汽車自動駕駛的發展

魯嘉淇

摘 要：從1886年德國人戈特利布戴姆勒和朱卡爾姆茨研發出世界上第一輛汽車開始，至今汽車在人類文明中已經擁有130余年歷史，伴隨著科技的不斷進步，汽車由最初的煤氣發動機驅動到汽油柴油驅動到新型能源驅動，不斷朝著科技含量更高，能耗更低的方向發展。在汽車自動駕駛方面，人類也從未停止過探索。2014年9月，美國谷歌公司研究的自動駕駛汽車被加利福尼亞州法案許可，獲準自2015年始可以上路行駛，自動駕駛汽車從此邁開了產業化應用的腳步。本文在對汽車發展歷程探索研究的基礎上，注重探討未來汽車自動駕駛的發展方向。

關鍵詞：自動駕駛；汽車；發展

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0221-02

未來世界發展的方向必然是智能化，自動駕駛汽車是順應時代潮流的產物，隨著自動駕駛汽車的不斷增多，社會交通也將朝著智能交通的方向轉變。美國IEEE協會預測，至2040年全球范圍內75%的新款汽車都將具備自動駕駛功能。之所以會如此預測，是因為自動駕駛擁有多項人工駕駛無法比擬的優勢功能，如按照既定路線行走，避免交通擁堵；減少駕駛人員的駕駛壓力；提升安全性等。另外，物聯網、大數據和云計算的快速融合發展，必然導致自動駕駛行業的快速發展。同時自動駕駛汽車產業發展還將帶動智能制造、信息技術和新材料產業的進一步發展。

1 自動駕駛發展技術趨勢

多個汽車廠商都在自動駕駛領域積極發展各自的核心技術，日產開設日產硅谷研究中心，開展汽車自動駕駛與通信技術方面的研究；德國奔馳、大眾、博世等汽車公司均投入巨資研發復雜環境下的自動駕駛技術；沃爾沃一直致力于自動駕駛研發，計劃未來旗下全系車型搭載其“自動駕駛系統”。在激光雷達技術方面有西門子、海拉和谷歌等；在電子地圖技術方面有谷歌、TomTom、微軟、諾基亞和蘋果等。以下是對全球自動駕駛技術發展的綜合分析。

一是定位與導航技術發展為自動駕駛奠定基礎。汽車實現自動駕駛需要依賴衛星導航系統的精準定位服務，當前世界上的五大衛星定位系統分別是美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯系統（GNSS）、歐洲伽利略衛星導航系統（GSNS）和中國的北斗衛星導航系統（COMPASS）。五大成熟的衛星定位導航系統可在太空對地提供厘米級精準定位，為汽車在復雜路況環境中實現自動駕駛提供技術支撐。

二是環境感知技術多頭并舉。環境感知技術是借助高科技手段以視覺或非視覺手段幫助汽車感知環境路況，駕駛狀態、行駛路徑等從而實現按照乘客指令安全行駛的目的。視覺手段指的是視覺傳感技術，非視覺手段指的是激光傳感、通訊傳感、融合傳感與微波傳感技術，不同技術有不同的特點，各有優劣。隨著傳感技術的不斷發展，人們專注于研發多種傳感技術融合的新型傳感裝置，目的在于將不同傳感技術優勢融合，以達最佳傳感效果。目前部分汽車廠商開始研究雷達傳感與光學傳感融合的技術，并結合車輛往技術實現多車信息協同共享。

三是輔助駕駛技術是自動駕駛商業化的切入口。輔助駕駛技術主要包括視覺改善、狀態監測與操控避險三類。實現輔助駕駛需借助雷達、加速傳感器、壓力傳感器、超聲波和攝像頭等實現對道路環境、駕駛人員狀態和突發情況的實時監測預警，根據實際駕駛情況在適當時間做出緊急措施，確保駕駛安全。倒車輔助、夜視系統、緊急避裝、車道偏離報警系統等輔助駕駛系統已經在汽車制造領域普遍應用，并得到了駕駛人員的廣泛認可。隨著傳感技術的不斷發展及人們對自動駕駛更高的要求，有專家預測，2017年以后自動駕駛汽車市場規模將以每年35%的速度快速擴張。

四是處理器與操作系統是未來競爭的關鍵。與其它智能終端相似，高性能處理器與操作系統必定是未來企業乃至國家獲取市場競爭優勢的關鍵。在處理器方面，自動駕駛汽車需要復雜的機器視覺引擎、強大的圖像處理器（GPU）與中央處理器（CPU）。英偉達公司（NVIDIA）發布了最新的適用于智能手機、平板電腦和自動駕駛汽車的移動處理器Tegra K1，并提供編程工具，幫助汽車廠商開發多種應用。目前全球有400多萬輛汽車內置了Tegra系列芯片。在操作系統方面，由于其是系統集成與接口標準化的關鍵，也是用戶主要入口，因此成為各大企業競爭的焦點。

2 自動駕駛發展的影響

（1）汽車產業與其他產業不同，對資金和技術實力要求很高，新加入者因為不具備與行業巨頭匹敵的實力，往往難以在激烈的競爭中求得生存。汽車電子化的到來或將改變這種產業格局，因為汽車電子化時代，汽車產業競爭更看重技術實力而非資金實力。傳統汽車屬于工業產品，傳統企業產業在長久發展中積累更多的經驗是機械制造方面的，隨著汽車電子化時代的到來，電子行業逐步涉足汽車業發展，使得汽車由單純的工業產品逐步變為智能化產品，汽車產業格局也悄然發生變化。美國最大的軟件公司谷歌近年來一直致力于將其主打產品安卓系統與現代汽車制造產業相融合，聯合奧迪、本田、現代等諸多汽車制造公司組建“開放汽車聯盟”，期望以安卓系統為載體，打造現代化路況平臺。蘋果公司也積極研發車載IOS系統?？萍脊九c汽車制造公司的強強聯手一方面將推動汽車產業智能化的進程，加速自動駕駛汽車產業的發展；另一方面將擴大科技公司的業務范圍，擴大其利潤空間。在未來的發展中，以科技企業為主導的現代汽車制造產業必將引起傳統企業制造業的大變革，汽車制造產業在信息化技術下不斷突破與創新將成為一種長久發展的新常態。

（2）交通運輸行業將產生的變化。自動駕駛技術規?；瘧煤?，受到最直接影響的行業便是交通運輸業。根據現有研究數據和實驗結果可得知，自動駕駛技術與智能交通管理相結合，對于改善道路擁堵有關鍵性作用，同時還可以大大降低交通事故發生率，提高通行安全性和通行質量。自動駕駛汽車根據衛星定位系統的精準導航，選擇最佳路線行進，可節約駕駛時間降低能耗，改善空氣污染，改善當前困擾人們出行的交通擁堵、環境污染等諸多問題。自動駕駛技術應用后，從事交通運輸的司機可以最大程度減輕駕駛壓力，避免出現疲勞駕駛現象，提高運輸效率和運輸安全性。對于世界上一些勞動力短缺的國家而言，自動駕駛汽車可有效解決司機不足的局面，同時還可減少因雇傭司機而產生的人力成本。對于快遞行業而言，自動駕駛技術的應用可為快速員創造更多時間和空間處理快遞單、撥打客戶電話等其他業務工作，提升送貨效率?？傊?，自動駕駛技術的應用將對整個運輸業產生積極的影響，帶動行業快速發展。

（3）將司機用車方式將產生的變化。自動駕駛應有后最直接受益的群體是司機們，司機無需按照傳統的方式全部時間都將自己牢牢釘在駕駛位上，而是可以自由在車內活動，做一些其他工作甚至是娛樂活動。用車群體也將進一步擴大，如老人、兒童等不具備駕駛技能的人，也可以通過輕松乘坐自動駕駛汽車，通過語音指揮的方式讓汽車帶領自己到達目的地。對于掌握一定駕駛技術，但駕駛經驗不足的人來說，自動駕駛可以輔助其更安全順利的駕駛汽車。自動駕駛汽車不論在內部構造上，還是在拓展功能上都比傳統汽車有了更大的提升。結合WIFI技術發展，未來自動駕駛汽車還能為人類提供全路段的無線網絡服務，汽車可以帶給人類的便利將超出人類想象。

3 無人駕駛汽車的發展方向分析

無人駕駛汽車的研究方向可以分為高速公路環境、城市環境、特殊環境三種，三者之間相互重疊而各自又有不同的技術側重點。

（1）當行駛在高速公路環境下，系統會智能的將使用環境限定為具有道路標志良好的高速公路上，并自動完成檢測道路標志線，跟蹤標志線行駛，對道路中的車輛和路標進行識別一系列安全檢測，在保證絕對安全的情況下，汽車進入高速公路后實現全自動無人駕駛。自動駕駛系統的應用將增添汽車駕駛的趣味性，提高人們的工作效率和生活品質。

（2）在城市環境下，無人駕駛相對于高速環境下車輛行駛速度比較慢，因此在這種環境下的無人駕駛汽車更安全可靠，在一定程度上能夠解決城市區域的交通問題，特別是在大型的公共場所如機場、公園、校園，在這些地方無人駕駛車的速度較慢，路程比較近。但是，城市環境相對比較復雜，對感知和控制的算法提出了更嚴格的要求，所以在城市環境下無人駕駛汽車的行駛是一個很大的難題，這將成為下一階段研究重點。

（3）在特殊環境下，尤其是駕駛系統在軍事中的應用，國家一直都很重視這方面的發展。但是關鍵技術與其他兩種環境一樣，感知和控制的要求更加嚴格，但是在性能要求上的側重點不同。在特殊環境下使用時著重考慮的是在惡劣環境下的適應性，這也是在未來推廣應用需重點解決的問題。

4 結語

無人駕駛汽車是未來汽車發展的主流方向，它的應用會降低道路上汽車的行駛速度，能大大減少交通事故的發生，同時也能舒緩當前交通擁擠的狀況，使交通系統安全可靠。無人駕駛汽車從根本上改變了傳統車輛的控制方式，最大化的提高交通系統的效率。在計算機技術和導航技術快速發展的時代，自動駕駛系統的研究充滿生機，無人駕駛汽車將會廣泛的運用到實際生活中，為人們的生活增添光彩。

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