無人駕駛汽車優缺點分析及創新優化方案

曹世龍 汪一帆 辛宇洋

摘 要：隨著計算機技術和傳感器的發展，越來越多的汽車開始應用無人駕駛技術，無人駕駛給汽車帶來了一些革命性的變化。無人駕駛會給人類帶來諸多便利，但同時由于技術水平的限制，無人駕駛也會存在許多問題，文章對無人駕駛汽車的優點和缺點進行了分析，并對無人駕駛汽車提出了創新優化方案。

關鍵詞：無人駕駛汽車;復合駕駛;語音感知系統;神經網絡

中圖分類號：U471.15 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-40-03

Analysis of the Advantages and Disadvantages of Driverless Cars andInnovative Optimization Solutions

Cao Shilong，?Wang Yifan，?Xin Yuyang

（?College of Mechanical and Electrical Engineering， Hebei Agricultural University， Hebei Baoding 071000?）

Abstract：?With the development of computer technology and sensors， more and more cars have begun to apply driverless technology， and driverless has brought some revolutionary changes to cars. Unmanned driving will bring many conveniences to human beings， but at the same time， there will be many problems with unmanned driving due to the limitation of technical level. This article analyzes the advantages and disadvantages of unmanned vehicles， and proposes innovations for unmanned vehicles. Optimization.

Keywords： Self-driving car; Compound driving; Speech perception system; Neural Networks

CLC NO.： U471.15 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）10-40-03

引言

對無人駕駛技術的研究可以追溯到上個世紀七十年代左右，最初興起于一些西方國家^[1]。現在，許多國家都開始研究無人駕駛技術。在國內，百度在無人駕駛領域的研究處于領先地位，百度研發的Apollo自動駕駛平臺也達到了世界領先水平^[2]。無人駕駛汽車的出現勢必會使未來的交通體系，以及人們的日常出行發生巨大的變化。從汽車的發展歷史來看，對無人駕駛技術的研究又是一次新的解放人類的技術革命。

1 無人駕駛汽車的優點

1.1 減少交通事故的發生，使交通更加有秩序

維護交通秩序，消除因駕駛員而造成的交通事故，是研究無人駕駛技術的出發點之一。無人駕駛汽車安裝有視覺傳感器、二維激光雷達、三維激光雷達等傳感器，并通過Boss、Junior、Talos、Google等環境感知系統感知外界環境^[3]。環境感知系統將外界環境的信號傳遞給下一個處理環境信號的單元，對外界環境信號進行處理的單元稱為決策系統。決策系統運用計算機神經網絡對環境信號進行處理。由于計算機的處理速度高于人腦的處理速度，所以無人駕駛汽車可以對行駛過程中的突發狀況進行快速處理，并且在很短的時間內做出正確的反應，從而避免了因為遇到緊急突發狀況駕駛員反應時間過長而出現的事故。由于通過傳感器感知外部環境并通過計算機進行決策，進而統一了所有車輛的行駛行為，避免了因不同駕駛員駕駛偏好或熟練程度不同所引起的堵車或者其他破壞交通秩序的現象。

1.2 為駕駛者節省時間，減少駕駛員的工作量

無人駕駛汽車在工作過程中可以擺脫或者減少對駕駛者的依賴，因此駕駛者可以在乘車過程中進行工作、娛樂、休息等，同時駕駛者還可以給無人駕駛汽車發布指令并讓其獨立完成，節省了駕駛員的時間，提高了工作效率。比如，駕駛者駕駛無人駕駛汽車抵達目的地后，可以利用車載或者手機上的操控功能對汽車發出自動尋找車位的指令，無人駕駛汽車可以自動尋找到車位并且完成停車，對汽車發出指令后駕駛者就可以開始做自己的事情，節約了尋找車位和停車的時間。當需要開車時，駕駛者可以通過手機對汽車發出指令，使汽車自動行駛到指定位置，節省了尋找車輛的時間。總之，無人駕駛汽車可以給駕駛者帶來許多便利，極大地方便了我們的生活。

2 無人駕駛汽車的缺點

2.1 無人駕駛汽車難以深度理解外界環境

無人駕駛汽車是通過人類編寫的神經網絡進行信息的處理，從現在的科技水平來看，神經網絡對信息的處理很難與經過了漫長進化的人腦相媲美。在駕駛過程中，人腦可以準確理解外界環境的變化。比如駕駛員可以根據前方車輛的行駛狀態判斷出前方車輛駕駛員的熟練程度，從而調整自己的跟車距離。駕駛員遇到大型載重貨車時通常會加速超車以避免跟其行駛。在遇到有人攔截車輛時，駕駛員可以根據攔截者的信息來合理決定是否停車。而對于上述情況，無人駕駛汽車很難通過現在的神經網絡進行正確的判斷從而做出合理的操作。同時，無人駕駛汽車在正確理解交警手勢方面還存在困難。

2.2 受惡略天氣和復雜路況的限制

在無人駕駛汽車的測試過程中，外部的環境條件是特定的，暴雨、大霧、大雪等惡略的天氣狀況會嚴重影響車載傳感器的正常工作^[4]。傳感器受到影響，車輛采集的外部環境信號就會不準確，環境感知系統傳遞給控制系統的信息也會不準確，進而影響車輛的決策，汽車無法在相應的情況下做出正確的行動。

2.3 無人駕駛汽車存在網絡安全問題

汽車在無人駕駛過程中可能會受到他人從網絡方面進行的攻擊，影響車輛的正常行駛和乘客的生命安全。無人駕駛汽車在定位，感知外界環境并通過神經網絡處理發出指令的過程中會與外界進行網絡互聯，在這一過程中外界人員可能會利用技術手段對車輛的信息進行劫持，甚至可能會遠程操控車輛的行駛，嚴重影響了車內人員的生命安全。

2.4 法律對無人駕駛汽車存在盲區

由于無人駕駛汽車不需要人來操控，所以當無人駕駛汽車出現交通事故后難以劃分責任。到目前為止，還沒有出臺一部完整的，針對無人駕駛汽車發生交通事故責任認定的法律。無人駕駛汽車發生交通事故后會出現事故的責任主體確定困難，無法可依，沒有完善的保險制度等一系列法律問題^[5]。這會給事故雙方造成困難，甚至引發沖突，影響了社會秩序。

3 創新優化方案

3.1 概述

針對無人駕駛汽車對外界環境的深度理解存在的問題，在這里提出一種復合駕駛的模式。這種模式以汽車控制系統的指令為主導，在必要時刻駕駛員通過語音對車輛的行為進行干涉。

3.2 工作原理分析

該模式需要一個車內語音感知系統，并通過某種方式開啟此系統，比如通過觸控或者按下相關按鍵實現此系統的開啟。開啟此系統后，車內人員通過語音對無人駕駛汽車的控制系統發出指令，此時汽車的控制系統會接收到兩種指令信號，一是通過環境感知系統傳遞來的外界環境的信號，二是通過語音感知系統傳遞來的車內人員的指令信號。其中由語音感知系統傳遞來的信號占有的權重最大，此信號對神經網絡決定是否激活某種指令的影響最大，可以說起決定性作用。

此模式的工作原理如上圖所示，語音感知系統檢測的信號為x1，該信號的權重nmax最大，x2、x3為環境感知系統監測的外部環境信號其權重分別為n2、n3，然后對所有信號進行加權求和并通過激活函數f決定是否執行相關指令。當乘坐無人駕駛汽車時，車內人員可以通過語音感知系統控制車輛的行動。比如，汽車在遇到不法分子攔截時，車內人員可以給汽車發出指令并令汽車繼續行駛或加速行駛。再比如駕駛員需要與前方車輛保持一定距離時，也可以通過語音感知系統對汽車發出指令，控制汽車的行為。

綜上所述，這種模式不僅僅是汽車單獨通過環境感知系統獲取信號，而是通過人和車共同完成信號的獲取，實現了人車的復合駕駛。

4 結語

雖然現階段的無人駕駛汽車存在諸多問題，但是隨著傳感器、網絡和計算機技術的不斷發展，無人駕駛汽車將越來越完善，實現的功能越來越多，人類的出行將越來越安全，未來是屬于無人駕駛汽車的。無人駕駛汽車將以其獨特的優勢給人類帶來更多的便利，把人類帶入一個全新的，高度智能化的交通出行體系之中。

參考文獻

[1] 汪榆程.無人駕駛技術綜述[J].科技傳播，2019，11（06）：147-148.

[2] 吳帥.無人駕駛技術分析與現存問題[J].中國戰略新興產業，2018 （20）：61.

[3] 馬佃波.無人駕駛汽車環境感知技術綜述[J].汽車與駕駛維修（維修版），2017（05）：122-123.

[4] 張玉金.人工智能背景下無人駕駛技術的研究與展望[J].數字通信世界，2018（02）：56+85.

[5] 王也.人工智能時代無人駕駛汽車交通事故責任問題探討[J].安慶師范大學學報（社會科學版），2019，38（01）：72-76.