汽车自动驾驶的发展

鲁嘉淇

摘 要：从1886年德国人戈特利布戴姆勒和朱卡尔姆茨研发出世界上第一辆汽车开始，至今汽车在人类文明中已经拥有130余年历史，伴随着科技的不断进步，汽车由最初的煤气发动机驱动到汽油柴油驱动到新型能源驱动，不断朝着科技含量更高，能耗更低的方向发展。在汽车自动驾驶方面，人类也从未停止过探索。2014年9月，美国谷歌公司研究的自动驾驶汽车被加利福尼亚州法案许可，获准自2015年始可以上路行驶，自动驾驶汽车从此迈开了产业化应用的脚步。本文在对汽车发展历程探索研究的基础上，注重探讨未来汽车自动驾驶的发展方向。

关键词：自动驾驶；汽车；发展

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0221-02

未来世界发展的方向必然是智能化，自动驾驶汽车是顺应时代潮流的产物，随着自动驾驶汽车的不断增多，社会交通也将朝著智能交通的方向转变。美国IEEE协会预测，至2040年全球范围内75%的新款汽车都将具备自动驾驶功能。之所以会如此预测，是因为自动驾驶拥有多项人工驾驶无法比拟的优势功能，如按照既定路线行走，避免交通拥堵；减少驾驶人员的驾驶压力；提升安全性等。另外，物联网、大数据和云计算的快速融合发展，必然导致自动驾驶行业的快速发展。同时自动驾驶汽车产业发展还将带动智能制造、信息技术和新材料产业的进一步发展。

1 自动驾驶发展技术趋势

多个汽车厂商都在自动驾驶领域积极发展各自的核心技术，日产开设日产硅谷研究中心，开展汽车自动驾驶与通信技术方面的研究；德国奔驰、大众、博世等汽车公司均投入巨资研发复杂环境下的自动驾驶技术；沃尔沃一直致力于自动驾驶研发，计划未来旗下全系车型搭载其“自动驾驶系统”。在激光雷达技术方面有西门子、海拉和谷歌等；在电子地图技术方面有谷歌、TomTom、微软、诺基亚和苹果等。以下是对全球自动驾驶技术发展的综合分析。

一是定位与导航技术发展为自动驾驶奠定基础。汽车实现自动驾驶需要依赖卫星导航系统的精准定位服务，当前世界上的五大卫星定位系统分别是美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯系统（GNSS）、欧洲伽利略卫星导航系统（GSNS）和中国的北斗卫星导航系统（COMPASS）。五大成熟的卫星定位导航系统可在太空对地提供厘米级精准定位，为汽车在复杂路况环境中实现自动驾驶提供技术支撑。

二是环境感知技术多头并举。环境感知技术是借助高科技手段以视觉或非视觉手段帮助汽车感知环境路况，驾驶状态、行驶路径等从而实现按照乘客指令安全行驶的目的。视觉手段指的是视觉传感技术，非视觉手段指的是激光传感、通讯传感、融合传感与微波传感技术，不同技术有不同的特点，各有优劣。随着传感技术的不断发展，人们专注于研发多种传感技术融合的新型传感装置，目的在于将不同传感技术优势融合，以达最佳传感效果。目前部分汽车厂商开始研究雷达传感与光学传感融合的技术，并结合车辆往技术实现多车信息协同共享。

三是辅助驾驶技术是自动驾驶商业化的切入口。辅助驾驶技术主要包括视觉改善、状态监测与操控避险三类。实现辅助驾驶需借助雷达、加速传感器、压力传感器、超声波和摄像头等实现对道路环境、驾驶人员状态和突发情况的实时监测预警，根据实际驾驶情况在适当时间做出紧急措施，确保驾驶安全。倒车辅助、夜视系统、紧急避装、车道偏离报警系统等辅助驾驶系统已经在汽车制造领域普遍应用，并得到了驾驶人员的广泛认可。随着传感技术的不断发展及人们对自动驾驶更高的要求，有专家预测，2017年以后自动驾驶汽车市场规模将以每年35%的速度快速扩张。

四是处理器与操作系统是未来竞争的关键。与其它智能终端相似，高性能处理器与操作系统必定是未来企业乃至国家获取市场竞争优势的关键。在处理器方面，自动驾驶汽车需要复杂的机器视觉引擎、强大的图像处理器（GPU）与中央处理器（CPU）。英伟达公司（NVIDIA）发布了最新的适用于智能手机、平板电脑和自动驾驶汽车的移动处理器Tegra K1，并提供编程工具，帮助汽车厂商开发多种应用。目前全球有400多万辆汽车内置了Tegra系列芯片。在操作系统方面，由于其是系统集成与接口标准化的关键，也是用户主要入口，因此成为各大企业竞争的焦点。

2 自动驾驶发展的影响

（1）汽车产业与其他产业不同，对资金和技术实力要求很高，新加入者因为不具备与行业巨头匹敌的实力，往往难以在激烈的竞争中求得生存。汽车电子化的到来或将改变这种产业格局，因为汽车电子化时代，汽车产业竞争更看重技术实力而非资金实力。传统汽车属于工业产品，传统企业产业在长久发展中积累更多的经验是机械制造方面的，随着汽车电子化时代的到来，电子行业逐步涉足汽车业发展，使得汽车由单纯的工业产品逐步变为智能化产品，汽车产业格局也悄然发生变化。美国最大的软件公司谷歌近年来一直致力于将其主打产品安卓系统与现代汽车制造产业相融合，联合奥迪、本田、现代等诸多汽车制造公司组建“开放汽车联盟”，期望以安卓系统为载体，打造现代化路况平台。苹果公司也积极研发车载IOS系统。科技公司与汽车制造公司的强强联手一方面将推动汽车产业智能化的进程，加速自动驾驶汽车产业的发展；另一方面将扩大科技公司的业务范围，扩大其利润空间。在未来的发展中，以科技企业为主导的现代汽车制造产业必将引起传统企业制造业的大变革，汽车制造产业在信息化技术下不断突破与创新将成为一种长久发展的新常态。

（2）交通运输行业将产生的变化。自动驾驶技术规模化应用后，受到最直接影响的行业便是交通运输业。根据现有研究数据和实验结果可得知，自动驾驶技术与智能交通管理相结合，对于改善道路拥堵有关键性作用，同时还可以大大降低交通事故发生率，提高通行安全性和通行质量。自动驾驶汽车根据卫星定位系统的精准导航，选择最佳路线行进，可节约驾驶时间降低能耗，改善空气污染，改善当前困扰人们出行的交通拥堵、环境污染等诸多问题。自动驾驶技术应用后，从事交通运输的司机可以最大程度减轻驾驶压力，避免出现疲劳驾驶现象，提高运输效率和运输安全性。对于世界上一些劳动力短缺的国家而言，自动驾驶汽车可有效解决司机不足的局面，同时还可减少因雇佣司机而产生的人力成本。对于快递行业而言，自动驾驶技术的应用可为快速员创造更多时间和空间处理快递单、拨打客户电话等其他业务工作，提升送货效率。总之，自动驾驶技术的应用将对整个运输业产生积极的影响，带动行业快速发展。

（3）将司机用车方式将产生的变化。自动驾驶应有后最直接受益的群体是司机们，司机无需按照传统的方式全部时间都将自己牢牢钉在驾驶位上，而是可以自由在车内活动，做一些其他工作甚至是娱乐活动。用车群体也将进一步扩大，如老人、儿童等不具备驾驶技能的人，也可以通过轻松乘坐自动驾驶汽车，通过语音指挥的方式让汽车带领自己到达目的地。对于掌握一定驾驶技术，但驾驶经验不足的人来说，自动驾驶可以辅助其更安全顺利的驾驶汽车。自动驾驶汽车不论在内部构造上，还是在拓展功能上都比传统汽车有了更大的提升。结合WIFI技术发展，未来自动驾驶汽车还能为人类提供全路段的无线网络服务，汽车可以带给人类的便利将超出人类想象。

3 无人驾驶汽车的发展方向分析

无人驾驶汽车的研究方向可以分为高速公路环境、城市环境、特殊环境三种，三者之间相互重叠而各自又有不同的技术侧重点。

（1）当行驶在高速公路环境下，系统会智能的将使用环境限定为具有道路标志良好的高速公路上，并自动完成检测道路标志线，跟踪标志线行驶，对道路中的车辆和路标进行识别一系列安全检测，在保证绝对安全的情况下，汽车进入高速公路后实现全自动无人驾驶。自动驾驶系统的应用将增添汽车驾驶的趣味性，提高人们的工作效率和生活品质。

（2）在城市环境下，无人驾驶相对于高速环境下车辆行驶速度比较慢，因此在这种环境下的无人驾驶汽车更安全可靠，在一定程度上能够解决城市区域的交通问题，特别是在大型的公共场所如机场、公园、校园，在这些地方无人驾驶车的速度较慢，路程比较近。但是，城市环境相对比较复杂，对感知和控制的算法提出了更严格的要求，所以在城市环境下无人驾驶汽车的行驶是一个很大的难题，这将成为下一阶段研究重点。

（3）在特殊环境下，尤其是驾驶系统在军事中的应用，国家一直都很重视这方面的发展。但是关键技术与其他两种环境一样，感知和控制的要求更加严格，但是在性能要求上的侧重点不同。在特殊环境下使用时着重考虑的是在恶劣环境下的适应性，这也是在未来推广应用需重点解决的问题。

4 结语

无人驾驶汽车是未来汽车发展的主流方向，它的应用会降低道路上汽车的行驶速度，能大大减少交通事故的发生，同时也能舒缓当前交通拥挤的状况，使交通系统安全可靠。无人驾驶汽车从根本上改变了传统车辆的控制方式，最大化的提高交通系统的效率。在计算机技术和导航技术快速发展的时代，自动驾驶系统的研究充满生机，无人驾驶汽车将会广泛的运用到实际生活中，为人们的生活增添光彩。

参考文献

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