無人駕駛汽車的起源與發展

賈玉龍

（武漢理工大學汽車工程學院 湖北 武漢 430070）

1 引言

無人駕駛汽車，通過應用感知技術來探測車輛行駛環境，并依據所得到的道路信息、障礙信息，有效的控制車速及其行進方向，從而確保車輛的安全穩定行駛。研究發現，無人駕駛技術可大大降低各類交通事故的發生率，同時還能減少能源損耗以及尾氣排放。無人駕駛汽車的發展與應用，前景非常廣闊，能夠創造極高的經濟效益與社會效益，更是未來智慧城市發展的重要構成。

2 國外無人駕駛汽車的發展現狀

自上個世紀七十年代開始，國外就已開始無人駕駛汽車技術的研究。美國最早提出的是ALV（自主地面車輛）計劃，同時各大高校也開始有關無人駕駛技術的研究。但技術較為復雜，且受到應用條件的限制，成果極為有限。

1995 年，美國卡耐基?梅隆大學推出的無人駕駛汽車獲得成功，實現了5000多公里的高速道路試驗。2005年，美國斯坦福大學推出的多功能車，實現了在崎嶇道路上的長途穿行。到了2014年，無人駕駛技術獲得了長足的發展。2016年，福特Fusion迎來了無人駕駛汽車的載客“首秀”。在同一年，Google創建獨立的自動駕駛汽車公司Waymo，Google研發的自動駕駛汽車的實際測試里程已達到200多萬英里。

2016年10 月，特斯拉在新車上都已安裝Autopilot 2.0“完全自動駕駛功能”的硬件系統（軟件部分包括多項輔助功能），且成本并未增加多少。2017年3月，特斯拉宣布推出Autopilot 8.1系統，大大提升了無人駕駛汽車的等級。據統計，特斯拉在Autopilot模式下已行駛超過2.22億英里。

3 國內無人駕駛汽車的發展現狀

國內無人駕駛汽車的發展相比國外，不管是技術上還是理念上都有所落后。在1992年，國內推出了首輛真正意義上的無人駕駛汽車。2000年，國內第4代無人駕駛汽車研制成功，時速達到76km/h。

2010 年，國防科技大學與一汽共同研發的無人駕駛轎車，已實現自主導航功能，無需人為干預，能夠在高速道路上進行穩定行駛。

2015 年，百度實現了無人駕駛汽車的道路測試，同時宣布創建自動駕駛事業部，計劃盡快完成商用化。此外，北汽、比亞迪等汽車公司也已逐步涉足無人駕駛領域。

4 關鍵技術

無人駕駛汽車最關鍵的部分在于自動駕駛系統，主要包括以下三部分：環境感知、定位導航和控制系統。環境感知類似于駕駛人員的眼睛，一般由攝像裝置、傳感器件等構成，用來對行駛環境進行感知。定位導航類似于駕駛人員的地圖，用來實現導航功能。控制系統類似于駕駛人員的大腦，用來對道路信息進行分析，并發出相應的指令。此外，還要用到車聯網等的支持，以確保車輛的自動、安全運行。

實踐表明，要達到完全的無人駕駛，必須在感知技術上實現突破。2015年，特斯拉推出7.0版本的感知系統，主要通過圖像識別來實現，并以雷達技術為輔助，但隨之出現了兩起安全事故。之后的8.0版本對相關方案進行了升級，改為雷達技術為主，圖像識別為輔。經過此次改造，車輛對周圍的感知能力大大增強，對各類障礙物的識別能力也有所提升，有效的提高了自動駕駛的安全性。

谷歌則代表了感知技術的另一個發展方向。谷歌使用街景車、探測車等測繪得到高精度地圖，覆蓋整個城市的經緯度以及各相關位置的三維信息。隨后采用雷達和地圖對車輛的前進路線進行設計，能夠到達城市內的任意位置，但也只限于這一城市。

通過對當前所應用的感知技術進行研究發現，大部分都屬于靜態感知。而自動駕駛應該能夠預估到接下來幾秒鐘或者一段時間內會發生什么，不然就無法確保行駛的安全。因此，應進一步完善感知技術，目前主要包括以下兩種研究方向，一種是提高技術的靈活性，也就是增強對某些不確定性狀況的感知能力；另一種是提高經驗的可靠性，觀察到的范圍越大，得到的信息也就越多，以此實現更加準確的判斷，并利用已確認的信息對無法確認的信息加以修正。以上都要依靠深度學習的應用來實現。

5 未來展望

美國SAE對無人駕駛汽車的等級進行劃分，包括5級。0級未實現自動駕駛；1級是對方向盤或加減速進行輔助；2級是對方向盤等多項功能進行輔助，但駕駛員應做好準備，以便隨時予以接管；3級是有條件自動駕駛，駕駛員適當干預；4級為高度自動駕駛，但需要滿足一定的道路條件；5級為完全自動駕駛，無需駕駛員的干預。

目前來說，國內外汽車生產企業都已達到1級，大部分達到2級，最為成功的特斯拉、谷歌也只達到3級。

據業內人士估計，到2020年無人駕駛將進入高速發展期。2017年，特斯拉提出其自動駕駛系統到2019年將達到5級，到時候無人汽車將可以自主地從一座城市開到另一座城市，途中“無需人為干預”。豐田提出到2020年實現自動駕駛的商品化。大眾也將在2020年推出最新的自動駕駛方案。以一汽、吉利等為代表的國內汽車企業則爭取在2025年推出自動駕駛量產車。

當然，要實現無人駕駛，還需考慮到多種結構化環境探索商業發展路徑，比如城市環境、某些特殊環境下的應用，尤其是城市環境將成為未來的發展重點，有分析師給出預測，2030年共享出行（租賃無人駕駛汽車）的市場容量有可能達到2.6萬億美元。

總的來說，無人駕駛汽車必將是未來汽車產業發展的重要方向，也是信息技術發展的必然結果。隨著城市化進程的加快，城市交通擁堵問題日漸嚴重，人們的方便出行逐漸成為一個亟待解決的問題。無人駕駛汽車的推出，非常適合共享出行以及長途運輸，能夠有效地提高交通運輸的效率及其安全性。

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[2]鄧學，陳平，鄭宏達，等.無人駕駛已悄然上路——汽車顛覆時代無人駕駛熱血而來[J].機器人產業，2016(4)：44-56.

[3]張宇航.無人駕駛汽車的起源、現狀及展望[J].電子技術與軟件工程，2017(19)：109-110.