無人駕駛汽車的先進技術與發展

蘇保國

摘要：無人駕駛汽車是目前我國正在著力研發的新型城市交通車輛，并且該類型車輛集合環境感知、決策規劃控制等智能化技術。所以，如果將該類型車輛投入到社會生產使用中，必定可以提升我國城市交通的智能化程度。因此，本文就無人駕駛汽車中使用的先進技術進行探討，并且對其發展前景進行展望。

關鍵詞：無人駕駛汽車;先進技術;發展前景

0? 引言

自我國進入到發展低碳經濟的時代后，越來越多的產業需要將智能化設備融入到生產中。那么，對于城市交通而言，更是需要減少能源的消耗。而無人駕駛汽車恰好具備低能耗、自動化等特點，所以在未來的社會發展中，無人駕駛汽車一定是城市交通運輸及產業發展的新寵兒，使得可以推動我國早日進入智能化時代。

1? 無人駕駛汽車發展前景展望

其一，可以用于城市交通運行方面。

當前，我國正在提倡并要求所有在運車輛都需要安裝LNG燃氣設備，這樣就可以逐漸取代機油式的能源供給，使得可以大大降低車輛廢氣排放，從而改善城市空氣環境狀況。那么，從無人駕駛汽車使用能源來看，既可以是燃氣，也可以是太陽能或其他清潔能源，并且無人駕駛汽車還具有智能化操控的特點，可以為用戶提供更多的人性化服務。同時，在未來的社會交通發展中，模塊化是公共交通的發展方向，所以無人駕駛汽車具有鮮明的應用優勢。

其二，可以用于城市物流運輸方面。

在當前互聯網電子商務經濟的推動下，國內物流行業迅速拔地而起，所以在城市交通中可以時常看見諸多物流車輛穿行其中。但是，目前物流行業主要是依靠人力作為主要的運輸動力，這就使得物流企業需要付出較大的運輸成本。那么，如果將無人駕駛貨車運用在物流行業中，既可以降低大量的人力成本，又可以提升輸送效率，所以在物流運輸產業中也具有較大的應用優勢。

2? 無人駕駛汽車的先進技術

2.1 環境感知技術

在無人駕駛汽車的應用技術中，環境感知技術是該類型汽車首要的信息交互技術。因為，當無人駕駛汽車在運行的時候，時時刻刻都要通過感知技術搭建在駕駛員與車輛之間的交互橋梁，保證車輛平穩安全地駕駛。那么，從環境感知技術的功能組成上看，主要包括狀態感知和V2X網聯通信兩種功能，而這些功能都是通過環境感知傳感器實現的。其中，環境感知傳感器又被分為被動和主動兩種傳感器，所謂被動就是指由外界主動向傳感器傳遞信息，車輛會有相應的變動，如車載麥克風等。而主動就是指傳感器主動向外界傳遞信息，使得可以推動車輛運行，如激光、毫米波等車載雷達。那么，以下就以無人駕駛汽車中裝載的傳感器進行分析。

其一，視覺傳感器。在通常人為操控的汽車中，車輛之外的信息都是通過人的視覺獲取，如紅綠燈信息、車面路況信息、路邊交通標志物等。而在無人駕駛汽車中，都是通過視覺傳感器獲取外界的信息，并且具有儲存量大、獲取范圍廣、成本不高的特點，所以近些年來視覺傳感器被廣泛應用在無人駕駛汽車中。那么，根據視覺傳感器信號的不同，可以分為模擬和數字兩種類型，其中模擬相機和數字相機存在的不同之處，主要在于傳遞的電信號不同，一個為模擬電信號，具備成本低、線路簡單等特點，另一個為數字信號，具備成本高、速率快等特點。還有，根據芯片的不同可以分為CCD和CMOS相機，其中CCD相機具備低電壓、功耗小、無灼傷等特點，而CMOS相機具備速率高、范圍廣等特點。另外，視覺傳感器還可以分為紅外、紫外、線陣、面陣、逐行掃描、隔行掃描等相機。因此，這就說明當前可用于無人駕駛汽車的視覺傳感器類型多種多樣。

其二，雷達傳感器。首先，顧名思義，激光雷達就是將激光作為光電探測的主要手段，目前主要包含有單線和多線兩種類型。并且，激光雷達具備隱蔽性強、抗干擾性能優、測量距離遠等特點，但同時由于激光技術需要較為專業的人才操控，所以需要耗費的成本較高。

其次，毫米波雷達。毫米波雷達是當前無人駕駛汽車中使用范圍最廣的探測雷達，因為該類型雷達主要依靠電磁波探測環繞在車身周邊的環境信息，如運行方向、運行速度、相對距離等，然后通過無人駕駛汽車的智能操控系統自動調節，使得可以達到安全駕駛的效果。并且，通常毫米波的頻段主要保持在30到300GHz中，波長保持在1到10毫米之間，所以毫米波雷達具有傳導速率快、傳導范圍廣的特點。并且，該類型雷達還不會受到惡劣天氣影響，如暴雨、暴雪、霧霾等天氣，這就說明毫米波雷達還具有信號穿透力強的特點。

其三，超聲波雷達。該類型雷達相比毫米波雷達，在信號傳導距離上存在劣勢，并且波段頻率通常都保持在20kHz左右，所以在無人駕駛車輛上用于測量距離。那么，該類型雷達的優勢，主要表現在超聲波信號的穿透力較強，抗電磁干擾能力強，制作流程簡易，開發成本較低等，而劣勢就在于測量方位不太明晰，如果用于車輛測距就有極大的局限性，所以這也使得該類型雷達適用范圍較窄。由此可見，在無人駕駛汽車中使用的雷達感知器類型眾多，不過目前主要以毫米波雷達為主，使得可以滿足無人駕駛汽車的實際需求。

2.2 決策規劃控制技術

由于無人駕駛汽車都是由各種硬件組成的集合系統，如車載、傳感器等硬件，所以需要強有力的決策控制規劃系統與之匹配，使得可以保證車輛的行駛安全。那么，當前主要表現在以下四個方面：

其一，預測模塊。所謂預測模塊，就是通過控制無人汽車的傳感器，提前對周圍的環境物體進行探測，并且將探測的信息轉化為時間空間維度的軌跡信息，比如，當預測模塊探測到車輛的周邊物體種類信息時，可以在短時間內做出于運行軌跡判斷，合理地避開周邊物體，并且，預測模塊還會根據周邊物體的移動速度，對車輛拐彎時的加速度進行合理估算，然后按照物理規律合理地預測車輛行駛軌跡，如圖1所示。

其二，路由尋徑。在無人駕駛汽車中，通常都是由高精地圖的指示路徑形式，就如圖2中每個箭頭所指向的道路方向，將一條條的路由線段串聯起來，使得將整個地圖中的道路自然劃分，使得車輛可以有效地行駛。

其三，行為決策。行為決策在無人駕駛汽車的決策規劃控制系統中，主要擔任分析車輛“下一步”運行決策的判斷，主要表現在以下四個方面：第一，可以自檢當前無人駕駛汽車的形式狀態。第二，可以判斷無人駕駛汽車是否進行跟車、換道等行為。第三，當遇到周邊的障礙物時，是否進行加速、避讓等行為。第四，可以自動識別和掌握圖2中各條線路的動態信息，并且可以自行遵守當地的交通規則。

其四，動作規劃。所謂動作規劃，是將由行為決策制定的指令信息轉化為帶有時間標識的車輛行駛曲線，這就為之后的反饋控制提供路線基礎。并且，動作規劃還分為軌跡和速度規劃兩個方面，其中軌跡規劃就是指車輛在規定的時間內產生的行駛軌跡，包括行駛位置、行駛時間等信息。而速度規劃就是指根據預定的行駛軌跡進行速度規劃，使得可以滿足圖3的關系。

其五，反饋控制。在該步驟中，主要是將以下三個步驟完成的結果進行比較，然后進行一定程度上的調整，這就起到優化控制的效果。

3? 結束語

綜上所述，無人駕駛汽車在我國未來的發展中，既具有鮮明的交通運輸優勢，又符合智能化產業發展的需求。并且，無人駕駛汽車擁有環境感知技術和決策規劃控制技術兩大先進技術，使得可以大大提升無人駕駛汽車的性能。同時，當前也是5G網絡技術興起的時代，這就有利于為無人駕駛汽車的車聯網提供更為便捷的網絡服務。這就需要政府及企業牢牢把握住時代的機遇，將無人駕駛汽車應用到社會生產的各個角落，從而加快我國進入智能化時代的步伐。

參考文獻：

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