無人駕駛汽車離我們的生活越來越近

近日，由軍事交通學(xué)院研制的無人駕駛汽車，實現(xiàn)了復(fù)雜高速公路環(huán)境下，從北京臺湖收費站到天津東麗收費站的實路測試，最高時速達(dá)105公里，超車共33次。事實上，這則新聞反映的事實，只是國內(nèi)外方興未艾的無人駕駛智能汽車研究中的一個片斷。

忙碌的清晨，你帶著做好的早點，進(jìn)入早已在門口等候的汽車，告知目的地，之后，你便可以安逸地享受早餐，如果樂意，你還能在車上小憩一會兒，汽車可以安全快速地把你載往目的地。

這就是未來的無人駕駛汽車，它已不再是科幻電影中虛無縹緲的幻想，隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，它正離我們的生活越來越近。

先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)

無人駕駛技術(shù)經(jīng)歷初級階段

世界第一輛無人駕駛汽車，是1939年通用汽車在美國紐約世界博覽會上所展示的，這是一輛電動車，通過道路上所埋的線圈實現(xiàn)驅(qū)動和自動引導(dǎo)功能。

真正意義上的無人駕駛汽車研究始于20世紀(jì)70年代。然而，由于技術(shù)上的局限，完全的無人駕駛遭遇了空前的瓶頸，各國逐步轉(zhuǎn)移到問題相對簡單的高速公路車輛輔助駕駛的研究上。隨著全球汽車的普及，先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)作為無人駕駛汽車技術(shù)的初級階段，成為了各國研究機(jī)構(gòu)、汽車廠家的研究重點，以應(yīng)對汽車行駛過程中所遭遇的安全問題和疲勞問題。

在各項ADAS技術(shù)的研究中，基于雷達(dá)的自適應(yīng)巡航控制、前撞報警、車道偏離報警以及車道偏離輔助等系統(tǒng)，由于能夠在很大程度上解決汽車行駛過程中的安全預(yù)警和自動駕駛等問題，成為國內(nèi)外普遍研究和應(yīng)用的重點。

1997年，豐田開始部分裝配基于雷達(dá)的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，該類系統(tǒng)能夠自動與前車保持安全的行車距離;2002年，豐田推出夜視系統(tǒng)，其通過攝像頭，可顯示前方道路的近紅外圖像，凸顯前方的障礙;2003年，梅賽德斯奔馳推出Pre-Safe主動安全系統(tǒng)，其通過雷達(dá)、攝像頭等傳感器，可準(zhǔn)確預(yù)測前方即將發(fā)生的安全隱患，通過報警、主動制動、安全帶預(yù)緊等安全手段確保車輛的安全性;2009年，沃爾沃推出了行人監(jiān)測系統(tǒng)，車輛安全性由汽車本身保護(hù)擴(kuò)展到行人安全保護(hù)的范疇。

GPS導(dǎo)航定位、快速大容量通信

為無人駕駛汽車開辟可能

進(jìn)入21世紀(jì)，在ADAS技術(shù)快速發(fā)展的同時，基于GPS導(dǎo)航與定位技術(shù)、快速大容量通信技術(shù)的不斷發(fā)展，完全的無人駕駛汽車進(jìn)入了新的發(fā)展階段。2004年3月，美國國防部在加州南部的莫哈韋沙漠舉辦了第一屆無人駕駛汽車大賽，開啟了無人駕駛汽車在實際復(fù)雜道路環(huán)境下的研究與測試。

在眾多無人駕駛汽車陣列中，谷歌的無人駕駛汽車無疑是其中最引人注目的，它獲得了美國內(nèi)華達(dá)州首張無人駕駛車輛牌照，允許其在開放的道路環(huán)境中進(jìn)行測試。相關(guān)人士表示，谷歌研制的無人駕駛車輛最快還要8年才能走入市場，意味著真正投入商用仍要等到2020年。

我國從20世紀(jì)80年代便開始了無人駕駛汽車的研究。1992年，國防科技大學(xué)成功研制出我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車，由計算機(jī)及相關(guān)的檢測傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成;2005年，由清華大學(xué)研制的可應(yīng)用于實際車輛的ADAS系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛縱向、橫向駕駛員輔助，大大提高了車輛的安全性能。2011年，國防科技大學(xué)研制的紅旗HQ3無人駕駛汽車，首次完成了從長沙到武漢286公里的高速全程無人駕駛實驗，創(chuàng)造了我國自主研制的無人駕駛汽車在復(fù)雜交通狀況下自主駕駛的新紀(jì)錄。

環(huán)境感知、無線通信、智能決策及控制

實現(xiàn)無人駕駛要有三大系統(tǒng)

要實現(xiàn)真正意義的無人駕駛，需要完全解決兩個問題：完整、準(zhǔn)確的行駛環(huán)境信息識別;智能優(yōu)化的決策與系統(tǒng)控制。因此，完整的無人駕駛汽車集成了環(huán)境感知、無線通信以及智能決策及控制三大系統(tǒng)。

其中，環(huán)境感知系統(tǒng)模擬人對局部車輛行駛環(huán)境的實時辨識的功能，包含遍布車身的雷達(dá)、機(jī)器視覺等傳感器，以實現(xiàn)對行駛環(huán)境中車輛-車輛，車輛-道路以及車輛-行人相對運動關(guān)系的準(zhǔn)確辨識，如車道線、交通燈信號、交叉路口信息、運動-靜止障礙物、行人甚至動物等;

無線通信系統(tǒng)則是模擬人對大范圍內(nèi)車輛行駛環(huán)境的認(rèn)識，其主要通過如3G/4G、WiFi、GPS、車-車/車-路通信等遠(yuǎn)程/短程的通信方式，實現(xiàn)諸如交通信息、天氣狀況、道路緊急事故、前方路口信息、行車盲點、車輛定位及導(dǎo)航等信息的辨識;

而智能控制系統(tǒng)主要模擬人分析和處理復(fù)雜環(huán)境信息，制定最優(yōu)決策的過程，該過程既涉及復(fù)雜的人工智能優(yōu)化算法，選擇最安全、最高效的行駛路徑，也需要對車輛各部件如發(fā)動機(jī)、電機(jī)、變速器等系統(tǒng)進(jìn)行實時的車輛控制，以實現(xiàn)對車輛期望運動軌跡的快速跟蹤。

如何綜合應(yīng)用環(huán)境感知、無線通信等手段，通過多類信息的綜合處理，獲取準(zhǔn)確全面的行車環(huán)境信息，這是無人駕駛汽車技術(shù)發(fā)展所面臨的首要技術(shù)難題。其次，復(fù)雜的行駛環(huán)境下，如何制定最優(yōu)的決策，使得無人駕駛汽車在行駛過程中能夠?qū)崿F(xiàn)真正的安全、高效，也符合駕駛員的行為習(xí)慣，這將是無人駕駛汽車面臨的另一技術(shù)難題。