综述无人驾驶汽车的主要功能

综述无人驾驶汽车的主要功能
摘要：随着技术模式的不断更迭与改进，无人驾驶已成为世界各国竞相投入开
发的新技术。

原因在于无人驾驶技术涉及多项领域，其中包括无人控制，人工智能，计算机视觉等高新技术，还与互联网紧密结合。

将无人驾驶技术做好做强，
掌握的不仅是一门精尖技术，更是对本国科技水平的一次整合与提升。

本文简要
介绍了无人驾驶汽车的一些主要功能及实现方法，对无人驾驶的一些问题进行了
思考，简述了无人驾驶技术的一些优势和不足。

关键词：无人驾驶、路线规划、车内信息采集、车外信息采集
1. 引言
无人驾驶汽车在20世纪已经有了数十年的历史，在21世纪呈现出了实用趋势，国内外几家公司也在快速推进无人驾驶汽车实用化。

当前，人们对无人驾驶
汽车的需求不断提高，无人驾驶技术也日益成熟。

因此开展对无人驾驶方面的研
究具有重要的意义。

2. 无人驾驶技术的简介
2.1 无人驾驶汽车的发展情况
无人驾驶这一概念最先由英、德、美等发达国家在上世纪七八十年代提出。

发展至今，国外的许多公司都取得了不错的成绩。

如谷歌，其在2014年12月中
下旬，就首次展示了无人驾驶原型车成品，该车可全功能运行。

2015年5月8日在美国内华达州允许测试3个月后，谷歌的无人驾驶汽车就取得了合法牌照。

在我国，无人驾驶技术日臻成熟。

在1992年国防科技大学成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。

现今，百度与北汽合作打造的无人驾驶汽车已
经试运营，并且达到L3级别。

未来，我国将推进立法，使无人驾驶汽车真正合
法化。

美国汽车工程师学会（SAE）对自动驾驶有明确的分级并已经被 NHTSA 确定
为标准，从辅助驾驶到完全不需要人干预的自动驾驶有明确界定[1]。

根据NHTSA
对无人驾驶汽车的分级，无人驾驶汽车分为L0、L1、L2、L3、L4五个等级，如表1。

美国摩根斯丹利研究报告中指出在2025 年自动驾驶技术在美国的潜在经济影
响为 2000 亿到 1.9万亿美元左右。

[2]
2.2 无人汽车的组成部分
无人汽车的组成部分主要有：GPS、测距雷达、激光发射器、中央处理器、视频采集器。

GPS：在无人驾驶中主要起到导航的作用，对无人驾驶汽车进行定位，路线规划。

测距雷达：发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。

其工作
原理是向目标发射探测信号,然后将接收到的信号与发射信号进行比较,适当处理后,就可获得部分信息，如距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

激光发射器：测距雷达在获取三维信息上有缺点，激光发射器可以很好的弥补。

它可以远距离的探测，并获取准确的三维信息，与测距雷达互补，进行障碍
物识别等工作，共同采集信息。

中央处理器：它操控着车辆的动向。

它通过车辆采集到的路况信息，进行处理，最后输出对应的指令，得以控制车辆。

值得一提的是，依靠机器学习的技术，无人驾驶汽车可以适应多种路况。

视频采集器：视频采集器就是由几个摄像头组成的视频采集装置。

主要安装
在车辆的前方和侧面。

它的功能主要是车外视频信息的采集，将信息传给中央处
理器，进行融合处理。

2.3 无人汽车的优势分析
无人驾驶汽车集无人控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物[3]。

高科技带来高
收益，无人驾驶汽车之所以如此受追捧，是因为它有诸多的优势。

I便利性：无人驾驶汽车的最大魅力莫过于它的便利性，它使驾驶员有解放双手的机会，省去了在日常驾驶中许多的不便，同时，节约了人们的时间。

II安全性：无人驾驶汽车可以自行控制行驶路线，使汽车安全抵达目的地[4]。

在安全性方面无人驾驶汽车并不逊于人工驾驶，现在的无人驾驶技术的最高水平
已经可以超过几十年驾龄的司机，在全面实现高度无人化级别后，安全性可以更
上一层台阶。

III环保性：通过合理的路线规划，使得无人驾驶汽车节省燃料，从而达到环
保效果。

另外，无人驾驶汽车在达到高等级后，驾驶员的位置就可以节省出来，
在一定程度上提高了运输效率，节约了能源。

3. 功能一：路线规划
3.1 路线规划的使用场景
无人驾驶技术的路线规划划受外界无关因素的干扰更少，更加合理，摆脱了
人的错误判断对，真正实现了优质的路线规划。

无人汽车可以根据位置、当天的
天气、路况甚至驾驶员的主观意识，来拟定最优的路线，从而实现节约时间，保
证安全，优化驾驶体验。

3.2 实现方式
路线规划的实现主要依靠GPS和中央处理器来实现。

它通过GPS进行导航，GPS决定了车辆的可选路线。

中央处理器要进行信息处理，在各类路况信息中进
行路线的规划。

在路线规划中，涉及到一个最优控制的问题，汽车是否达到最好
的行驶效果，主要看中央处理器是否实现了最优控制。

在纷繁复杂的路线中选出
最省时间、最为合理的一条，在各类路况中做出最优处理与判断，这都涉及了最
优控制。

在遇到突发情况时，如未预料的行人突然出现，道路维修，发生事故等时，
应及时变更原有路线，执行新路线。

通过机器学习的不断优化，积累的大量“经验”，就可以依靠中央处理器对这些情况进行快速妥当的处理。

4. 功能二：车外信息采集与处理
4.1 车外信息采集的基本原理
在汽车行驶过程中，采集车外信息是重要环节。

车外信息的采集主要是通过
计算机视觉实现的。

在无人驾驶汽车行驶的过程中，会遇到各种信息，包括行人、其他车辆、信号灯等。

对这些信息，无人驾驶汽车要建立一个数据库，分门别类
的进行信息的甄别，通过算法来准确辨别。

在驾驶过程中，车辆要先进行道路信
息的采集，将信息与训练过的情形比较，做出判断，进行处理后将信息输出，从
而实现对车外信息的采集及反馈过程。

4.2 采集道路信息
在行驶中采集其他车辆的信息，可以保证驾驶员的安全，对一些突发情况，
无人汽车可以帮助驾驶员做出更好更快的反应。

不仅仅是对其他车辆信息的采集，还有对行人运动状态的采集，对行人做出的行为进行预判，对突然出现的行人，
如闯红灯的行人采取措施，紧急制动。

采集车外信息并进行处理，车辆便可以通
过分析，得出应对个个情况的处理方式。

除了上述对车辆信息、行人状态信息的采集之外，还要采集道路标识以及信
号灯等道路信息。

道路标识有许多的类型和形式，如标识牌、道路标线。

还有交
警的手势等等，这些都需要认真辨别，做到将识别和处理流畅。

还有对信号灯的
处理也非常重要，不仅识别要准确，更要考虑特殊因素。

优先级处理不当，很可
能导致交通事故。

另外还有对其他车辆信息的采集。

我们的科技在不断发展，可以想象，未来
的道路上将有更多的智能汽车。

那么对车外信息的采集就还包括对其他智能车辆
信息的采集，可以通过与其他智能车辆建立物联网进行信息交流，使驾驶的过程
中能更好的了解其他车辆的意图，减少追尾等交通事故的发生。

它还会大大的优
化无人驾驶过程，无人驾驶的安全性也将进一步增强。

5. 功能三：车内信息采集与处理
车内信息的采集，主要是针对驾驶员的各种不正当驾驶行为。

不正当行为包
括两方面：一般的违规行为和严重危害驾驶员及车上乘客的行为。

一般的违规行为如：玩手机、抽烟、双手离开方向盘等。

无人驾驶汽车将进
行语音提醒，提示驾驶员改正，如果提示没有效果，甚至违规情况更加严重，无
人驾驶汽车也将采取强制措施，交换驾驶权。

严重危害驾驶员及车上乘客的行为如：酒驾、毒驾、疲劳驾驶，突发疾病等。

如果出现这些情况，无人驾驶汽车将
及时交换驾驶权。

车内信息的采集还可以监管网约车的运行，对网约车行业的规
范有积极作用。

如果有交通事故发生，它可以作为信息证据来认定责任。

除了驾驶员，还包括乘客信息的采集。

如：采集车辆是否超重超员，或者其
余乘客是否有危险行为等。

乘客也有一些危险的动作需要采集，如：在车辆行驶
的过程中开门，将身体伸出车窗外等。

对于这些危险行为，无人驾驶汽车将采集
并进行提示、劝阻。

6. 展望及改善
6.1当前无人汽车的优势之处
总体上来说：无人汽车有诸多优势之处。

它便利、安全、环保，具有科技进
步性，因此，未来会有广阔的前景。

并且有很大可能它完全取代人，解放人的不
必要劳动，这也正是科技一直以来发展的方向。

随着无人驾驶技术的普及，越来
越多的公司投入到无人驾驶技术的研发中去，这项科技的市场前景也十分广阔，
可以看出，无人驾驶汽车终会驶向未来、驶向世界。

6.2 当前无人汽车的不足之处
无人驾驶也存在着不足，在L2到L3范畴还没有量产，如今的无人汽车还停
留在较低水平，可以说，很多任务它并不能完美的胜任，出现差错的可能性还不
能排除。

如2016年6月30日美国特斯拉公司承认了该公司生产的S型电动轿车
在无人驾驶模式下发生撞车事故。

这正是由于无人汽车的技术还不够成熟、完善。

除此以外，无人驾驶技术还面临的巨大问题，各个国家的立法还不明朗，美国的
很多州没有相关法律允许无人驾驶汽车上路，我国的法律也不允许“路测”更谈不
上无人驾驶上路。

另外，虽然无人驾驶汽车可以降低事故率并带给人们轻松的享受，但是低性价比则阻碍其大批量生产和普及。

就算法律允许，普通家庭也支付
不起高昂的车价，它的普及率有很长路要走。

参考文献
[1] SAE International; Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems(J3016); 2014 年 1 月.
[2] 朱宏任.解读中国制造 2025 战略下的汽车智能化发展路径 [J].汽车纵
横 ,2015,11:20-23.
[3] 段永利, 侯蕴琦. 无人驾驶汽车开辟新蓝海市场[J]. 中国信息界, 2016(4):66-69.
[4] 乔维高, 徐学进. 无人驾驶汽车的发展现状及方向[J]. 上海汽车, 2007(7):40-43.。