陳帥

【摘 要】論文首先概述了無(wú)人駕駛汽車(chē)概念，其次研究了無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，再次進(jìn)行了無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛的三大系統(tǒng)分析，最后開(kāi)展了無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛的發(fā)展前景探討，旨在提升無(wú)人駕駛汽車(chē)應(yīng)用價(jià)值。

【Abstract】 This paper firstly summarizes the concept of driverless vehicle， then studies the problems in the process of safe driving of driverless vehicle， and then analyzes three systems of safe driving of driverless vehicle. Finally， the prospect of safe driving of driverless vehicles is discussed in order to enhance the application value of driverless vehicles.

【關(guān)鍵詞】無(wú)人駕駛汽車(chē)；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；環(huán)境感知系統(tǒng)

【Keywords】driverless vehicle； motion control system； environmental perception system

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP242 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）04-0172-02

1 引言

隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，我國(guó)對(duì)于汽車(chē)的研發(fā)工作也在不斷優(yōu)化，在這一基礎(chǔ)上，無(wú)人駕駛汽車(chē)被研發(fā)出來(lái)。該類(lèi)無(wú)人駕駛汽車(chē)能夠很好地避免由于人為操作失誤造成的交通事故出現(xiàn)。據(jù)國(guó)家交通道路管理相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)在2016年一年的時(shí)間內(nèi)由于交通事故致死人數(shù)已經(jīng)高達(dá)25萬(wàn)人。由此可見(jiàn)，機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛安全已經(jīng)成為交通管理過(guò)程中的重要問(wèn)題。基于此，針對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛的三大系統(tǒng)這一課題進(jìn)行深入研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

2 無(wú)人駕駛汽車(chē)概述

無(wú)人駕駛汽車(chē)是一種智能汽車(chē)，在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中也被稱(chēng)之為輪式智能移動(dòng)機(jī)器人，該類(lèi)科技產(chǎn)品能夠智能移動(dòng)，主要是依靠汽車(chē)內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，依靠車(chē)內(nèi)安裝的計(jì)算機(jī)以及各項(xiàng)智能設(shè)備完成無(wú)人駕駛?cè)蝿?wù)[1]。自上世紀(jì)中后期開(kāi)始，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始針對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)進(jìn)行了深入的研究，并相繼獲得了突破性的進(jìn)展。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)于該方面的研究起步時(shí)間比較短，截至今日，無(wú)人駕駛汽車(chē)在道路行駛的過(guò)程中主要包括存在安全穩(wěn)定性能高，能夠進(jìn)行自動(dòng)泊車(chē)的優(yōu)勢(shì)。近幾年來(lái)，隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的不斷研發(fā)和革新，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外汽車(chē)企業(yè)投入到該領(lǐng)域中，在這一基礎(chǔ)上，無(wú)人駕駛汽車(chē)得到了極大的發(fā)展，有望短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)道路汽車(chē)無(wú)人駕駛愿景。

3 無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

目前時(shí)期，我國(guó)在無(wú)人駕駛技術(shù)的研發(fā)過(guò)程中，正面臨著該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸時(shí)期，想要實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，就必須針對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)上路后將會(huì)面臨的一系列問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和分析。

3.1 技術(shù)問(wèn)題

在技術(shù)問(wèn)題中，雖然無(wú)人駕駛汽車(chē)能夠高效的規(guī)避由于人類(lèi)視覺(jué)盲區(qū)導(dǎo)致的交通事故發(fā)生。但是，在諸如霧天、強(qiáng)光照射以及積雪等較為惡劣的天氣環(huán)境中，無(wú)人駕駛汽車(chē)內(nèi)部的環(huán)境感知系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法及時(shí)獲取道路運(yùn)行信息的狀況，繼而降低道路感知系統(tǒng)的智能化[2]。與此同時(shí)，在比較復(fù)雜的道路行駛環(huán)境中，無(wú)人駕駛汽車(chē)無(wú)法感知交通指揮管理人員的手勢(shì)信號(hào)含義。例如在暴雨天氣中，交通出現(xiàn)極度擁堵時(shí)，交通指揮人員可能會(huì)做出與信號(hào)指示燈不同的通行信號(hào)，無(wú)人駕駛汽車(chē)無(wú)法識(shí)別交警等指揮人員的手勢(shì)寓意，而是依舊依靠對(duì)于交通信號(hào)燈信息的獲取行駛。

3.2 轉(zhuǎn)型問(wèn)題

在無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，想要全面實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車(chē)上路目標(biāo)，首先需要考量的就是傳統(tǒng)汽車(chē)行駛與無(wú)人駕駛汽車(chē)行駛之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)型期問(wèn)題[3]。正常情況下，傳統(tǒng)駕駛汽車(chē)在道路上行駛時(shí)，全程需要人工控制，而無(wú)人駕駛汽車(chē)在行駛時(shí)人類(lèi)完全可以解放雙手，但是對(duì)于行駛過(guò)程中的突發(fā)事件處理能力存在著一定的不足之處，亟待進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

3.3 市場(chǎng)管理問(wèn)題

在無(wú)人駕駛技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)中，由于該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)時(shí)間比較短，并且相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用范圍目前也比較狹窄，所有我國(guó)目前并未針對(duì)該方面制定有效的市場(chǎng)監(jiān)督管理體制。換言之，一旦該種無(wú)人駕駛汽車(chē)上路后出現(xiàn)交通事故，對(duì)于責(zé)任的認(rèn)定和保險(xiǎn)的認(rèn)定都是一項(xiàng)比較模糊的管理流程。與此同時(shí)，無(wú)人駕駛汽車(chē)的開(kāi)發(fā)成本也比較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化加工生產(chǎn)，相關(guān)的傳感器和軟件的更新都存在著較多的不足，需要相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行更加深入的研發(fā)和探討。

4 無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛的三大系統(tǒng)

4.1 行為決策系統(tǒng)

在無(wú)人駕駛汽車(chē)的安全管理過(guò)程中，行為行決策系統(tǒng)主要是指通過(guò)既定的網(wǎng)絡(luò)文件，使得無(wú)人駕駛汽車(chē)能夠有效獲取行駛周邊的交通環(huán)境和車(chē)身的運(yùn)行情況，然后按照既定網(wǎng)絡(luò)文件的設(shè)計(jì)內(nèi)容嚴(yán)格遵守交通規(guī)則所做出的駕駛決策流程。通常情況下，無(wú)人駕駛汽車(chē)的行為決策系統(tǒng)中主要包含以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

①駕駛行為規(guī)劃和駕駛周邊固定范圍內(nèi)的行駛道路選擇規(guī)劃，其也被稱(chēng)之為運(yùn)行軌跡規(guī)劃。在進(jìn)行行駛軌跡規(guī)劃時(shí)，無(wú)人駕駛車(chē)輛中的智能系統(tǒng)會(huì)在行駛?cè)蝿?wù)設(shè)定之后將各任務(wù)走完的最佳路徑選擇出來(lái)，最大程度避免擁堵、維修路線，在這一基礎(chǔ)上，還會(huì)對(duì)行駛的時(shí)長(zhǎng)、行駛的距離進(jìn)行綜合考量，實(shí)現(xiàn)路徑選擇最優(yōu)化。此類(lèi)選擇的前提均是嚴(yán)格遵守交通規(guī)則。

②全局路徑規(guī)劃，也被稱(chēng)之為駕駛?cè)蝿?wù)規(guī)劃，在這一行為決策系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，主要的規(guī)劃內(nèi)容是指行駛路徑范圍的規(guī)劃。具體而言，當(dāng)無(wú)人駕駛汽車(chē)在上路行駛時(shí)，全局規(guī)劃會(huì)為汽車(chē)的自主駕駛提供方向引導(dǎo)方面的行為決策方案，繼而通過(guò)GPS技術(shù)進(jìn)行即將需要前進(jìn)行駛的路段和途徑區(qū)域的規(guī)劃與順序排列。另一方面，行為規(guī)劃對(duì)于無(wú)人駕駛汽車(chē)的安全行駛也具有十分重要的決策作用。行為規(guī)劃的決策層級(jí)屬于第二層級(jí)，第一層級(jí)為全距路徑規(guī)劃，第三層級(jí)為局部路徑規(guī)劃，行為規(guī)劃起到的是承上啟下的作用。

4.2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，其運(yùn)行期間主要依據(jù)的是上述行為決策系統(tǒng)得出的行駛路徑規(guī)劃方案。換言之，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行是為了保障行為決策系統(tǒng)得出的行駛方案能夠順利實(shí)施。具體分析，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)專(zhuān)門(mén)針對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)所處的行駛位置、行駛狀態(tài)、行駛速度進(jìn)行綜合的數(shù)據(jù)分析，繼而進(jìn)行智能控制汽車(chē)的油門(mén)、剎車(chē)、方向盤(pán)以及變速桿的運(yùn)動(dòng)控制，借以完成行為決策系統(tǒng)制定的行駛方案。為了能夠更加有效地進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車(chē)的油門(mén)部件、剎車(chē)部門(mén)、方向控制盤(pán)以及行駛速度變化桿的控制，需要進(jìn)行控制反應(yīng)時(shí)間設(shè)置，此類(lèi)設(shè)置可以通過(guò)底層控制器加裝和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同合作配合完成控制操作。

4.3 環(huán)境感知系統(tǒng)

當(dāng)人們?cè)谶M(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛時(shí)，為了能夠有效保障駕駛過(guò)程中的安全，首先需要根據(jù)行駛中的路線進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察和分析周邊行人和車(chē)輛的狀態(tài)，與此同時(shí)，還需要開(kāi)展對(duì)于行駛路面、交通標(biāo)志、標(biāo)線以及信號(hào)燈的實(shí)時(shí)變化掌握工作。該類(lèi)駕車(chē)行駛觀察行為被稱(chēng)之為環(huán)境感知。在無(wú)人駕駛汽車(chē)進(jìn)行駕駛時(shí)，汽車(chē)內(nèi)部的智能駕駛系統(tǒng)也需要針對(duì)汽車(chē)周邊的環(huán)境和交通指示變化運(yùn)行環(huán)境感知系統(tǒng)，繼而將通過(guò)感知獲取的信息進(jìn)行整理和決策，實(shí)現(xiàn)安全駕駛目標(biāo)。在無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛過(guò)程中，汽車(chē)內(nèi)部智能系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境的感知時(shí)，主要是依賴(lài)于車(chē)內(nèi)配置的傳感器實(shí)現(xiàn)，傳感器的內(nèi)容主要包括前置、后置攝像頭、激光雷達(dá)、紅外攝像機(jī)、光電編碼器以及GPS技術(shù)等。在眾多的傳感器當(dāng)中，進(jìn)行獲取環(huán)境信息的設(shè)備主要是攝像頭、雷達(dá)以及紅外攝像機(jī)，而其他傳感器是為了獲取汽車(chē)自身的行駛狀態(tài)。

5 無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛的發(fā)展前景

目前時(shí)期，雖然我國(guó)現(xiàn)有的無(wú)人駕駛汽車(chē)市場(chǎng)中存在著諸多的問(wèn)題，但是不可否認(rèn)的是，無(wú)人駕駛汽車(chē)的研發(fā)，對(duì)于汽車(chē)駕駛的安全性能提升具有十分重要的促進(jìn)作用。另一方面，隨著國(guó)內(nèi)越來(lái)越多無(wú)人駕駛汽車(chē)實(shí)驗(yàn)案例的成功，相關(guān)的技術(shù)研發(fā)水平也在不斷地提升，再加上法律法規(guī)的逐漸完善，相信無(wú)人駕駛汽車(chē)將會(huì)成為人類(lèi)安全駕駛管理工作水平提升的重要推動(dòng)力。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提升，國(guó)民生活水平也在不斷上漲，對(duì)于美好生活的追求標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。為了方便出行，越來(lái)越多的人自行購(gòu)進(jìn)了汽車(chē)等交通工具，在部分汽車(chē)中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)泊車(chē)技術(shù)的應(yīng)用，這對(duì)于滿足國(guó)民行駛安全的需求具有重要的促進(jìn)作用。通過(guò)對(duì)無(wú)人駕駛汽車(chē)安全行駛的三大系統(tǒng)的重難點(diǎn)分析，能夠發(fā)現(xiàn)，目前階段我國(guó)在該方面還存在著較多的不足之處，亟待后續(xù)進(jìn)行研發(fā)和改進(jìn)，期望文中的部分內(nèi)容能夠?yàn)楹罄m(xù)關(guān)于本課題的研究提供參考。

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