人工智能在自動駕駛汽車中的應(yīng)用研究

饒柏清

摘 要：如今以人工智能和大數(shù)據(jù)為首的新的技術(shù)蓬勃發(fā)展，汽車領(lǐng)域的智能發(fā)展趨勢也不例外。自動駕駛汽車又稱為無人駕駛汽車，是一種通過電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人駕駛的智能汽車。如今，車輛自動駕駛技術(shù)研究不斷深入，技術(shù)方面的許多問題都要涉及到人工智能技術(shù)。本文分析了有關(guān)車輛自動駕駛技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，同時也介紹了人工智能在汽車自動駕駛系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：人工智能;汽車自動駕駛系統(tǒng)

汽車自動駕駛技術(shù)包括視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器以及激光測距器來判斷周圍的交通狀況，并且通過一個智能系統(tǒng)對汽車發(fā)出各種指令。這些指令是通過數(shù)據(jù)中心來實(shí)現(xiàn)的。所以必須要把人工智能應(yīng)用到汽車的自動駕駛技術(shù)之中。

1 車輛自動駕駛技術(shù)現(xiàn)狀

自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機(jī)動車輛。從國內(nèi)來看，2013年就開始著手研究，到2019年由百度和一汽聯(lián)手打造的中國首批量產(chǎn)L4級自動駕駛乘用車——紅旗EV，獲得5張北京市自動駕駛道路測試牌照。現(xiàn)在，許多企業(yè)加入到了對這項(xiàng)技術(shù)的研究，該技術(shù)在未來具有廣闊的發(fā)展前景。在自動駕駛技術(shù)不斷成熟以及安全運(yùn)用到汽車以后，專家們還會致力于將該技術(shù)應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域，例如飛機(jī)和潛艇的駕駛等。同時，伴隨著自動駕駛的汽車開始投入到市場與道理，可想而知會存在著許多潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)以及不可預(yù)測性，嚴(yán)重的話可能會導(dǎo)致交通事故，危害到人們的生命安全。

自動駕駛汽車集傳感、智能、大數(shù)據(jù)分析等各項(xiàng)科技為一體，根據(jù)各種傳感器、采集設(shè)備等感應(yīng)信息。采集路況信息、地圖信息，然后通過智能計(jì)算機(jī)的計(jì)算與分析，將指令發(fā)給自動行駛的操作決策系統(tǒng)，再通過車輛控制系統(tǒng)操作汽車等，這其中各項(xiàng)技術(shù)都不斷成熟，是能夠確保車輛行駛過程的穩(wěn)定和安全的。

2019年，國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)正式揭牌，百度、海良科技、深蘭科技等企業(yè)獲得全球首張自動駕駛車輛商用拍照。表明我國自動駕駛汽車還是取得了一些研究成果的。與國外的研究相比較，國內(nèi)的研究主體主要是汽車生產(chǎn)企業(yè)與高校，在研究試驗(yàn)的階段花費(fèi)了不少的人力、財(cái)力資源，這些研究的成果，也為車輛企業(yè)的自動駕駛提供了有力的技術(shù)支持。

2 人工智能在汽車自動駕駛系統(tǒng)中的運(yùn)用

2.1 人工智能在自動駕駛凸顯識別、感知中的運(yùn)用

無人駕駛汽車必須要通過傳感網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行感知與判斷。現(xiàn)在有著越來越多種類的傳感器，其性能也不斷增高，準(zhǔn)確性也在增加。這都成為了推動汽車無人駕駛不斷成熟的助力。反過來說，無人駕駛汽車對傳感器的要求也不低，他們之間相互要求，使得自身技術(shù)成熟起來。無人駕駛中可以用到的傳感器有以下幾類。

（1）雷達(dá)傳感器。雷達(dá)傳感器被稱為自動駕駛的“耳朵”，可以感受到行人距離車輛的多少以及行人的速度，雷達(dá)傳感器類型豐富。其中，激光雷達(dá)可以探測的距離是最遠(yuǎn)的，也很準(zhǔn)確，但是材料比較昂貴。但是，超聲波雷達(dá)相對來說雖然成本比較低，但只能在速度小的時候發(fā)出碰撞的預(yù)警，并且探測距離相對較小;毫米波雷達(dá)具有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，穿透力強(qiáng)，不受氣候與時間的影響。

（2）視覺傳感器。在車輛中這種傳感器用于識別車道實(shí)虛線、車牌號等。主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，它可以使用激光掃描器、面陣CCD攝像機(jī)或者TV攝像機(jī)。視覺傳感器的精度不僅與分辨率有關(guān)，而且同被測物體的檢測距離有關(guān)。被測物體距離越遠(yuǎn)，其絕對的位置精度越差。

（3）車身傳感器。主要是車輛本身的相關(guān)結(jié)構(gòu)，通過車輛的網(wǎng)絡(luò)接口來獲得相應(yīng)的信息，例如行車速度以及當(dāng)前的檔位。

2.2 人工智能在自動深度學(xué)習(xí)中的運(yùn)用

無人駕駛汽車是智能汽車的一種，車內(nèi)有以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能系統(tǒng)，這里的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并不是我們平時所使用的計(jì)算機(jī)，因?yàn)樵谲囕v駕駛過程中會出現(xiàn)很多特殊的情況，所以計(jì)算機(jī)指的是專門的工控機(jī)。這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊之間的相互通信，記錄行車過程，并且對信息進(jìn)行回收與處理。還另外包括有監(jiān)控的部分，該部分實(shí)時監(jiān)控車輛的各種狀態(tài)，如果出現(xiàn)任何意外，就會進(jìn)行報(bào)警，以便人們可以及時解決問題。

這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還必須具備學(xué)習(xí)的功能。無人駕駛技術(shù)能夠成功就必須要做到可以進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)是指通過多層處理，逐漸將初始的底層特征表征表示轉(zhuǎn)化為高層特征表示后，用簡單模型即可完成復(fù)雜的分類等學(xué)習(xí)任務(wù)。車輛系統(tǒng)通過深度學(xué)習(xí)可以做到識別路障等高級功能，從而保證車輛行駛過程中的安全，各種數(shù)據(jù)經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練后，汽車就會收到相關(guān)信息，車輛就是借助這樣的算法實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

我們要把深度學(xué)習(xí)的算法運(yùn)用起來要這樣做：（1）采集數(shù)據(jù)，預(yù)處理數(shù)據(jù)，再根據(jù)處理好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲訓(xùn)練的數(shù)據(jù);（2）輸入數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)第一層數(shù)據(jù)的監(jiān)督學(xué)習(xí);（3）歸納總結(jié)，對第一層數(shù)據(jù)做出分類的判斷;（4）及時調(diào)整，通過誤差分析，調(diào)整個節(jié)點(diǎn)的閾值，確保能夠準(zhǔn)確輸入第二層數(shù)據(jù);（5）實(shí)現(xiàn)循環(huán)，每次訓(xùn)練完一層以后，不斷地向更高一層進(jìn)行輸入與訓(xùn)練;（6）判斷總結(jié)，最后都完成以后，通過監(jiān)督的方式對結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

2.3 自動駕駛信息共享中的人工智能

（1）車和車之間的信息共享是依靠無線網(wǎng)絡(luò)的。在路上行駛時，其中的一輛汽車會將自己的位置信息共享給在一條道路上的其他汽車，這時其他汽車自動駕駛系統(tǒng)會接收并且進(jìn)行調(diào)整。

（2）路況感應(yīng)系統(tǒng)。在行駛過程中汽車會根據(jù)攝像機(jī)、雷達(dá)等捕捉到的信息，查看路況信息，并根據(jù)路況信息與行車環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

（3）自動變速。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)地形出現(xiàn)變化時，就會自動變速，當(dāng)路況恢復(fù)正常時，又會變回原來的速度。

3 汽車駕駛技術(shù)人工智能化符合時代發(fā)展需要

3.1 互聯(lián)網(wǎng)與人工智能汽車

車輛從互聯(lián)網(wǎng)上得到信息，并將該信息發(fā)送到控制中心，從而實(shí)現(xiàn)汽車的自動化與智能化。例如：智能技術(shù)能夠給駕駛?cè)藥砜萍几校囕v也會根據(jù)客戶要求進(jìn)行個性化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)體驗(yàn)感。從發(fā)展趨勢上來看，互聯(lián)網(wǎng)+汽車的模式很有發(fā)展前景。可以預(yù)見的是，汽車企業(yè)更加注重研究智能領(lǐng)域，多多合作互聯(lián)網(wǎng)公司，多多開發(fā)出各種適用的系統(tǒng)。

3.2 人工智能在汽車生活中的應(yīng)用

汽車中有車道保持系統(tǒng)、自動停車系統(tǒng)和制動輔助系統(tǒng)。我們可以從這幾個系統(tǒng)討論智能汽車的實(shí)用性。車道保持系統(tǒng)，就是利用攝像機(jī)識別車道的標(biāo)志線，當(dāng)行駛中的車輛接近實(shí)線或駛偏車道時，系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)的提示。車道保持系統(tǒng)可以在好的公路或鄉(xiāng)村公路上實(shí)現(xiàn)，這時該系統(tǒng)識別車道兩側(cè)的環(huán)境特征，并保持正常的駕駛。自動泊車系統(tǒng)是通過安裝在汽車周圍的雷達(dá)測量和傳感系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的駐車技術(shù)。雷達(dá)的探頭能夠探測汽車與周圍障礙物的距離和方位，通過智能系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，并且自動進(jìn)行換檔，通過機(jī)械手自動調(diào)整方向盤，來進(jìn)行泊車。這種自動泊車可以幫助駕駛員將車子安全地停在指定空間內(nèi)，省時。制動輔助系統(tǒng)是由電子和力操作系統(tǒng)組成的，計(jì)算機(jī)通過觀察駕駛員的動作，在駕駛員進(jìn)行緊急制動時加大力的大小來減小距離。

3.3 個性化市場需求

近年來，汽車智能工業(yè)領(lǐng)域取得了一些不錯地成就。智能制造能夠滿足人們的期待與要求，但是還是不夠智能。在很多用戶調(diào)查中，我們發(fā)現(xiàn)客戶對智能化的期望更高。所以，企業(yè)開始探索有關(guān)創(chuàng)新的個性化，如：汽車外觀上的私人定制，智能汽車系統(tǒng)的個性化等。具體發(fā)展來說可以改變車內(nèi)空氣的流動，可以減小車內(nèi)的噪音，還能夠改善車內(nèi)的照明，這樣司機(jī)會有全新的駕駛感。這種舒適的駕駛環(huán)境和符合個人性格的設(shè)計(jì)，會增加人機(jī)交互技術(shù)的推廣，還會使得駕駛?cè)藛T心情愉悅，有好的體驗(yàn)感。在發(fā)生特殊情況時，智能系統(tǒng)會提醒和糾正錯誤，確保駕駛?cè)藛T的安全。

4 無人駕駛技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)及展望

我們還是可以發(fā)現(xiàn)無人駕駛汽車的發(fā)展還存在一些問題：（1）法律保障還不夠完善;（2）車型品牌眾多，各個企業(yè)之間難以有共同的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏行業(yè)的規(guī)范設(shè)計(jì);（3）道路環(huán)境的整體狀況以及個人信息的安全性得不到保證;（4）研發(fā)的成本比較高。

另外，一旦在行駛過程中，車載計(jì)算機(jī)出現(xiàn)程度混亂、黑客入侵等電腦問題，系統(tǒng)會出現(xiàn)問題無法自救，車輛安全就會受到威脅，這也是真正投入市場之前必須要解決的。

雖然，汽車的無人駕駛技術(shù)還存在或多或少的問題，真正做到無人駕駛還需要時間，但是我們有理由相信隨著學(xué)習(xí)算法以及智能制造等各項(xiàng)研究的不斷進(jìn)步，在不久的將來，無人駕駛肯定會大放異彩，真正上路。

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