无人驾驶汽车论文

无人驾驶汽车

摘要：无人驾驶汽车通过传感器装置和计算机来实现无人驾驶，这一技术正渐渐地在生活中的到应用，并在生活中发挥着巨大的作用，有着广泛的发展前景。

2009年11月，在国外某社交网站上的一段视频，引起广泛关注。视频的上传者本·蔡特林在美国旧金山和帕洛阿尔托之间的280号高速公路行驶时，发现旁边有一辆“怪异”的丰田普锐斯轿车，在它的车顶，装着一个类似于扰流板的装置，蔡特林最初以为这是用来测试风速的，其实这就是谷歌所研发的无人驾驶汽车系统，在当时，这还是一个秘密进行中的项目。

关键字：无人驾驶汽车，智能，传感器，导航，安全

一、无人驾驶汽车概念

什么是无人驾驶汽车？清华大学汽车系副研究员王建强将无人驾驶汽车定义为“通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车”。同时它也可以称之为轮式移动机器人，其核心在于位于其内的计算机系统。

二、无人驾驶汽车的原理

它是利用智能软件和车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，随即作出反应判断，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地

在道路上行驶。比如，车体多个部位装有激光感应器，用于确定车身与障碍物的距离；有效地避开障碍物。车载电脑可以经由后视镜附近的摄像头识别交通信号、交通标志并分析路况。无人驾驶车的运动控制包括感知、动作、行为3个部分。感知主要是通过车的“眼睛”认知周围环境，实现对环境的精确建模，如结构化环境中的车道线的检测、半结构环境中的边缘检测等；动作是指车的“大脑”在收到感知信息时作出的规划、控制与决策；而行为则是无人驾驶汽车在规划、控制与决策下产生的外在响应，体现了无人车的自主性能。无人驾驶车是集视觉计算、模式识别和控制等众多技术于一体、具有人工智能功能的汽车。它有车载麦克风、声波定位仪、红外线传感器、罗盘、激光扫描仪和微波雷达等多种传感器，这些装置相当于无人驾驶车辆的“眼耳”，用来感知车辆周围环境，并将感知所获得的道路、车辆位置、障碍物信息等，传输给无人驾驶车辆的“大脑”——安装在车辆内部的高性能计算机进行分析和计算，以控制车辆的转向和速度，从而使车辆在遵守交通规则的前提下能够安全、可靠地在道路上自主行驶。

当然，不同公司生产的无人驾驶汽车其原理都不太一样。

1法国的无人驾驶汽车原理：该

车使用类似于给巡航导弹制导的全球定位技术，通过触摸屏设定路线，通过全球定位系统引路，只不过给该汽车带路的全球定位系统要比普通的全球定位系统功能强大许多。普通GPS 系统的精度只能达到几米，而该汽车却装备了名为“实时运动GPS”的特殊GPS系统，其精良高达1厘米。这款无人驾驶汽车装有充当“眼睛”的激光传感器．能够避开前进道路上的障碍物，还装有双镜头的摄像头，来按照路标行驶

德国的无人驾驶汽车：车内安装的无人驾驶设备，包括激光摄像机、全球定位仪和智能计算机。在行驶过程中，车内安装的全球定位仪将随时获取汽车所在准确方位。隐藏在前灯和

尾灯附近的激光摄像机随时探测汽车周围180米内的道路状况，并通过全球定位仪路面导航系统构建三维道路模型。此外，它还能识别各种交通标志，保证汽车在遵守交通规则的前提下安全行驶。安装在汽车后备箱内的计算机将汇总、分析两组数据，并根据结果向汽车传达相应的行驶命令。激光扫描器能够探测路标并提醒是否有车离开车道。在激光扫描器的帮助下，无人汽车便可以实现自行驾驶：如果前方突然出现汽车，它会自动刹车：如果路面畅通无阻，它会选择加速；如果有行人进入车道，它也能紧急刹车。此外，它也会自行绕过停靠的其他车辆。

谷歌的无人驾驶汽车：谷歌无人驾驶汽车通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来“看到”其他车辆，并使用详细的地图（我们通过手动驾驶车辆收集而来）来进行导航。但不论怎样的无人驾驶汽车都集自动控制、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，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

同时，几乎所有汽车业巨头都同意谷歌的这一观点：下一代的汽车将不会纠结于马力和力矩，而是聚焦在诸如“雷达测距”、“通信延迟”或是“成像像素”这些要素上。

在目前的高端汽车市场上，大多数车辆都已经装载了车用雷达，它可以用来跟踪附近的物体。例如，奔驰的自动巡航控制系统便是一种事故预防系统，它的后保险杠上有一个装置，当它在汽车的盲点内检测到物体时，便会发出警报。奔驰的另一款轿车在挡风玻璃上装载摄像头，它可以通过分析路面和边界线的差别来识别车道标记。如果汽车不小心离开了车道，方向盘会轻微震动来提醒驾驶者。根据奔驰公司发布的材料，未来的梅赛德斯无人驾驶汽车会在挡

风玻璃上装载两个摄像头以实时生成前方路面的三维图像，检测诸如行人之类的潜在危险，并且预测他们的行动

三、无人驾驶汽车的难点

正如所有革命性产品的最初诞生一样，目前，造价是谷歌汽车最大的困难，装备电脑与诸多传感探测器的汽车造价高达30万美元。

该汽车技术的另外难题主要是看到道路和道路周边的这些环境，相当于人的眼睛一样，影响驾驶的这些环境你要能够感知，能够判断识别，这个比较难。车上装的传感器有激光、有毫米波雷达、视觉摄像头。车外还可以通过一些车和车之间的通讯，车和道路设施的一些通讯也能提供一些信息帮助车辆来判断。

还只有一个难点：电脑的安全性问题。无人驾驶汽车的运行是基于对电脑系统的高度依赖，一旦车载电脑系统受到病毒侵入或者远程控制，后果不堪设想。轻则发生交通事故、车毁人亡，重则是整个交通系统的瘫痪和整个社会的混乱。这种可怕前景，可能正是无人驾驶汽车的最致命弱点。

四、无人驾驶汽车的优缺点

优点：虽然无人驾驶汽车正在试验阶段，但其中的部分技术还是应用到了我们的实际生活中。相信不少学过车的朋友一定会记得在泊车科目上冬练三九、夏练三伏的经历，但即便如此，在最终考试时，许多辛勤的学习者最终还是功亏一篑。而借助汽车雷达数据，车载电脑可计算出车辆正确的操作流程，进而控制方向盘的转动，驾驶者通过控制刹车就可以达到自动泊车的效果。在寸土寸金的城市中，快速准确的泊车，不仅会在最大限度上减少对交通的影响，还会节省道路资源。在市场上的量产车型中，大众CC、斯柯达昊锐、丰田皇冠等，都装配有自动泊车系统。虽然装配有该系统的量产车价格普遍较高，但随着技术的成熟与普及，自动泊车技术会如同倒车雷达一样，在平民车型中得到广泛使用。在汽车技术普及的今天，由于成本的下降，汽车数量与城市规模形成了一对需要平衡的因素，在日渐拥挤的城市，无人驾驶技术无疑会对城市的交通管理和拥堵治理起到一定作用。电影《少数派报告》中所呈现的城市交通系统，在不远的将来可望通过无人驾驶汽车得以实现。

另外，研发无人驾驶汽车的目的只有一个，那就是——安全。根据世界卫生组织的数据，每年全球因道路交通事故死亡的人数超过120万。谷歌认为，他们的技术可以减少这一数字，甚至使其下降一半。

再者，谷歌还认为，自动驾驶汽车能够促使更多人共同使用车辆，极大的减少汽车的使用，创造“明天的高速公路火车”。这些“高速公路火车”能减少能源消耗，增加主要道路的