黎耀旭 韋躍亮

摘 要：汽車已成為一種日常的交通工具，而在上個(gè)世紀(jì)七八十年代，改革開放初期的中國(guó)百?gòu)U待興，作為新興事物之一的汽車還是高高在上的奢侈品，大部分平民老百姓仍然高不可攀。到了本世紀(jì)初期，隨著科技進(jìn)步以及生產(chǎn)能力的逐步提高，汽車已是“舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，逐漸成為家家戶戶買得起的代步工具。而汽車之所以能為人類帶來(lái)便利的出行，得益于突飛猛進(jìn)的科技進(jìn)步和人類文明的發(fā)展。這不，從2005年起源的無(wú)人駕駛汽車，又開始帶來(lái)新的汽車技術(shù)變革，為人類提供更安全便利的出行享受。那如此神奇的駕駛技術(shù)是如何做到無(wú)人干預(yù)，還能實(shí)現(xiàn)安全便捷的出行方式的呢？下面我們就一一揭開無(wú)人駕駛技術(shù)的神秘面紗。

關(guān)鍵詞：無(wú)人駕駛車輛 路面感知系統(tǒng) 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

最早的無(wú)人駕駛車輛的發(fā)展，可以追溯到2005年的美國(guó)，在第一屆無(wú)人駕駛車輛比賽中，雖然沒(méi)有參賽選手能夠跑完全程。但到了第二年，2005年的無(wú)人駕駛越野比賽，有多支參賽隊(duì)伍成功跑完比賽全程，展示了無(wú)人駕駛技術(shù)在無(wú)人干預(yù)的前提下實(shí)現(xiàn)自主控制的廣大技術(shù)前景。這次比賽斯坦福大學(xué)和卡耐基梅隆大學(xué)獲得了第一、二名，高校又走在了技術(shù)革新的最前沿。

而要做到真正意義上的無(wú)人駕駛，傳統(tǒng)車輛還需要增加下面這些關(guān)鍵系統(tǒng)。

1 無(wú)人駕駛車輛的路面感知系統(tǒng)

無(wú)人駕駛車輛的路面感知系統(tǒng)包括毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、激光測(cè)距儀、光學(xué)攝像頭等，不同的傳感器系統(tǒng)對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同的感知功能，這些傳感器的功能就像人的眼睛和耳朵，感知周邊物體的方位和距離。

毫米波雷達(dá)還分為遠(yuǎn)距離毫米波雷達(dá)（LRR）和近距離毫米波雷達(dá)（SRR），由于毫米波在大氣中衰減較小，可以探測(cè)感知到的距離更遠(yuǎn)，遠(yuǎn)距離毫米波雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)200米的感知與探測(cè)。與超聲波雷達(dá)比較，毫米波雷達(dá)的體積更小，質(zhì)量更輕，

分辨率更高。與遠(yuǎn)紅外傳感器、激光測(cè)距雷達(dá)、光學(xué)攝像頭等傳感器相比，毫米波雷達(dá)在穿透霧、煙、灰塵方面的能力強(qiáng)，具有全天候的特點(diǎn)。毫米波雷達(dá)的抵抗干擾水平也高于另外幾種探測(cè)傳感器。當(dāng)前市場(chǎng)上主流的毫米波雷達(dá)，根據(jù)其頻率（HZ）大小的的不同，通常分為兩種：第一種是24GHz毫米波雷達(dá)，另一種是77GHz毫米波雷達(dá)。低赫茲的24GHz毫米波雷達(dá)檢測(cè)范圍在中短距離上，主要用于近距離的盲點(diǎn)探測(cè)。而較高赫茲的77GHz毫米波雷達(dá)主要用于探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，一般應(yīng)用于ACC自適應(yīng)巡航等。

2 無(wú)人駕駛車輛的執(zhí)行結(jié)構(gòu)

無(wú)人駕駛車輛的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力控制系統(tǒng)、變速箱控制系統(tǒng)、制動(dòng)力控制系統(tǒng)、方向盤控制系統(tǒng)等，這些控制系統(tǒng)模擬人的手和腳，控制車輛大的加減速和轉(zhuǎn)向、停車等操作。

無(wú)人駕駛車輛的執(zhí)行系統(tǒng)通過(guò)車載CAN總線進(jìn)行內(nèi)部通信，通過(guò)接收前面?zhèn)鞲衅鱾鱽?lái)的信號(hào)，根據(jù)行車需要做出相應(yīng)的加減速、停車、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

3 無(wú)人駕駛車輛的決策單元

無(wú)人駕駛車輛的決策單元主要包括路徑運(yùn)行規(guī)劃和精確導(dǎo)航兩部分，就像人的大腦，決定車輛的行駛方向和行車路線。說(shuō)到導(dǎo)航，就讓人聯(lián)想到導(dǎo)航地圖，無(wú)人駕駛也使用到地圖來(lái)導(dǎo)航，而這個(gè)地圖跟我們平時(shí)用的導(dǎo)航地圖還有些差異。無(wú)人駕駛車輛使用的是高精度電子地圖，高精度電子地圖在導(dǎo)航精度和地圖數(shù)據(jù)量上與我們常用的普通地圖差異很大，因此被稱作“高精度電子地圖”。 高精度電子地圖的精確度可以達(dá)到厘米級(jí)別，地圖中包含的三維圖像里有車道線、周圍物體的坐標(biāo)位置等相關(guān)信息。自動(dòng)駕駛的高精度電子地圖還會(huì)收集道路激光雷達(dá)的反射強(qiáng)度，它變化慢而且變化量很小。通過(guò)光學(xué)攝像頭掃描獲取的信息跟已知的高精度地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，就可以確定當(dāng)前車輛的位置。再根據(jù)慣性導(dǎo)航原理進(jìn)行迭代運(yùn)算，就可以根據(jù)已知的當(dāng)前位置以及目的地位置的路線關(guān)系，從而推算出最佳的行車路徑。無(wú)人駕駛車輛通過(guò)路面感知系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、決策系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)完整的獨(dú)立運(yùn)行機(jī)器，在沒(méi)有人參與的情況下，實(shí)現(xiàn)車輛所有者點(diǎn)到點(diǎn)的安全便捷出行。

4 無(wú)人駕駛車輛與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

無(wú)人駕駛車輛的決策單元不僅需要獨(dú)立的進(jìn)行車輛控制，更需要“城市智慧交通系統(tǒng)”的環(huán)境。除了通過(guò)高精度電子地圖進(jìn)行路徑規(guī)劃，還有一個(gè)路徑規(guī)劃技術(shù)是V2X（vehicle to everything），意思是車輛與外界的信息交換，它是在V2I（Vehicle to Load），即交通信號(hào)燈識(shí)別系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。V2X技術(shù)將車輛和周圍環(huán)境整合成一個(gè)“物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”，包括車與車之間的通信、車與交通設(shè)施之間的通信等，甚至是車對(duì)行人的數(shù)據(jù)處理等一系列的信息交互過(guò)程。當(dāng)無(wú)人駕駛車輛能直接“獲取”交通信號(hào)燈信息，而不是通過(guò)“探測(cè)”信號(hào)燈的信息，就容易實(shí)現(xiàn)不闖紅燈。無(wú)人駕駛車輛“獲取”的交通信號(hào)燈信息的意思是，在離交通信號(hào)燈還有200米遠(yuǎn)，傳感器還“探測(cè)不到”交通信號(hào)燈時(shí)，交通信號(hào)燈就主動(dòng)通過(guò)信息傳輸系統(tǒng)向周邊無(wú)駕駛車輛“告知”信號(hào)燈的當(dāng)前信號(hào)狀態(tài)及發(fā)生變化大的時(shí)間，無(wú)人駕駛車輛不再需要通過(guò)“探測(cè)”交通信號(hào)燈的狀態(tài)（“探測(cè)”信號(hào)燈狀態(tài)有時(shí)比較難以實(shí)現(xiàn)，比如在大雨天、暴風(fēng)雪天，被風(fēng)刮起的垃圾袋，甚至是大巴車的遮擋，都容易導(dǎo)致車輛的傳感器“探測(cè)不到”交通信號(hào)燈）。此外，如果無(wú)人駕駛車輛可以提前獲取周圍車輛的行車路徑，就可以盡量避免碰撞事故的發(fā)生，提高出行安全性。

4.1 無(wú)人駕駛車輛的技術(shù)路線及現(xiàn)狀

汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）分類，無(wú)人駕駛分 Level 0 到 Level 5六個(gè)發(fā)展階段。

每個(gè)發(fā)展階段的定義如下圖1：

按照無(wú)人駕駛等級(jí)劃分，L2級(jí)到L3級(jí)屬于“輔助駕駛”的范圍。因?yàn)閷儆谶@個(gè)無(wú)人駕駛級(jí)別下的狀態(tài)，車輛駕駛員仍然要承擔(dān)車輛駕駛的所有責(zé)任，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是不承擔(dān)所有發(fā)生事故的任何法律后果。

當(dāng)前L2級(jí)的無(wú)人駕駛車輛單車成本已經(jīng)下降到千元以內(nèi)，出廠選裝的沃爾沃智能駕駛輔助系統(tǒng)售價(jià)也僅在數(shù)千元上下，當(dāng)前眾多國(guó)產(chǎn)車如吉利博睿、廣汽傳祺GA8、長(zhǎng)安睿馳CC等國(guó)產(chǎn)品牌車型已經(jīng)可以搭載L2級(jí)別的自主研發(fā)無(wú)人駕駛系統(tǒng)。