位系統，于是車載導航產生了。前些年，導航地圖更新可謂是一個一本萬利的產業，但隨著科技的進步，導航地圖已可以不付費更新，各大巨頭公司發現賺不到錢了，于是開始拓展車聯網產業。可以說，車聯網是時代發展的必然，衛星導航公司紛紛轉型發展車聯網，現在世界的大舞臺上，衛星導航已成配角，主角已變為互聯網與智能化。車聯網帶來的利潤與便利極大，因此互聯網、汽車制造等各大公司爭先恐后的發展車聯網，包括蘋果、BAT、谷歌等。

3.2 自動駕駛汽車的問題

3.2.1 安全問題

2009年到2015年的6年時間內，在谷歌自動駕駛汽車的測試中，汽車自動行駛了274公里，共發生了11次事故，其中包括7次追尾事故和4次側面刮蹭，沒有造成人員死亡。這些事故都是其他車輛駕駛員操作不當撞上了谷歌試驗車。（如表1）

2016年5月7日，在美國佛羅里達州，一名司機在啟用特斯拉自動駕駛模式時發生事故并當場死亡。因此，依靠自動駕駛技術完全避免事故的發生目前還待改進和發展。

3.2.2 倫理問題

自動駕駛汽車在面對倫理問題時（如電車難題等經典的倫理問題）。面對一個胖子與五個瘦子，應該撞向哪個？對于人來說，這種情況很難選擇，那么對于自動駕駛汽車，也依然如此。人是非理性的，但機器是絕對理性的，不應犯錯的。若自動駕駛技術被應用，車內人員、行人的安全等問題，該如何解決？這類問題應該由誰來決策？后果由誰來承擔？

自動駕駛技術的發展是不可阻擋的，需要戰勝的，更多是法律與人性上的難題，而不是技術方面的問題。

4 結語

本文回顧了自動駕駛汽車的歷史，對比了國內外自動駕駛汽車的發展程度；介紹了自動駕駛汽車的意義，分析了自動駕駛汽車的工作原理及其組成；總結了自動駕駛的發展前景與現階段存在的問題。并得到以下結論：

（1）自動駕駛技術可以改變我們的出行方式，為我們的生活提供極大的便利，推動各大產業的發展，提高國家GDP，同時影響城市規劃與布局，甚至還可以改善我們的生活環境，利于生態建設。（2）如今各大社會人士對自動駕駛技術的認知與態度不同，客觀上技術問題也很大，自動駕駛技術的發展受到了一定的阻礙。目前尚還沒有一家公司完善自動駕駛技術并大量應用。（3）自動駕駛技術的發展不可阻擋，它正在快速地走進我們的生活、影響我們的生活。隨著自動駕駛技術的不斷完善，自動駕駛汽車走進尋常百姓家已成為一種趨勢。

參考文獻

[1]王芳，陳超，黃見曦.無人駕駛汽車研究綜述[J].中國水運：下半月[J].2016年，12：126-128.

[2]王欽普，趙佳，趙浩.無人駕駛汽車發展面臨的挑戰與建議[J].客車技術與研究，2016，38（6）：2-6.

[3]丁紅杰，康軍標，歐陽勁志，魏楓，楊輝.智能無人駕駛汽車概述[J].第十三屆河南省靜陣工程科技學術研討會，2016，4-7.

[4]馬飛躍，王曉年.無人駕駛汽車環境感知與導航定位技術應用綜述[J].汽車電器，2015，（2）：1-5.

[5]趙陽.無人駕駛汽車：新的交通安全問題解決途徑[J].大觀周刊，2011，（14）：146-146.