無人駕駛技術(shù)原理_無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用_無人駕駛技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展（前景）

　　一、什么是無人駕駛

　　通俗地說，無人駕駛就是讓汽車自己擁有環(huán)境感知、路徑規(guī)劃并自主實(shí)現(xiàn)車輛控制的技術(shù)，也就是用電子技術(shù)控制汽車進(jìn)行的仿人駕駛或是自動(dòng)駕駛。

　　傳感器是“眼睛”，能360度感知路上物體的遠(yuǎn)近深淺；車輛控制技術(shù)是“大腦”，能實(shí)時(shí)感知環(huán)境信息。

　　專家介紹說，車身安裝的傳感器，就是它的“眼睛”，能360度感知路上物體的遠(yuǎn)近深淺，常見的傳感器有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭、超聲波雷達(dá)及組合導(dǎo)航模塊等。無人車的“大腦”就是車輛的控制技術(shù)，能根據(jù)實(shí)時(shí)感知的環(huán)境信息、高精度地圖，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑規(guī)劃，預(yù)測(cè)周邊車輛和行人的行為和意圖。在交規(guī)和路況允許下，無人駕駛汽車會(huì)按照最高時(shí)速行駛，以提高行駛效率。

　　百度深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室主任林元慶介紹說，百度無人駕駛汽車是利用人工智能，通過使用攝像機(jī)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和GPS等系統(tǒng)來感知周圍環(huán)境，決定最優(yōu)行車路線，實(shí)現(xiàn)無人工干預(yù)的全自動(dòng)駕駛。

　　“百度無人駕駛汽車的核心技術(shù)是百度汽車大腦，它可為汽車提供自動(dòng)駕駛整體解決方案?！绷衷獞c說，這些技術(shù)包含計(jì)算機(jī)視覺、高精度地圖與定位、多傳感器融合、智能決策規(guī)劃等，運(yùn)用于汽車啟動(dòng)、行駛和停車的整個(gè)過程。比如，當(dāng)前方有減速車輛時(shí)，智能決策系統(tǒng)將依據(jù)周邊的環(huán)境狀況，合理地決策減速尾隨或變道超車。汽車“大腦”也能夠不斷學(xué)習(xí)人類的駕駛經(jīng)驗(yàn)，不斷提升自身的“智商”，以保證安全、舒適、便捷的自動(dòng)駕駛體驗(yàn)。

　　專家認(rèn)為，無人駕駛技術(shù)或自動(dòng)駕駛技術(shù)的出現(xiàn)，依靠的是人工智能技術(shù)的突破，因此也和人工智能一樣，受益于海量數(shù)據(jù)、超強(qiáng)計(jì)算和優(yōu)秀算法。

　　人工智能技術(shù)突破的一個(gè)重要原因就是海量數(shù)據(jù)的積累，為訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法提供了所需的材料。無人駕駛汽車也是通過大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，不斷提升其智能水平。無人車搭載了各種類型的傳感器，單車每小時(shí)大約產(chǎn)生100GB的數(shù)據(jù)。如果按照萬臺(tái)車輛計(jì)算，每天將會(huì)有數(shù)十PB的數(shù)據(jù)被收集到云平臺(tái)上，用于訓(xùn)練自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。無人車所使用的高精度地圖每公里道路的原始數(shù)據(jù)量也將是傳統(tǒng)地圖的10萬倍，數(shù)據(jù)的快速積累推動(dòng)著汽車智能的不斷突破。

　　超強(qiáng)計(jì)算能力方面，伴隨著云計(jì)算和車載計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提升，車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能在更短的時(shí)間內(nèi)處理更復(fù)雜的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛實(shí)時(shí)感知路況、智能決策和控制。而隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等優(yōu)秀算法的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，人工智能在2013年后進(jìn)入了快速發(fā)展的新階段。應(yīng)用到自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，在權(quán)威評(píng)測(cè)中，2015年使用深度學(xué)習(xí)方法的車輛識(shí)別錯(cuò)誤率要比2013年采用的傳統(tǒng)方法下降了69%。

　　二、無人駕駛技術(shù)原理_無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用

　　無人駕駛汽車技術(shù)原理是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動(dòng)規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能汽車。

　　它是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。

　　集自動(dòng)控制、體系結(jié)構(gòu)、人工智能、視覺計(jì)算等眾多技術(shù)于一體，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、模式識(shí)別和智能控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，也是衡量一個(gè)國家科研實(shí)力和工業(yè)水平的一個(gè)重要標(biāo)志，在國防和國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用

　　關(guān)于無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用我們舉幾個(gè)例子來了解一下：

　　1、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

　　自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control）是一種智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是在早已存在的巡航控制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，如今在很多普通車型以及豪車上都能見到。

　　在車輛行駛過程中，車上的雷達(dá)、攝像頭以及其他傳感器能夠探測(cè)與其他車輛的間距。如果間距過小，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)讓車輪適當(dāng)制動(dòng)，并降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。

　　其成本因車而異，配備了這個(gè)系統(tǒng)的車輛價(jià)格區(qū)間非常大。

　　2、特斯拉Autopilot

　　去年10月，特斯拉推出Autopilot，使得特斯拉車主在高速公路上行駛時(shí)能夠?qū)Ⅰ{駛系統(tǒng)交給汽車，車輛可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、變道、緊急剎車以及自動(dòng)轉(zhuǎn)向。

　　但是今年6月底，美國國家公路交通安全局披露，一輛特斯拉Model S 5月7日在使用Autopilot模式行駛途中發(fā)生車禍，導(dǎo)致駕駛員死亡。

　　本月初，特斯拉表示正在對(duì)Autopilot進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)后這個(gè)系統(tǒng)能更好地感知周邊情況，以及控制剎車。同時(shí)，另一個(gè)重要的改進(jìn)是，若司機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)沒有手扶方向盤，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，但如果司機(jī)多次忽略系統(tǒng)發(fā)出的警報(bào)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向軟件將自動(dòng)停止使用，直至停車。

　　去年10月Autopilot首次亮相時(shí)，售價(jià)只有2500美元，但現(xiàn)在購買特斯拉時(shí)如果選裝該系統(tǒng)，其售價(jià)已漲到3000美元。如果買車后再裝，特斯拉則直接要價(jià)3500美元。

　　3、蘋果汽車

　　蘋果汽車迄今為止仍然是一個(gè)神秘的存在，盡管還沒有任何得到證實(shí)的消息，但是各類傳言已經(jīng)給傳統(tǒng)汽車行業(yè)帶來不小的震動(dòng)。

　　去年2月底，彭博等多家媒體報(bào)道，蘋果在秘密開展生產(chǎn)汽車的大計(jì)，其研發(fā)汽車的團(tuán)隊(duì)約有200人，最早可能2020年開始生產(chǎn)電動(dòng)汽車。蘋果也一直在增加招募人手，尋找電池和機(jī)器人方面的技術(shù)專家。

　　據(jù)美國專利商標(biāo)局今年5月的文件，蘋果申請(qǐng)了一個(gè)“汽車鑰匙”專利。蘋果用戶將可以通過諸如iPhone或者iPad這些便攜設(shè)備控制車輛，其中包括車門的解鎖、引擎的啟動(dòng)等常用操作。

　　不過，傳言中的蘋果汽車夢(mèng)并不順利。今年1月底Apple Insider消息稱，由于蘋果首席設(shè)計(jì)師Jony Ive不滿意蘋果電動(dòng)汽車項(xiàng)目“Project Titan”（泰坦計(jì)劃）的進(jìn)展和發(fā)展方向，該項(xiàng)目的人員招聘計(jì)劃已經(jīng)被叫停，蘋果“汽車夢(mèng)”前景渺茫。

　　4、福特?zé)o人車

　　福特正在測(cè)試由福特Fusion（在中國被稱為蒙迪歐）改造而成的自動(dòng)駕駛汽車?！　usion被大量傳感器包裹，最顯眼的是車頂上來自Velodyne公司的LiDAR激光雷達(dá)測(cè)距傳感器，LiDAR一直高速旋轉(zhuǎn)著，和其它傳感器一起探測(cè)行人、車輛以及信號(hào)燈等周邊情況。

　　此外，福特近期稱，將在2021年推出無方向盤的完全無人駕駛汽車，用于無人駕駛的出租車服務(wù)。

　　為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，福特投資了四家創(chuàng)業(yè)公司，它們幫助自動(dòng)駕駛汽車“看見”環(huán)境，“看懂”環(huán)境，從而達(dá)成無需駕駛員的自動(dòng)駕駛。其中一家就是Velodyne旗下激光雷達(dá)公司 Velodyne LiDAR。

　　三、無人駕駛技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展（前景）

　　無人駕駛技術(shù)的現(xiàn)狀

　　我國在無人駕駛汽車的開發(fā)方面要比國外稍晚。國防科技大學(xué)20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)研究。1989年，我國首輛智能小車在國防科技大學(xué)誕生，這輛小車長(zhǎng)100 cm、寬60 cm、重175 kg，有3個(gè)輪子，前輪是一個(gè)導(dǎo)向輪，后邊有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。它包含了自動(dòng)駕駛儀、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、覺及傳感器系統(tǒng)、定位定向系統(tǒng)、路徑規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，還有無線電通信、車體結(jié)構(gòu)及配電系統(tǒng)。

　　1992年，國防科技大學(xué)研制成功了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。由計(jì)算機(jī)及其配套的檢測(cè)傳感器和液壓控制系統(tǒng)組成的汽車計(jì)算機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，被安裝在一輛國產(chǎn)的面包車上，使該車既保持了原有的人工駕駛性能，又能夠用計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行自動(dòng)駕駛行車。

　　2000年6月，國防科技大學(xué)研制的第 4代無人駕駛汽車試驗(yàn)成功，最高時(shí)速達(dá) 76 km，創(chuàng)下國內(nèi)最高紀(jì)錄。2007年，國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院和中國第一汽車集團(tuán)公司聯(lián)合研發(fā)的紅旗旗艦無人駕駛轎車，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。2012年10月，從國家自然科學(xué)基金委員會(huì)舉辦的發(fā)布會(huì)上獲悉，中國自主研發(fā)的無人駕駛汽車2013年將進(jìn)行從北京至天津的行駛測(cè)試，2015年將測(cè)試從北京行駛至深圳。

　　無人駕駛技術(shù)的發(fā)展

　　1、汽車進(jìn)入主流意識(shí)

　　在使用Trends工具來量化新興無人駕駛汽車的媒體報(bào)道后，便可發(fā)現(xiàn)，這一領(lǐng)域的新聞報(bào)道，已經(jīng)足以與無人機(jī)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等前沿科技領(lǐng)域的報(bào)道比肩。

　　最近幾個(gè)月，媒體對(duì)這一領(lǐng)域的關(guān)注度大幅增加，甚至超過了其他技術(shù)。隨著無人駕駛汽車技術(shù)走向成熟，并逐步推向市場(chǎng)，我們將繼續(xù)監(jiān)控這一趨勢(shì)。

　　雖然谷歌的無人駕駛汽車（由Alphabet旗下的Waymo公司研發(fā)）是目前資格最老的無人駕駛汽車項(xiàng)目，但很多創(chuàng)業(yè)公司獲得的關(guān)注加總起來，已經(jīng)足夠與之比肩。

　　2、融資數(shù)據(jù)表明成熟度增強(qiáng)

　　分析無人駕駛汽車私有市場(chǎng)的活動(dòng)便可發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)投規(guī)模大幅增加，2016年的交易數(shù)量實(shí)現(xiàn)三位數(shù)增長(zhǎng)，一定程度上受到通用汽車2016年3月收購Cruise的促進(jìn)（Mobileye在2014年的IPO和多家車載通訊系統(tǒng)開發(fā)商的大規(guī)模退出交易也起到了一定作用）。按照目前的速度，2017年的投資可以輕松打破去年的記錄。

　　按照不同的交易階段來看，汽車科技領(lǐng)域在2017年以來表現(xiàn)出逐漸成熟的狀態(tài)。從絕對(duì)值來看，種子投資活動(dòng)依然強(qiáng)勁，但由于早期創(chuàng)立的公司如今都步入中晚期投資階段，這一領(lǐng)域的活動(dòng)強(qiáng)度越來越平緩。

　　無人駕駛技術(shù)的關(guān)注也吸引了更多資金雄厚的支持者，自從2012年以來，投資者數(shù)量逐年增加。

　　3、電動(dòng)無人駕駛出租車服務(wù)模式

　　很多創(chuàng)業(yè)公司和大型企業(yè)的終極目標(biāo)是改變上個(gè)世紀(jì)的交通模式，從私人擁有汽車轉(zhuǎn)向共享無人駕駛車隊(duì)，從而按照需求使用汽車。這種愿景經(jīng)常與內(nèi)燃機(jī)向電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)移融合起來。

　　這些技術(shù)還催生了一些新穎的縮寫詞，包括ACES（無人駕駛、聯(lián)網(wǎng)、電動(dòng)、共享汽車）。我們對(duì)無人駕駛技術(shù)的定義主要集中于自動(dòng)化和連接性。

　　當(dāng)然，還有一些創(chuàng)業(yè)公司在跨越不同的技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)相關(guān)技術(shù)。然而，這些領(lǐng)域需要具備截然不同的能力，從工業(yè)制造到機(jī)器學(xué)習(xí)，再到計(jì)算機(jī)視覺算法，范圍十分廣泛。所以就不難理解創(chuàng)業(yè)公司和老牌公司為何爭(zhēng)相參與進(jìn)來。

　　4、未來發(fā)展：采用新外觀，反思汽車設(shè)計(jì)

　　汽車技術(shù)、電氣化、專車和共享汽車的發(fā)展都有利于環(huán)保，而且可以促進(jìn)共享無人駕駛汽車的未來趨勢(shì)。但同時(shí)，科技進(jìn)步可能也需要輔以汽車設(shè)計(jì)和文化的徹底變革，在美國尤其如此。共享模式可能與目前的通勤方式和車內(nèi)較低的空間利用效率發(fā)生沖突。

　　在人口密集的市中心，無人駕駛巴士和班車等大型車輛或許要與小汽車一起使用才能實(shí)現(xiàn)理想的效果，從而改善交通狀況。聯(lián)網(wǎng)無人駕駛汽車的廣泛普及還可以創(chuàng)造新機(jī)會(huì)，讓人們重新思考過去一個(gè)世紀(jì)以來以駕駛員為核心的設(shè)計(jì)模式。以車隊(duì)為主的設(shè)計(jì)理念是一個(gè)可能的方向，而在無人駕駛和車隊(duì)模式部署初期，由于面臨種種不確定性，諸如OSVehicle的EDIT這樣的模塊化平臺(tái)或許可以帶來至關(guān)重要的靈活性。