無人駕駛汽車環境感知技術探索

伊憲超

摘 要：無人駕駛汽車技術就是系統通過感知汽車內部與外部的環境信息，進行自身位置確定，并且規劃目標路線，控制汽車在系統設定的路線上進行行駛并安全到達目的地。本文立足于當前無人駕駛汽車技術的發展現狀，對無人駕駛汽車環境感知系統展開探討，并對關于傳感器的研究進行分析，希望有所借鑒和啟示。

關鍵詞：無人駕駛 汽車 環境感知技術

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

科技的發展給人們打開了新世界的大門，使人們進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卻從未在此止步，科研人員對無人駕駛技術的探索欲望無與倫比的強烈。當下科技人工智能這個主題已經成為新時代科技發展的主要目標，而無人駕駛汽車技術作為人工智能的分支，對科技的發展和科技的進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系統或攝像頭模擬道路情況，將可能發生的危險傳遞給汽車的駕駛系統，并且在駕駛員無法做出反應的時候智能化自我采取應對措施，這對汽車駕駛的安全性又有舉足輕重的作用。

1 當前無人駕駛汽車技術的發展現狀

1.1 我國的無人駕駛汽車技術

我國在無人駕駛汽車技術研究的起步上相對于國外晚一些，國防科技大學、自動化研究所和哈爾濱工業大學三個單位在1980年組成研發機構開始著手于“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研制成功，取名“ATB-1”。

在我國，無人駕駛汽車技術最具權威同時也是研究水平最高的單位就是國防科技大學，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自主切換車道。而隨后清華大學在這個基礎上研究出最高時速同樣為100km/h，但是可以在高速和城區兩種駕駛環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

在無人駕駛汽車技術領域中，較為發達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的研究，無人駕駛技術更是被各個有能力的機構、學校、單位進行研究并投入了相當大的資金，美國對無人駕駛汽車技術的重視，不斷的推動無人駕駛汽車技術的進步，并且也取得了及其豐厚的研究成果[1]。

更為先進的是在2014年人們真正見到可以在車輛即將發生碰撞事故時，駕駛員會收到系統提示，如若駕駛員來不及做出反應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（Merriweather District）是霍華德·休斯公司發布了首款且唯一一款4級高度自動駕駛停車方案。停車時，將常規車輛轉變為無人駕駛車輛，車輛可自行停靠到指定的停車位，利用自動駕駛控制原生平臺（native autonomous control platform），率先推出plug + play應用，STEER利用現有的車載技術，不會導致系統超馳控制（override），STEER內置了自動防故障裝置（故障安全技術，fail-safe technology）。

2 無人駕駛汽車環境感知系統

2.1 知名無人駕駛汽車環境感知系統

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，當其展示出自己的無人駕駛汽車環境感知系統時，不由得令人刮目相看。Google無人駕駛汽車環境感知系統是由安置于車頂的激光雷達來實現對車輛周邊以及道路信息的偵測，并且反饋給電腦系統形成三維地圖數據[2]。安置名為“毫米波雷達”的雷達，負責對車輛周圍的障礙物、道路實時情況以及激光雷達盲區進行檢測，如果發現出現在激光雷達盲區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行把控，如果出現偏離車道情況會立即進行車輛預警，而且相機的紅外功能還能對夜間駕駛中的路面進行偵測，并且將偵測結果以圖像形式顯示在儀表盤中，并將障礙物重點呈現。安裝的可見光攝像機對周圍路面進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數據庫，并對這些信息進行處理。

3 環境感知系統實現汽車無人駕駛

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

4 環境感知技術未來發展方向

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

5 關于傳感器的研究

5.1 視覺傳感器

在環境感知系統中視覺傳感器占據著非常重要的地位，對無人駕駛汽車來說就像人類的眼睛，它可以用與紅綠燈、路邊標識、以及車輛行駛車道進行偵測它具有可以量產所價格相對比較便宜等優勢，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致的反光，相機出現過度曝光現象；相反如果天氣條件不好，光線沒有這么強烈又會導致缺少曝光度，這樣的自身劣勢會影響到相機的正常工作，對最終的勘測結果造成影響[3]。

5.2 二維激光雷達與三維激光雷達

在二維激光雷達的使用過程中通常會與三維雷達進行互相的配合，因為三維激光雷達大多被安置在車頂等位置較高的地方所以經常出現檢測盲區，而二維激光雷達就是為了解決三維激光雷達在檢測中會出現的盲區，因此二維激光雷達通常會安裝在汽車周圍來對周圍路況以及道路狀況進行檢測。而三維雷達是無人駕駛汽車環境感知系統中最經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。

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行緊密配合實現對無人技術汽車的控制。通過環境感知系統中的傳感器對道路情況進行綜合分析，將信息傳達給汽車的駕駛系統，駕駛系統根據提前設定好的程序對信息進行分析，通過車身內部的其他傳感器進行車輛的轉彎以及加減速操作。

6 結語

無人駕駛汽車技術是未來汽車行業的發展趨勢，而無人駕駛汽車中最核心的技術內容就是環境感知技術，我們需要深入對這項基礎的研究，使無人駕駛汽車行業得到最大的發展助力，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步終有一天會實現。

參考文獻

[1] 無人駕駛車輛環境感知系統關鍵技術研究[D].中國科學技術大學，2016.

[2] 丁毅.淺析無人駕駛汽車環境感知技術[J].數字技術與應用，2018（1）：218-219.

[3] 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.