無(wú)人駕駛汽車離我們的生活越來(lái)越近

近日，由軍事交通學(xué)院研制的無(wú)人駕駛汽車，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜高速公路環(huán)境下，從北京臺(tái)湖收費(fèi)站到天津東麗收費(fèi)站的實(shí)路測(cè)試，最高時(shí)速達(dá)105公里，超車共33次。事實(shí)上，這則新聞反映的事實(shí)，只是國(guó)內(nèi)外方興未艾的無(wú)人駕駛智能汽車研究中的一個(gè)片斷。

忙碌的清晨，你帶著做好的早點(diǎn)，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(huì)兒，汽車可以安全快速地把你載往目的地。

這就是未來(lái)的無(wú)人駕駛汽車，它已不再是科幻電影中虛無(wú)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(lái)越近。

先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)

無(wú)人駕駛技術(shù)經(jīng)歷初級(jí)階段

世界第一輛無(wú)人駕駛汽車，是1939年通用汽車在美國(guó)紐約世界博覽會(huì)上所展示的，這是一輛電動(dòng)車，通過道路上所埋的線圈實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)引導(dǎo)功能。

真正意義上的無(wú)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(wú)人駕駛遭遇了空前的瓶頸，各國(guó)逐步轉(zhuǎn)移到問題相對(duì)簡(jiǎn)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(wú)人駕駛汽車技術(shù)的初級(jí)階段，成為了各國(guó)研究機(jī)構(gòu)、汽車廠家的研究重點(diǎn)，以應(yīng)對(duì)汽車行駛過程中所遭遇的安全問題和疲勞問題。

在各項(xiàng)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(bào)警、車道偏離報(bào)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(dòng)駕駛等問題，成為國(guó)內(nèi)外普遍研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

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(dòng)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(dòng)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(cè)前方即將發(fā)生的安全隱患，通過報(bào)警、主動(dòng)制動(dòng)、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(cè)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(wú)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(shí)，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(wú)人駕駛汽車進(jìn)入了新的發(fā)展階段。2004年3月，美國(guó)國(guó)防部在加州南部的莫哈韋沙漠舉辦了第一屆無(wú)人駕駛汽車大賽，開啟了無(wú)人駕駛汽車在實(shí)際復(fù)雜道路環(huán)境下的研究與測(cè)試。

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

我國(guó)從20世紀(jì)80年代便開始了無(wú)人駕駛汽車的研究。1992年，國(guó)防科技大學(xué)成功研制出我國(guó)第一輛真正意義上的無(wú)人駕駛汽車，由計(jì)算機(jī)及相關(guān)的檢測(cè)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(shí)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(guó)防科技大學(xué)研制的紅旗HQ3無(wú)人駕駛汽車，首次完成了從長(zhǎng)沙到武漢286公里的高速全程無(wú)人駕駛實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了我國(guó)自主研制的無(wú)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(wú)線通信、智能決策及控制

實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛要有三大系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)真正意義的無(wú)人駕駛，需要完全解決兩個(gè)問題：完整、準(zhǔn)確的行駛環(huán)境信息識(shí)別;智能優(yōu)化的決策與系統(tǒng)控制。因此，完整的無(wú)人駕駛汽車集成了環(huán)境感知、無(wú)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(duì)局部車輛行駛環(huán)境的實(shí)時(shí)辨識(shí)的功能，包含遍布車身的雷達(dá)、機(jī)器視覺等傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)行駛環(huán)境中車輛-車輛，車輛-道路以及車輛-行人相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的準(zhǔn)確辨識(shí)，如車道線、交通燈信號(hào)、交叉路口信息、運(yùn)動(dòng)-靜止障礙物、行人甚至動(dòng)物等;

無(wú)線通信系統(tǒng)則是模擬人對(duì)大范圍內(nèi)車輛行駛環(huán)境的認(rèn)識(shí)，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(shí)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(diǎn)、車輛定位及導(dǎo)航等信息的辨識(shí);

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(duì)車輛各部件如發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、變速器等系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的車輛控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛期望運(yùn)動(dòng)軌跡的快速跟蹤。

如何綜合應(yīng)用環(huán)境感知、無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)人駕駛汽車面臨的另一技術(shù)難題。