無(wú)人駕駛技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無(wú)人駕駛汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及展望摘要：作為未來(lái)汽車的發(fā)展方向，無(wú)人駕駛汽車已經(jīng)得到社會(huì)各方面的關(guān)注。本文介紹了國(guó)內(nèi)外無(wú)人駕駛汽車的發(fā)展歷程，對(duì)當(dāng)前無(wú)人駕駛汽車的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了分析，最后針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)無(wú)人駕駛汽車發(fā)展的影響做出了推斷。關(guān)鍵詞：無(wú)人駕駛汽車、現(xiàn)狀、趨勢(shì)0 引言自汽車發(fā)明以來(lái)，汽車工業(yè)就不斷促進(jìn)著人類的創(chuàng)新與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著汽車產(chǎn)量與保有量的提高，人們的出行變得方便快捷，而由此帶來(lái)的交通擁堵與交通事故也成為了人類社會(huì)文明的一大阻礙。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)控制技術(shù)被應(yīng)用在汽車上，無(wú)人駕駛汽車也成為了汽車產(chǎn)業(yè)的一大變革。無(wú)人駕駛汽車也被稱為自動(dòng)駕

2、駛汽車或輪式移動(dòng)機(jī)器人。它在沒(méi)有人類輸入的情況下，通過(guò)車載傳感器感知周圍環(huán)境，并根據(jù)所獲取的信息，依靠車內(nèi)以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀實(shí)現(xiàn)駕駛1。它一般是利用車載傳感器來(lái)感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。1 國(guó)外無(wú)人駕駛發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車研究，目前在可行性和實(shí)用性方面，美國(guó)和德國(guó)走在前列。美國(guó)是世界上研究無(wú)人駕駛車輛最早、水平最高的國(guó)家之一。早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)就提出自主地面車輛 (ALV)計(jì)劃，這是一輛8輪車，能在校園的環(huán)境中自主駕駛，但車速不高。美國(guó)其它一些

3、著名大學(xué)，如卡耐基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院等都先后于20世紀(jì)80年代開始研究無(wú)人駕駛車輛。然而，由于技術(shù)上的局限和預(yù)期目標(biāo)過(guò)于復(fù)雜，到20世紀(jì)80年代末90年代初，各國(guó)都將研究重點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)移到問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單的高速公路上的民用車輛的輔助駕駛項(xiàng)目上。1995年，一輛由美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)研制的無(wú)人駕駛汽車 Navlab2 V完成了橫穿美國(guó)東西部的無(wú)人駕駛試驗(yàn)。在全長(zhǎng)5000 km的美國(guó)州際高速公路上，整個(gè)實(shí)驗(yàn)96%以上的路程是車輛自主駕駛的，車速達(dá)5060 km /h。盡管這次實(shí)驗(yàn)中的 Navlab2V僅僅完成方向控制，而不進(jìn)行速度控制 (油門及檔位由車上的參試人員控制)，但這次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)讓世人看到了科技的

4、神奇力量。豐田汽車公司在2000年開發(fā)出無(wú)人駕駛公共汽車。這套公共汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由道路誘導(dǎo)、車隊(duì)行駛、追尾防止和運(yùn)行管理等方面組成。安裝在車輛底盤前部的磁氣傳感器將根據(jù)埋設(shè)在道路中間的永久性磁石進(jìn)行導(dǎo)向，控制車輛行駛方向2。2005年，美國(guó)國(guó)防部“大挑戰(zhàn)”比賽上，最終由美國(guó)斯坦福大學(xué)工程師們改裝的一輛大眾途銳多功能車經(jīng)過(guò) 7個(gè)半小時(shí)的長(zhǎng)途跋涉完成了全程障礙賽，第一個(gè)到達(dá)了終點(diǎn)。在賽道上，無(wú)人駕駛汽車需要穿越沙漠、通過(guò)黑暗的隧道、越過(guò)泥濘的河床并需要在崎嶇險(xiǎn)峻的山道上行使，整個(gè)行程無(wú)人駕駛汽車需要繞過(guò)無(wú)數(shù)個(gè)障礙。2011年，美國(guó)內(nèi)華達(dá)州通過(guò)允許無(wú)人駕駛汽車上路的法律后，谷歌成為世界上第一個(gè)

5、獲得無(wú)人駕駛汽車授權(quán)的公司。2013 年， 英國(guó)政府撥款150 萬(wàn)英鎊， 用來(lái)在倫敦以北的小城米爾頓 凱恩斯的道路上，進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車實(shí)地試驗(yàn) 這些別稱為豆莢的自動(dòng)駕駛汽車行駛速度為19 km/h， 它們將在專用道路上搭載乘客前往市區(qū)各地。英國(guó)政府希望在2015年前先投入20 輛有駕駛員管理的豆莢運(yùn)營(yíng)，并在2017年投入百輛無(wú)人駕駛的豆莢2013年底，美國(guó)密歇根大學(xué)批準(zhǔn)了一項(xiàng)600萬(wàn)美元的安全駕駛項(xiàng)目，建造用于測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車的設(shè)施。該大學(xué)與汽車行業(yè)及政府部門通力合作，計(jì)劃在2021年向該州安娜堡市交付無(wú)人駕駛車車隊(duì)，車隊(duì)里所有的無(wú)人駕駛汽車都將聯(lián)網(wǎng)。2 國(guó)內(nèi)無(wú)人駕駛現(xiàn)狀我國(guó)在無(wú)人駕駛汽車的開

6、發(fā)方面要比國(guó)外稍晚。國(guó)防科技大學(xué) 20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)研究。1989年，我國(guó)首輛智能小車在國(guó)防科技大學(xué)誕生，這輛小車長(zhǎng) 100 cm、寬 60 cm、重175 kg，有3個(gè)輪子，前輪是一個(gè)導(dǎo)向輪，后邊有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。它包含了自動(dòng)駕駛儀、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、 覺(jué)及傳感器系統(tǒng)、 定位定向系統(tǒng)、路徑規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，還有無(wú)線電通信、車體結(jié)構(gòu)及配電系統(tǒng)。1992年，國(guó)防科技大學(xué)研制成功了我國(guó)第一輛真正意義上的無(wú)人駕駛汽車。由計(jì)算機(jī)及其配套的檢測(cè)傳感器和液壓控制系統(tǒng)組成的汽車計(jì)算機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，被安裝在一輛國(guó)產(chǎn)的面包車上，使該車既保持了原有的人工駕駛性能，又能夠用計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行自動(dòng)駕駛行車。20

7、00年6月，國(guó)防科技大學(xué)研制的第 4代無(wú)人駕駛汽車試驗(yàn)成功，最高時(shí)速達(dá) 76 km，創(chuàng)下國(guó)內(nèi)最高紀(jì)錄。2007年，國(guó)防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院和中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司聯(lián)合研發(fā)的紅旗旗艦無(wú)人駕駛轎車，其總體技術(shù)性能和指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。2012年10月，從國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)舉辦的發(fā)布會(huì)上獲悉，中國(guó)自主研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車2013年將進(jìn)行從北京至天津的行駛測(cè)試，2015年將測(cè)試從北京行駛至深圳。3 無(wú)人駕駛汽車關(guān)鍵技術(shù)無(wú)人駕駛汽車開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)主要有兩個(gè)方面：車輛定位和車輛控制技術(shù)。這兩方面相輔相成共同構(gòu)成無(wú)人駕駛汽車的基礎(chǔ)。車輛定位技術(shù)是無(wú)人駕駛汽車行駛的基礎(chǔ)。目前常用的技術(shù)包括磁導(dǎo)航

8、和視覺(jué)導(dǎo)航等。其中，磁導(dǎo)航是目前最成熟可靠的方案，現(xiàn)大多數(shù)均采用這種導(dǎo)航技術(shù)。例如，荷蘭阿姆斯特丹國(guó)際機(jī)場(chǎng)和鹿特丹的ParkShuttle系統(tǒng)，上海交通大學(xué)的 CyberC3系統(tǒng)等。磁導(dǎo)航最大的優(yōu)點(diǎn)是不受天氣等自然條件的影響，即使風(fēng)沙或大雪埋沒(méi)路面也一樣有效，而且便于維護(hù)。另外，通過(guò)變換磁極朝向進(jìn)行編碼，可以向車輛傳輸?shù)缆诽匦孕畔?，諸如位置、方向、曲率半徑、下一個(gè)道路出口位置等信息。但是，磁導(dǎo)航方法往往需要在道路上埋設(shè)一定的導(dǎo)航設(shè)備 （如磁釘或電線），系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程比較繁瑣，且不易維護(hù)，變更運(yùn)營(yíng)線路需重新埋設(shè)導(dǎo)航設(shè)備3。視覺(jué)導(dǎo)航就不存在這個(gè)問(wèn)題。視覺(jué)導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)是車載計(jì)算機(jī)可以在試驗(yàn)樣車偏離目標(biāo)車

9、道前，事先知道并預(yù)防其發(fā)生，同時(shí)當(dāng)在高速公路使用時(shí)，不需要對(duì)現(xiàn)有的道路結(jié)構(gòu)做變化，并且在混合交通中，也可使用；其缺點(diǎn)為，當(dāng)風(fēng)沙、大霧等自然因素致使能見度過(guò)低或路面上的白色標(biāo)線不清晰時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)失效。但由于視覺(jué)導(dǎo)航對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求很低，被公認(rèn)為是最有前景的定位方法。車輛控制技術(shù)是無(wú)人駕駛汽車的核心，主要包括速度控制和方向控制等幾個(gè)部分。無(wú)人駕駛其實(shí)就是用電子技術(shù)控制汽車進(jìn)行的仿人駕駛。通過(guò)對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行分析可知，車輛的控制是一個(gè)典型的預(yù)瞄控制行為，駕駛員找到當(dāng)前道路環(huán)境下的預(yù)瞄點(diǎn)，根據(jù)預(yù)瞄點(diǎn)控制車輛的行為。目前最常用的方法是經(jīng)典的智能PID算法，例如模糊PID、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID等。除以上

10、兩個(gè)方面，無(wú)人駕駛汽車作為智能交通系統(tǒng)的一部分，還需要一些其它相關(guān)技術(shù)的支持，如車輛調(diào)度系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)等，最終得以實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通系統(tǒng)的高效、安全。4 車聯(lián)網(wǎng)對(duì)無(wú)人駕駛汽車發(fā)展的影響對(duì)于無(wú)人駕駛汽車來(lái)說(shuō)，車輛對(duì)環(huán)境信息的識(shí)別將直接影響車輛的對(duì)行駛狀態(tài)的判斷及控制。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將促進(jìn)無(wú)人駕駛汽車發(fā)展的步伐。4.1 車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換將無(wú)線數(shù)字傳輸模塊植入到當(dāng)前的道路交通信號(hào)系統(tǒng)中，數(shù)字模塊可向路經(jīng)的汽車發(fā)放數(shù)字化交通燈信息、指示信息、路況信息，并接受聯(lián)網(wǎng)汽車的信息查詢及導(dǎo)航請(qǐng)求，然后可將有關(guān)信息反饋給相關(guān)聯(lián)網(wǎng)汽車。將無(wú)線數(shù)字傳輸模塊植入到聯(lián)網(wǎng)汽車中去，令聯(lián)網(wǎng)汽車可接

11、收來(lái)自交通信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)字化信息，并將信息于聯(lián)網(wǎng)汽車內(nèi)顯示，同時(shí)還將信息與車內(nèi)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)相連接!作為汽車自動(dòng)駕駛的控制信號(hào)。聯(lián)網(wǎng)汽車的顯示終端同時(shí)作為城市道路交通導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)使用，在這個(gè)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，衛(wèi)星導(dǎo)航將不再需要，導(dǎo)航信息將直接來(lái)自具有更快、更新、更全面導(dǎo)航功能的數(shù)字化交通系統(tǒng)4。聯(lián)網(wǎng)汽車的數(shù)字傳輸模塊包含有聯(lián)網(wǎng)汽車的身份代碼信息，即“數(shù)字車牌”信息，這是車聯(lián)網(wǎng)對(duì)汽車進(jìn)行通信、監(jiān)測(cè)、收費(fèi)及管理的依據(jù)。4.2車輛與車輛之間的信息交換將無(wú)線數(shù)字傳輸模塊植入到聯(lián)網(wǎng)汽車中去，數(shù)字模塊可以向周邊聯(lián)網(wǎng)汽車提供數(shù)字化燈號(hào)信息及狀態(tài)信息，并且數(shù)字化信息與其傳統(tǒng)燈號(hào)信息是同步發(fā)送的。聯(lián)網(wǎng)汽車中的無(wú)線數(shù)字傳

12、輸模塊可同步接收來(lái)自其他聯(lián)網(wǎng)汽車的數(shù)字化信息并在汽車內(nèi)進(jìn)行顯示，同時(shí)將信息與車內(nèi)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)相連，為聯(lián)網(wǎng)汽車的安全行駛提供依據(jù)根據(jù)接收到的由其他聯(lián)網(wǎng)汽車發(fā)送的數(shù)字信息，聯(lián)網(wǎng)汽車便會(huì)知道周邊聯(lián)網(wǎng)汽車的狀況，包括位置、距離、相對(duì)速度及加速度等，并在緊急剎車情況下，可令隨后的聯(lián)網(wǎng)汽車同步減速，有效防止汽車追尾事故的發(fā)生。5 結(jié)語(yǔ)無(wú)人駕駛汽車是未來(lái)汽車發(fā)展的方向，人類不久的將來(lái)會(huì)用上智能型無(wú)人駕駛汽車。那是一種將探測(cè)、識(shí)別、判斷、決策、優(yōu)化、優(yōu)選、執(zhí)行、反饋、糾控功能融為一體，會(huì)學(xué)習(xí)、會(huì)總結(jié)、會(huì)提高技能，集微電腦、微電機(jī)、綠色環(huán)保動(dòng)力系統(tǒng)、新型結(jié)構(gòu)材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車。需要指出的是，研發(fā)無(wú)人駕駛汽車并非要完全替代駕駛員，只是在需要替代的領(lǐng)域和場(chǎng)合作替代。無(wú)人駕駛汽車尤其適合從事旅游、應(yīng)急救援、長(zhǎng)途高速客貨運(yùn)輸、軍事用途，以發(fā)揮可靠、安全、便利及高效的性能優(yōu)勢(shì),減少事故，彌補(bǔ)有人駕駛汽車的不足。無(wú)人駕駛汽車在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，從根本上改變了傳統(tǒng)車輛的控制方式，可大大提高交通系統(tǒng)的效率和安全性。隨著高科技的