无人驾驶汽车

无人驾驶汽车

无人驾驶汽车是一种智能汽车，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。它一般是利用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，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。

无人驾驶汽车从根本上改变了传统的“人—车—路”闭环控制方式，将不可控的驾驶员从该闭环系统中请出去，从而大大提高了交通系统的效率和安全性。

从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。

中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。

国外

无人驾驶汽车

发达国家从二十世纪七十年代开始进行无人驾驶汽车研究，在可行性和实用性方面，美国和德国走在前列。美国是世界上研究无人驾驶车辆最早、水平最高的国家之一。

早在二十世纪八十年代，美国就提出自主地面车辆（ALV）计划，这是一辆八轮车，能在校园的环境中自主驾驶，但车速不高。由于技术上的局限和预期目标过于复杂，到二十世八十年代末九十年代初，各国都将研究重逐步转移到问题相对简单的高速公路上的民用车辆的辅助驾驶项目上。

1999年，一辆由美国卡耐基梅隆大学研制的无人驾驶汽车Navlab-V，完成了横穿美国东西部的无人驾驶试验。在全长5000km的美国州际高速公路上，整个实验96%以上的路程是车辆自主驾驶的，车速达50~60km/h。

2000年，丰田汽车公司开发出无人驾驶公共汽车。这套公共汽车自动驾驶系统主要由道路诱导、车队行驶、追尾防止和运行管理等主面组成。安装在车辆底盘前部的磁气传感器将根据埋设在道路中间的永久性磁石进行导向，控制车辆行驶方向。

2007年，德国汉堡一家公司应用先进的激光传感技术把一辆普通轿车改装而成，可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶汽车。这辆无人驾驶智能汽车名为“路克斯”（Lux），它可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶。

Lux这款无人驾驶汽车，车内安装了无人驾驶设备，包括激光摄像机、全球定位仪和智能计算机。 

中国

中国在无人驾驶汽车的开发方面要比国外稍晚。国防科技大学从二十世纪八十年代开始进行该项技术研究。

1989年，中国首辆智能小车在国防科技大学诞生。

1992年，国防科技大学研制成功了中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。

2000年6月，国防科技大学研制的第四代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。

2007年，国防科技大学机电工程与自动化学院和中国第一汽车集团公司联合研发的红旗旗舰无人驾驶轿车，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。

2012年10月，从国家自然科学基金委员会举办的发布会上获悉，中国自主研发的无人驾驶汽车2013年将进行从北京至天津的行驶测试，2015年将测试从北京行驶至深圳^[1] 。

2012年10月31日至11月1日，来自全国的十余支无人车队将聚集在内蒙古赤峰市翁牛特旗，参加第四届“中国智能车未来挑战赛”^[2] 。

2012年11月24日上午，中国自主研发的无人驾驶汽车“军交猛狮号”从京津高速北京台湖收费站出发，在“无人驾驶”情况下行驶114公里，历时85分钟，安全抵达目的地天津东丽收费站。该车由军事交通学院改装而成，从外观上看，这辆无人驾驶汽车与普通汽车没有明显差异，只是车顶有一套包括5个雷达、3个摄像头和1个GPS传感器的复杂视听感知系统，能帮助无人车识别路况，精确判断与前后左右障碍物的距离。

根据测试要求，智能车行驶的车道包括四车道、三车道、二车道、匝道；主要测试科目为循线行驶、跟车行驶、自主换道、邻道超车、自主超车、人工指令行驶六个部分。为确保安全，全程行驶中，无人车共实现自主超车12次，被动超车21次，换道36次，总的自主行驶时间85分钟，平均时速79公里/小时，最高时速105公里/小时。本次测试在国家自然科学基金委和北京理工大学等第三方认证团队的见证下完成，专家组认为，此次无人驾驶测试的智能化水平已接近世界先进水平。^[3]

关键技术

图为Google无人驾驶汽车仪表盘

无人驾驶汽车开发的关键技术主要有两个方面：车辆定位和车辆控制技术。这两方面相辅相成共同构成无人驾驶汽车的基础。

（1）车辆定位技术，目前（截止2007年）车辆定位常用的技术包括磁导航和视觉导航等。

（2）车辆控制技术，目前（截止2007年）常用的方法是经典的智能PD算法，例如模湖PD、神经网络PD等。

除以上两个方面，无人驾驶汽车作为智能交通系统的一部分，还需要一些其它相关技术的支持，如车辆调度系统、通讯系统和人机交互系统等，最终得以实现整个交通系统的高效、安全。

现有技术

1、防抱死制动系统，防抱死制动系统其实就算无人驾驶系统。该系统可以监控轮胎情况，了解轮胎何时即将锁死，并及时做出反应。而且反应时机比驾驶员把握得更加准确。防抱死制动系统是引领汽车工业朝无人驾驶方向发展的早期技术之一。

2、另一种无人驾驶系统是牵引或稳定控制系统。牵引和稳定控制系统与防抱死制动系统不同的是，这些系统非常复杂，各系统会协调工作防止车辆失控。

 3、自动泊车系统是无人驾驶技术的另一大成就。通过该系统，车辆可以向驾驶员那样观察周围环境，及时做出反应并安全地从A点行驶到B点。^[4]

将采用的技术

1、雷达高端汽车已经配备雷达，可跟踪附近物体。比如梅赛德斯的D istronic Plus是一种事故避免系统，在保险杠旁安装有传感装置，当检测到东西出现在汽车盲点时发出警告。

2、车道保持安装在挡风玻璃上的照相机可识别车道标志线。如果汽车意外离开自己的车道，方向盘会通过短暂振动提醒驾驶者。

3、激光雷达Google采用V elodyne公司的车顶光探测和测距系统，包括64束激光，以每分钟900转的速度向上发射，形成点云，赋予汽车360度视野。

4、红外照相机梅赛德斯的夜视辅助系统采用两盏头灯向前方道路发射不可见的红外光。安装在挡风玻璃上的照相机监测红外信号，将标注出危险区域的图像显示到仪表盘上。

5、立体视觉梅赛德斯一款概念车用两台安装在挡风玻璃上的照相机构成前方道路的实时3D图像，发现潜在危险，比如行人、自行车，并预计其走向。

6、GPS/惯性测量自动汽车必须知道自己开往何处。Google结合Applanix的定位系统、Google地图和GPS判断汽车方位。^[5]

7、车轮计速安装在轮子上的传感器通过转速测量汽车行驶的速度。

 无人驾驶汽车的研究方向，可以归纳为三个方面：

（1）高速公路环璋下的无人加驶系统；

（2）城市环璋下的无人驾驶系统；

（3）特殊环璋下的无人驾驶系统；

英国版：外形就像外星飞船

ULTra

在英国伦敦希斯罗机场有许多辆无人驾驶汽车“优尔特拉”（ULTra）自动驶离、抵达车站的无人驾驶汽车。该无人驾驶汽车有4个座位，形状似气泡，看起来就像一艘外星人飞船。这种汽车依靠电池产生动力，而且乘客可以通过触摸屏来选择他们的目的地。它们的时速可达25英里，而且会自动沿着其狭长的道路系统行使。一旦乘客选择好了目的地，控制系统会记录下要求，并向舱车发送一条信息，随后舱车会遵循一条电子传感路径前进。

法国版：采用巡航导弹技术

法国INRIA公司花费10年心血研制出“赛卡博”（Cycab）无人驾驶汽车，外形看起来像未来的高尔夫球车。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，“赛卡博”就能把你带到想要去的地方了。

美国：谷歌无人驾驶汽车

Google无人驾驶汽车项目负责人Sebastian Thrun

作为谷歌试图开发一款能够基本取代驾驶员控制车辆的人工智能软件的大胆尝试，代号“Google Fleet ”的7辆试验车，已经累计完成了1000公里的完全自主行驶^[1] 。

整套Google Fleet自动驾驶设备包括一台放置在车顶的激光测距仪，能够及时精确地绘制出周边200米之内的3D地形图并上传至车载电脑中枢。在挡风镜旁边，技术人员安放了一个视频摄像头用以侦测交通信号灯，以及行人、自行车骑行者等车辆行驶路线上遭遇的移动障碍。4台标准车载雷达，以三前一后的布局分布，负责探测较远处的固定路障。在每台Google Fleet的左后轮上，还带有一个微型传感器，负责监控车辆是否偏离了GPS导航仪所制定的路线。Google Fleet的电脑资料库中，精确地贮存了每条公路的限速标准以及出入口位置，如果处于一名司机的操控下，Google Fleet的中央处理系统还会通过扬声器，以柔和悦耳的女声发出类似“接近十字路口，小心行人”的提示。驾驶者只需微微扳动一下方向盘，就可以将Google Fleet转换为一辆普通的汽车。

截至2012年6月，Google的试驾车队有8辆无人驾驶汽车，累计已行驶30万公里，行驶路途包括都市、高速路和山路，未出过一次故障。虽然内华达州已经给无人驾驶汽车颁发了牌照，但Google预计，无人驾驶汽车最快也需到2018年才能投入商用。^[6]