陳明福 陳金偉

摘 ?要：對無人駕駛汽車及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。論述了無人駕駛汽車中應(yīng)用到的環(huán)境感知、障礙規(guī)避、路徑規(guī)劃、車輛控制等關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)論述了自動避障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、 數(shù)據(jù)執(zhí)行模塊從而闡明了其工作原理及工作過程，對無人駕駛汽車的未來做出了合理展望。

關(guān)鍵詞：無人駕駛汽車;自動測距;自動避障

項目基金：福建省中青年教師教育科研項目，項目編號：JZ180974。

一、無人駕駛汽車關(guān)鍵技術(shù)

無人駕駛汽車研究之關(guān)鍵主要可以分為兩大類技術(shù)，一種是車輛定位技術(shù)，一種是車輛控制技術(shù)。

（一）環(huán)境感知

無人駕駛汽車由于無人操縱汽車，故無人汽車上必須裝備整套完備的環(huán)境感知模塊，這個模塊要能夠完美的替代人類的眼、耳，并且采集、傳輸信號快速迅捷?，F(xiàn)今具有代表性的無人駕駛汽車對周圍環(huán)境的感知主要是以測距傳感器及視覺（攝像頭）相結(jié)合。

（二）障礙規(guī)避

有統(tǒng)計顯示，汽車追尾占高速公路交通事故的絕大多數(shù)，高速公路連環(huán)追尾事故也時有發(fā)生。究其根源，這往往就是車速過快，人的大腦、身體來不及反應(yīng)所造成的，汽車自動防碰撞系統(tǒng)就是為了解決這一問題而問世的。無人駕駛汽車是高度的智能化汽車，它所具備的自動避障能力也是在現(xiàn)有的自動防撞系統(tǒng)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。

汽車自動防撞報警剎車系統(tǒng)的總體方案設(shè)計包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、動作執(zhí)行三個部分。數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)就是采集各種要實現(xiàn)自動防撞的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊的任務(wù)是分析汽車前方是否存在危險并發(fā)出相應(yīng)的報警或剎車命令，動作執(zhí)行模塊的任務(wù)是具體執(zhí)行報警或強(qiáng)行剎車的動作。

（三）數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)處理流程為了合理的實現(xiàn)汽車自動報警剎車，可以采用單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理流程。汽車自動報警剎車系統(tǒng)啟動后，首先判斷汽車絕對速度是否大于20km/h，因為汽車低速行駛時一般不會發(fā)生交通事故，這個閥值也可以根據(jù)實際情況修正。

（四）動作執(zhí)行模塊

為了實現(xiàn)自動剎車，對普通汽車剎車結(jié)構(gòu)作了適當(dāng)改進(jìn)。具體做法是：在電磁閥1油路上并聯(lián)另-一個油路，增加一個電磁閥，同時，采用或非門電路控制電磁閥2和電磁閥3，當(dāng)剎車板踩下或者數(shù)據(jù)處理模塊給出高電平時，這兩個電磁閥均會關(guān)閉。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊未強(qiáng)行剎車時，并聯(lián)的電磁閥關(guān)閉，當(dāng)汽車駕駛員踩下剎車板時，電磁閥1打開，電磁閥2和電磁閥3關(guān)閉，從而實現(xiàn)了手動剎車。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊需要強(qiáng)行剎車時，并聯(lián)的電磁閥打開，同時通過或非門電路，數(shù)據(jù)處理模塊關(guān)閉電磁閥2和電磁閥3 ，不管駕駛員是否踩下剎車板，即不管電磁閥1是否打開，均已經(jīng)實現(xiàn)強(qiáng)行剎車。

二、路徑規(guī)劃

對于無人駕駛的汽車來說，路徑的規(guī)劃是極為關(guān)鍵的核心構(gòu)成部分，為了車輛的整體控制以及感知的系統(tǒng)是起到了承上啟下的效果，通過接收所感知的系統(tǒng)數(shù)據(jù)來完成規(guī)劃。此規(guī)劃之目的在于，在繁雜的道路狀況中，以最省時和最優(yōu)的行車線路為準(zhǔn)則，通過規(guī)劃得出安全度高的可靠線路，并且從起始點(diǎn)至最終位置無碰撞。

以類型來劃分，可將路徑規(guī)劃分為全局性路徑的規(guī)劃和只限于局部性的路徑規(guī)劃。全局性規(guī)劃是通過全局范圍的地圖路況來進(jìn)行的，對此實施規(guī)則分析與當(dāng)前行車路況的信息來確定適用于該時段最優(yōu)質(zhì)的路徑。全局性可謂是從宏觀理論上的規(guī)劃，在熟知路況環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行，并做實時性的更新。而局部性的路徑規(guī)劃則是在宏觀理論的支持下，展開微觀性的規(guī)劃，顯得更為精準(zhǔn)、可靠。

三、車輛控制

對行車的路徑實施追蹤與控制，是無人駕駛中的核心要務(wù)之一，通?？梢詣澐譃樾兴倏刂婆c行車方向的控制，由于車輛本身在構(gòu)建上的難度以及環(huán)境多變所造成的因素，都會致使車輛控制變得增加難度。總的來說，就是在控制行車方向以及速度的基礎(chǔ)上，使車輛沿指定路徑行駛，可以說無人駕駛屬于一項極為完善的科技研究。

四、無人駕駛汽車的發(fā)展及展望

雖說如今全面實現(xiàn)無人駕駛行車還有著較多問題及難度，但是無人駕駛其實簡單來說則屬于汽車智能化與科技化和安全化相結(jié)合的基礎(chǔ)，并隨之升級，只要當(dāng)今市場在此技術(shù)領(lǐng)域上有所需求，就能夠助推汽車業(yè)逐步進(jìn)入無人駕駛模式，所以說其前景還是蠻樂觀的。

現(xiàn)階段，主要研發(fā)出來的無人駕駛技術(shù)有路標(biāo)識別、行航控制、車道維持以及智能性的剎車等等。因此，不僅要提升了安全性能，還要加大傳感器技術(shù)的研發(fā)。美國汽車工程學(xué)會預(yù)測，在今后的20年時間內(nèi)，無人駕駛汽車的年銷量將會持續(xù)增長，整體交通體系將步入革新的變化之路。

目前的無人駕駛發(fā)展中，主要還是以輔助駕駛來增強(qiáng)行駛安全，如若想呈現(xiàn)出完全性的無人駕駛，估約還要二十年。同時，該產(chǎn)業(yè)的專家成員對無人駕駛行業(yè)的市場預(yù)測與評估也存在些許分歧，而不相同的估測將取決于其所預(yù)測該項技術(shù)在市場發(fā)展前期所要面對的各項障礙間的不同而定。

結(jié)語：

總之，汽車無人駕駛技術(shù)必定是未來的發(fā)展方向，深信不久人們將會運(yùn)用上這項智能型技術(shù)。該項技術(shù)主要是將探測、識別、判斷、決策、優(yōu)化、優(yōu)選、執(zhí)行、反饋、糾控功能融為一體，集微電腦、微電機(jī)、綠色環(huán)保動力系統(tǒng)、新型結(jié)構(gòu)材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車。整體來說，我國在對于汽車無人駕駛上的發(fā)展尚且需多方面的協(xié)助與共同努力。而供應(yīng)商家也將對該項技術(shù)逐漸推進(jìn)，也是該項技術(shù)發(fā)展的根本原動力所在，而信息化技術(shù)以及安全性能的先進(jìn)發(fā)展則使該項技術(shù)更進(jìn)一步的呈現(xiàn)出飛躍性的保障條件，同時在相關(guān)規(guī)范制度的推行與實施下，更使得無人駕駛汽車切實性的踏上了發(fā)展之路的前提。

作者簡介：

陳明福（1981.1-）副教授、高級技師;研究方向：車輛工程、新能源、節(jié)能環(huán)保技術(shù)、職業(yè)教育。

陳金偉（1989.4-）助教、高級技師;研究方向：新能源汽車技術(shù)及信息化教學(xué)。