自动驾驶汽车的概况与发展

摘要：随着计算机技术的发展与应用，汽车智能化也进一步提升。而随着人工智能、传感器等技术的发展，自动驾驶汽车也成为了各大公司致力于研究与应用的方向。本文首先介绍了自动驾驶汽车的概念与原理，其次举例介绍了三个公司对于自动驾驶汽车的研究现状，最后探讨了自动驾驶汽车的发展趋势。

关键词：自动驾驶；智能化；概念与原理

1 绪论

随着计算机应用与控制技术的发展，越来越多的计算机技术应用到了汽车上，因此，汽车的智能化程度也得到很大提高。同时，随着经济的蓬勃发展和生活水平的提高，汽车的保有量也急剧增加，也由此带来了交通拥堵、事故频发等问题。虽然科技人员已经开发出较为成熟的汽車安全系统，用来辅助驾驶员控制汽车，避免出现一些问题和危险，但这些技术还远远不足以解决问题。近年来，由于人工智能、深度学习、视觉计算、物联网、雷达技术等方面的快速发展，自动驾驶技术逐渐成为各大汽车与互联网公司研究的热点。随着研究的深入，自动驾驶汽车的量产也是可期的。

2 自动驾驶汽车概念与原理

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车等等，是通过传感器识别，再经过电脑系统进行计算，然后做出决策来移动汽车，从而实现无人驾驶功能的一种智能汽车。自动驾驶指的是汽车在某些具有关键性的控制功能上（如刹车、油门或转向），无需驾驶员进行操作便可以直接自动的完成反应动作，对汽车进行控制。

自动驾驶汽车的主要技术可以分为环境感知，行为决策，路径规划和运动控制这四个部分。

环境感知即通过安装在汽车上的各种传感器和雷达，对于汽车周围的环境信息进行获取，这是实现自动驾驶汽车的前提。对环境的感知又分为对车辆、行人、道路边界、交通指示标志等不同目标的感知。因为单个传感器对于环境的描述具有局限性，所以为了保证汽车能够平稳安全的行驶，需要将多个传感器融合起来，对当前环境做出较为全面、准确的描述。

行为决策将前一步通过环境感知技术获得的信息进行判断与计算。运用强化学习、神经网络、人工智能方面的算法，对信息进行分析并建立适当的工作模型，通过模型计算，做出相应的控制策略。例如在车距保持、障碍物警告功能中，需要通过当前的环境情况，对未来一段时间内的状态进行预测，从而做出正确的决策。

路径规划就是依靠环境感知的信息和车辆当前位置的信息，按照一定的搜索算法，寻找一条可供车辆通过的路径，从而实现车辆的自动导航。路径规划还分为总体规划和局部规划。总体规划即在起点和目的地之前的很多条路线中寻找一条合适的路线，该功能与如今大多数导航系统的功能相似。局部规划则根据车辆与其他车辆或障碍物之间的位置关系，寻找一条可供车辆通过的路径。在这条路径中可能完成超车、变道、刹车等多个动作。

运动控制是自动驾驶汽车的最后一个动作，控制汽车按照已经规划好的路径进行移动。在运动的过程中，一方面要控制汽车保持一定的前进或后退的速度，另一方面还要配合转向操作对汽车进行移动，从而使汽车保持在规划好的路径上。

3 自动驾驶汽车的现状

3.1 谷歌

在自动驾驶汽车这一领域，谷歌公司无疑是其中的佼佼者。谷歌公司2010年在其官方博客中宣布，正在开发自动驾驶汽车，其目标是通过改变汽车的基本使用方式，协助驾驶员避免交通事故，将人们从大量驾车时间中解放出来，并减少碳排放。经过了近八年的研发、实验，谷歌公司所研究的汽车已经在公路上自动行驶400万英里，并申请和获得了多项专利。最近，谷歌的自动驾驶部门Waymo宣布，他们的汽车已实现全自动。与此同时，该公司还计划在亚利桑那州推出一自动驾驶汽车的叫车服务。

谷歌自动驾驶汽车示意图

3.2 百度

百度公司也是自动驾驶汽车的追赶者，百度研发自动驾驶汽车起初进行封闭性的尝试，初步了解汽车的性能。然后进行了算法的构建与调试，在低速状态下进行了半封闭测试。最后，在北京的高速公路上做了测试，从百度大厦出发最后按原路线返回。在这一路中，多次实现了变道、超车、调头等复杂动作，并实现了不同道路场景的切换，完成了进入高速和离开高速的动作。在百度世界大会主题演讲上，百度总裁李彦宏再次提起了百度的自动驾驶汽车，并表示自动驾驶汽车将在2020年进行量程上市。

3.3 宝马

今年7月，宝马与英特尔、Mobileye公司举行了联合发布会，表示将在自动驾驶汽车领域进行深度合作，共同研发“完全无人驾驶汽车”。宝马集团将负责驾驶控制和动、整体安全的评估以及整体组件集成、原型车生产等部分。英特尔公司则提高高性能的计算能力，为路径规划、建模决策等部分提高平台。Mobileye公司则贡献了其专有的高性能计算机视觉处理器，并结合英特尔的计算平台，加入到汽车中。此外，Mobileye公司还将与宝马公司进行合作，共同研究多传感器的融合技术，以便于更为准确的收集车辆周围环境的信息，从而建立更为精确的模型。三家公司计划在未来几年陆续发布硬件样品和软件更新，并计划于2021年进行展示。

4 自动驾驶汽车的发展趋势

自动驾驶是未来数十年内的一种发展趋势，这一观点几乎获得所有公司的一致认同。无论是以奔驰、宝马为代表的传统汽车厂商，还是以谷歌、百度为代表科技厂商，都在自动驾驶技术这一领域进行深度的研究。虽然在研发和实验的过程中出现了车辆事故等问题，虽然自动驾驶汽车仍存在着一定的伦理问题。但随着技术的发展，车辆智能化的提升，完全量产的自动驾驶汽车的出现只是时间的问题。而随着自动驾驶汽车进入人们的生活，它为人们提供了新服务，解决了困扰当今城市的遗留问题。这一切，会让我们重新思考它的社会与伦理问题。在经过实际生活的检验与优化之后，自动驾驶汽车将会在人们地日常生活中更加普及。

参考文献：

[1]陈慧，徐建波.智能汽车技术发展趋势[J].中国集成电路，2014，23（11）：6470.

作者简介：许子明（1997），男，汉族，河南人，本科。