淺析汽車自動(dòng)駕駛中人工智能的應(yīng)用及其影響

康大武 康磊磊 王宇 康小武 宋秉謙

摘要：隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能技術(shù)在汽車自動(dòng)駕駛的領(lǐng)域迅速發(fā)展，該技術(shù)的成熟將會(huì)對(duì)城市發(fā)展交通產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響，不僅能減少城市的交通事故，還能提供給人們舒適的駕駛環(huán)境。達(dá)到改善傳統(tǒng)駕駛方式的目的。本文先介紹人工智能與自動(dòng)駕駛的概念，從而引出人工智能在車輛自動(dòng)駕駛中使用的相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，最后探討了車輛自動(dòng)駕駛中人工智能應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：人工智能，自動(dòng)駕駛，數(shù)據(jù)信息

引言

汽車無(wú)人駕駛技術(shù)與人工智能的結(jié)合，不僅為汽車行業(yè)發(fā)展的重大表現(xiàn)，而且也是汽車駕駛形式的一個(gè)重大突破。無(wú)人駕駛系統(tǒng)使用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)感知-分析-處理的三項(xiàng)環(huán)節(jié)，盡管發(fā)展自動(dòng)駕駛技術(shù)取得了一定的成果，但仍存在這諸多問(wèn)題，如今許多相關(guān)人員投身到其中，相信在不久的未來(lái)，自動(dòng)駕駛技術(shù)一定會(huì)取得突出的成果。

1人工智能的概念與實(shí)現(xiàn)方法

1.1人工智能的概念

人工智能（簡(jiǎn)稱AI），人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，它通過(guò)機(jī)器來(lái)模擬人腦的行為，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，人工智能范圍包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。

1.2人工智能的實(shí)現(xiàn)方法

人工智能在計(jì)算機(jī)上顯示是通過(guò)兩種途徑。一種是采用傳統(tǒng)的編程技術(shù)，通過(guò)程序使系統(tǒng)呈現(xiàn)人腦智能的效果，而不在乎實(shí)現(xiàn)方法是否與人類的方法相同。另一種是模擬法，不僅考慮最終的實(shí)現(xiàn)效果，還要求其實(shí)現(xiàn)行為與人類相近，更具有人類智能性。前者是通過(guò)主要靠程序輸入，一旦輸入的程序與外界情況不符，系統(tǒng)就會(huì)出錯(cuò)，只得重新修改程序代碼，而后者具有學(xué)習(xí)的能力，通過(guò)不斷改正錯(cuò)誤來(lái)適應(yīng)環(huán)境，具有良好的前景。

2自動(dòng)駕駛的概念與實(shí)現(xiàn)原理

2.1自動(dòng)駕駛的概念

自動(dòng)駕駛汽車是一種通過(guò)電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能汽車。車輛上安裝各種傳感裝置和軟件系統(tǒng)來(lái)感知車輛周圍的環(huán)境，根據(jù)獲取到的環(huán)境信息，從而根據(jù)程序給汽車規(guī)劃出最佳的路線，并安全到達(dá)預(yù)定目的地。能夠像人類一樣甚至超越人類面對(duì)各種行駛情況，能獨(dú)立執(zhí)行應(yīng)對(duì)措施。是現(xiàn)在很多汽車廠商關(guān)注的焦點(diǎn)，被認(rèn)為是未來(lái)汽車發(fā)展的主要方向之一。

2.2.1感知功能

感知主要是使車輛獲取準(zhǔn)確的信息。這一功能的運(yùn)行主要依靠傳感器。最常用的傳感器有紅外雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、圖像傳感器和輪速感測(cè)器。在檢測(cè)車輛工作運(yùn)行的狀態(tài)下，及時(shí)準(zhǔn)確地收集外界環(huán)境（識(shí)別道路、車道、交通標(biāo)志和燈光、行人、障礙物及人類在駕駛時(shí)看到和處理的一切事物）的動(dòng)態(tài)信息，也可檢測(cè)目標(biāo)結(jié)果，采用有效的處理措施，規(guī)避交通事故。通過(guò)深度學(xué)習(xí)，人工智能理解和使用這些圖像的能力顯著提高。從而根據(jù)環(huán)境改變車輛行駛的各項(xiàng)參數(shù)。同時(shí)這方面也成為汽車自動(dòng)駕駛的瓶頸。

2.2.2 處理功能

行車電腦ECU處理傳感器收集到數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，從而傳輸給被控設(shè)備。目前為了簡(jiǎn)化處理過(guò)程，大規(guī)模使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的算法，通過(guò)從傳感器源頭高度專業(yè)高效地提取和分辨信息。而且更為方便的是可以不斷自我升級(jí)，且運(yùn)行速度CNN在GPU計(jì)算模式上比在高端嵌入式多核CP快近20倍，且功耗更低。

2.2.3 執(zhí)行功能

受控設(shè)備執(zhí)行電腦ECU發(fā)出的控制信號(hào)運(yùn)行各個(gè)動(dòng)作指令。車輛的各個(gè)操控系統(tǒng)都要通過(guò)系統(tǒng)總線與決策系統(tǒng)相連接，并能夠按照決策系統(tǒng)發(fā)出的總線指令精確地控制加速程度、制動(dòng)程度、轉(zhuǎn)向幅度、燈光大小遠(yuǎn)近等駕駛動(dòng)作，依據(jù)規(guī)劃確定的行駛路線，結(jié)合當(dāng)前汽車的所在位置、速度以及狀態(tài)，發(fā)出對(duì)相應(yīng)的控制指令。從而實(shí)現(xiàn)車輛的自主駕駛。

3人工智能在汽車自動(dòng)駕駛的應(yīng)用

3.1人工智能在汽車自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)方法

人工智能在汽車自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的方法主要是通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)感知外界的環(huán)境，經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練練習(xí)，汽車能夠把收集的圖形、電磁波等大量信息轉(zhuǎn)換為可用數(shù)據(jù)，并使用深度學(xué)習(xí)的算法讓車輛做到無(wú)人駕駛。

3.2基于人工智能的自動(dòng)行駛應(yīng)用

3.2.1 基于人工智能的儀表盤(pán)

根據(jù)相機(jī)中的各類圖像傳感器，檢測(cè)的結(jié)果并運(yùn)用運(yùn)動(dòng)感應(yīng)器、GPS等，轉(zhuǎn)變激光雷達(dá)傳感器昂貴的情況，從而降低車輛自動(dòng)駕駛的感知成本，從而有效地識(shí)別周邊環(huán)境。

3.2.2 基于人工智能的尾剎

當(dāng)今階段，CAD在汽車上的不斷發(fā)展和完善，在人工智能的ADAS技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合APS（自動(dòng)泊車）、LDWS（車道偏移報(bào)警系統(tǒng)）、ACC（自適應(yīng)循環(huán)）等方面的應(yīng)用，使得當(dāng)前汽車擁有較好的自動(dòng)能力。當(dāng)汽車前方突遇車輛或前方發(fā)生交通事故，ADAS技術(shù)可以使得汽車在具體的行駛過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剎車，從而保障車輛的行駛安全。

3.2.3 感知、計(jì)劃、動(dòng)作的agent結(jié)構(gòu)應(yīng)用

通過(guò)知識(shí)庫(kù)的十二構(gòu)建，可以使自動(dòng)駕駛行駛過(guò)程中的地理位置、交通狀況、天氣信息這些內(nèi)容。這些內(nèi)容以知識(shí)的形式顯示，并通過(guò)知識(shí)推理的A算法，從而高效地完成次結(jié)點(diǎn)中插入已有的外界信息并分析，，通過(guò)對(duì)比結(jié)果，選擇出最優(yōu)的路線，得到重合率最高的結(jié)點(diǎn)，并且保障了運(yùn)行效率。依據(jù)感知-計(jì)劃-動(dòng)作結(jié)構(gòu)的流程，將車輛自動(dòng)行駛的速度劃分了三個(gè)等級(jí)：：High、Middle、Fast，轉(zhuǎn)向角度為7 等，分別為0 °，±10°，±20°，±30°，通時(shí)完成了各個(gè)障礙物的規(guī)避。

4自動(dòng)駕駛在人工智能的相關(guān)問(wèn)題

4.1自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展在當(dāng)今的現(xiàn)狀

自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展不僅能解決個(gè)人出行的問(wèn)題，而且也為更加高效利用資源和環(huán)境保護(hù)方面提供了一種解決方法。自1970年開(kāi)始，英、美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始了對(duì)自動(dòng)駕駛汽車的研究，取得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。谷歌自動(dòng)駕駛汽車項(xiàng)目啟動(dòng)于2009年，于次年研制出了自動(dòng)駕駛汽車，并且在各種道路段上行駛達(dá)到14萬(wàn)km，2017年實(shí)現(xiàn)了公共道路的L4（高度自動(dòng)化）級(jí)別的自動(dòng)駕駛。

4.2自動(dòng)駕駛當(dāng)前存在的問(wèn)題

4.2.1信息安全保護(hù)

人工智能應(yīng)用，以互聯(lián)網(wǎng)為載體進(jìn)行工作，但是，如今的網(wǎng)絡(luò)狀況不容樂(lè)觀，如果被黑客或別有用心者利用，后果不堪設(shè)想。所以需要對(duì)EPU和信息網(wǎng)絡(luò)安全系數(shù)進(jìn)行控制。避免因?yàn)榉欠ㄈ肭謱?duì)車輛造成不利影響，從而導(dǎo)致交通事故。

4.2.2技術(shù)問(wèn)題攻克

雖然人工智能發(fā)展迅速，但是在自動(dòng)駕駛方面上仍有一些技術(shù)難關(guān)。比如，圖形分析技術(shù)上怎么分辨、區(qū)分不同路段的行駛難度;在行為決策技術(shù)上，路上刮風(fēng)飄起的塑料袋、樹(shù)葉等非必要信息存在數(shù)據(jù)錯(cuò)亂，從而觸發(fā)緊急剎車;對(duì)于交通繁忙交警指揮、易發(fā)交通事故的地段，人工智能執(zhí)行的程序與正常路段程序是否沖突，怎么優(yōu)化人工智能程序使得對(duì)外界環(huán)境無(wú)視野盲區(qū)和決策最優(yōu)化;自動(dòng)駕駛依賴于高帶寬的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲要求高，在現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下是否能實(shí)現(xiàn)。這些都是要解決的問(wèn)題。

4.2.3法律條文空白

針對(duì)自動(dòng)駕駛車輛機(jī)器相關(guān)的一系列配套政策，在政策領(lǐng)域方面沒(méi)有具體的規(guī)定。一是需要立法來(lái)統(tǒng)一道路交通要素的設(shè)計(jì)，以便為無(wú)人駕駛汽車降低識(shí)別的難度性。二是通過(guò)立法來(lái)逐漸變更現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施，從而使得無(wú)人駕駛汽車準(zhǔn)確獲得交通基礎(chǔ)設(shè)施信息;三是需要完善法律法規(guī)，完成對(duì)各類問(wèn)題的處理，解決自動(dòng)駕駛汽車和有人駕駛汽車雙方發(fā)生交通事故的責(zé)任歸屬地以及賠付問(wèn)題等。提升法律的適應(yīng)性。

5結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)駕駛技術(shù)得益于人工智能技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，但無(wú)人技術(shù)汽車發(fā)展的時(shí)間較短，還要面對(duì)諸多問(wèn)題。自動(dòng)駕駛的主要難點(diǎn)在于感知層次。相信在以后的發(fā)展中，該技術(shù)會(huì)日趨成熟。自動(dòng)駕駛技術(shù)會(huì)走向真正的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，在人工智能技術(shù)的運(yùn)用上還需要做更多的努力。相信在未來(lái)的社會(huì)發(fā)展會(huì)是汽車行業(yè)的趨勢(shì)。必將邁向大眾化和實(shí)用化。

參考文獻(xiàn)：

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