无人驾驶汽车的起源与发展

贾玉龙

（武汉理工大学汽车工程学院 湖北 武汉 430070）

1 引言

无人驾驶汽车，通过应用感知技术来探测车辆行驶环境，并依据所得到的道路信息、障碍信息，有效的控制车速及其行进方向，从而确保车辆的安全稳定行驶。研究发现，无人驾驶技术可大大降低各类交通事故的发生率，同时还能减少能源损耗以及尾气排放。无人驾驶汽车的发展与应用，前景非常广阔，能够创造极高的经济效益与社会效益，更是未来智慧城市发展的重要构成。

2 国外无人驾驶汽车的发展现状

自上个世纪七十年代开始，国外就已开始无人驾驶汽车技术的研究。美国最早提出的是ALV（自主地面车辆）计划，同时各大高校也开始有关无人驾驶技术的研究。但技术较为复杂，且受到应用条件的限制，成果极为有限。

1995 年，美国卡耐基•梅隆大学推出的无人驾驶汽车获得成功，实现了5000多公里的高速道路试验。2005年，美国斯坦福大学推出的多功能车，实现了在崎岖道路上的长途穿行。到了2014年，无人驾驶技术获得了长足的发展。2016年，福特Fusion迎来了无人驾驶汽车的载客“首秀”。在同一年，Google创建独立的自动驾驶汽车公司Waymo，Google研发的自动驾驶汽车的实际测试里程已达到200多万英里。

2016年10 月，特斯拉在新车上都已安装Autopilot 2.0“完全自动驾驶功能”的硬件系统（软件部分包括多项辅助功能），且成本并未增加多少。2017年3月，特斯拉宣布推出Autopilot 8.1系统，大大提升了无人驾驶汽车的等级。据统计，特斯拉在Autopilot模式下已行驶超过2.22亿英里。

3 国内无人驾驶汽车的发展现状

国内无人驾驶汽车的发展相比国外，不管是技术上还是理念上都有所落后。在1992年，国内推出了首辆真正意义上的无人驾驶汽车。2000年，国内第4代无人驾驶汽车研制成功，时速达到76km/h。

2010 年，国防科技大学与一汽共同研发的无人驾驶轿车，已实现自主导航功能，无需人为干预，能够在高速道路上进行稳定行驶。

2015 年，百度实现了无人驾驶汽车的道路测试，同时宣布创建自动驾驶事业部，计划尽快完成商用化。此外，北汽、比亚迪等汽车公司也已逐步涉足无人驾驶领域。

4 关键技术

无人驾驶汽车最关键的部分在于自动驾驶系统，主要包括以下三部分：环境感知、定位导航和控制系统。环境感知类似于驾驶人员的眼睛，一般由摄像装置、传感器件等构成，用来对行驶环境进行感知。定位导航类似于驾驶人员的地图，用来实现导航功能。控制系统类似于驾驶人员的大脑，用来对道路信息进行分析，并发出相应的指令。此外，还要用到车联网等的支持，以确保车辆的自动、安全运行。

实践表明，要达到完全的无人驾驶，必须在感知技术上实现突破。2015年，特斯拉推出7.0版本的感知系统，主要通过图像识别来实现，并以雷达技术为辅助，但随之出现了两起安全事故。之后的8.0版本对相关方案进行了升级，改为雷达技术为主，图像识别为辅。经过此次改造，车辆对周围的感知能力大大增强，对各类障碍物的识别能力也有所提升，有效的提高了自动驾驶的安全性。

谷歌则代表了感知技术的另一个发展方向。谷歌使用街景车、探测车等测绘得到高精度地图，覆盖整个城市的经纬度以及各相关位置的三维信息。随后采用雷达和地图对车辆的前进路线进行设计，能够到达城市内的任意位置，但也只限于这一城市。

通过对当前所应用的感知技术进行研究发现，大部分都属于静态感知。而自动驾驶应该能够预估到接下来几秒钟或者一段时间内会发生什么，不然就无法确保行驶的安全。因此，应进一步完善感知技术，目前主要包括以下两种研究方向，一种是提高技术的灵活性，也就是增强对某些不确定性状况的感知能力；另一种是提高经验的可靠性，观察到的范围越大，得到的信息也就越多，以此实现更加准确的判断，并利用已确认的信息对无法确认的信息加以修正。以上都要依靠深度学习的应用来实现。

5 未来展望

美国SAE对无人驾驶汽车的等级进行划分，包括5级。0级未实现自动驾驶；1级是对方向盘或加减速进行辅助；2级是对方向盘等多项功能进行辅助，但驾驶员应做好准备，以便随时予以接管；3级是有条件自动驾驶，驾驶员适当干预；4级为高度自动驾驶，但需要满足一定的道路条件；5级为完全自动驾驶，无需驾驶员的干预。

目前来说，国内外汽车生产企业都已达到1级，大部分达到2级，最为成功的特斯拉、谷歌也只达到3级。

据业内人士估计，到2020年无人驾驶将进入高速发展期。2017年，特斯拉提出其自动驾驶系统到2019年将达到5级，到时候无人汽车将可以自主地从一座城市开到另一座城市，途中“无需人为干预”。丰田提出到2020年实现自动驾驶的商品化。大众也将在2020年推出最新的自动驾驶方案。以一汽、吉利等为代表的国内汽车企业则争取在2025年推出自动驾驶量产车。

当然，要实现无人驾驶，还需考虑到多种结构化环境探索商业发展路径，比如城市环境、某些特殊环境下的应用，尤其是城市环境将成为未来的发展重点，有分析师给出预测，2030年共享出行（租赁无人驾驶汽车）的市场容量有可能达到2.6万亿美元。

总的来说，无人驾驶汽车必将是未来汽车产业发展的重要方向，也是信息技术发展的必然结果。随着城市化进程的加快，城市交通拥堵问题日渐严重，人们的方便出行逐渐成为一个亟待解决的问题。无人驾驶汽车的推出，非常适合共享出行以及长途运输，能够有效地提高交通运输的效率及其安全性。

[1]端木庆玲，阮界望，马钧.无人驾驶汽车的先进技术与发展[J].农业装备与车辆工程，2014，52(3)：30-33.

[2]邓学，陈平，郑宏达，等.无人驾驶已悄然上路——汽车颠覆时代无人驾驶热血而来[J].机器人产业，2016(4)：44-56.

[3]张宇航.无人驾驶汽车的起源、现状及展望[J].电子技术与软件工程，2017(19)：109-110.