无人驾驶汽车是一种智能汽车,也可以称之为轮式移动机器人,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。无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

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    1研究历程

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    国外研究

    无人驾驶汽车无人驾驶汽车

    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。

    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。

    中国研究

    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。

    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”。

    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。

    2技术

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    关键技术

    无人驾驶汽车无人驾驶汽车

    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。

    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。

    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。

    3发展方向

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    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;

    4上路测试

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    据《北京晚报》报道,谷歌公司2014年12月22日在旗下社交网站发帖宣布,谷歌首款“全功能”无人驾驶汽车的原型已经制作完成,即将上路测试,有望数年内投放市场。

    “我们今天揭晓我们所能想到最好的圣诞节礼物:我们研发的无人驾驶汽车的首款原型。”随帖发布的图片显示,这款两座车灰白相间,外形圆润小巧,形似甲虫。根据之前公布的研发方案,这款车由电池驱动,每次充电可行驶160公里,最高时速可达40公里。

    与传统汽车不同,这款车没有方向盘和加速、刹车踏板,只设启动和停止等按钮。乘客只需在随车地图中输入目的地,剩下的操作由汽车自动完成,乘客甚至可以“打盹”。

    谷歌计划打造大约100辆同款汽车,用于上路测试。不过,这款车正式投放市场,可能至少要等到2017年。

    2016年3月,据路透社报道,英国政府宣布,2017年将首次在高速公路上测试无人驾驶汽车,其目标是到2020年允许无人驾驶汽车行驶在城市街道上。

    英国政府去年表示,无人驾驶汽车技术的测试不存在任何法律障碍,并对这类汽车开始在某些地方公路上测试给予放行。

    5测试事故

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    责任事故

    2016229日,谷歌公司表示,在该公司一辆无人驾驶(或自动驾驶)汽车与一辆公共汽车2月中旬发生的轻微碰撞事故中,无人驾驶汽车应“承担一定责任”。

    事故定责的调查在进行中。这或是谷歌无人驾驶汽车首次在事故中需要承担责任。

    2016223日,谷歌提交给美国加利福尼亚州机动车辆管理局的事故报告写道,这起事故于214日发生在谷歌总部所在地硅谷的芒廷维尤市(又译“山景城”)。

    2015年9月,美国加州山景城,谷歌发布最新无人驾驶汽车。2015年9月,加州山景城,谷歌发布最新无人驾驶汽车。

    当时,谷歌公司一辆“雷克萨斯”牌改装无人驾驶汽车在芒廷维尤市街头测试,并驶入一条较宽的车道。在无人驾驶汽车试图绕开道路上的沙袋、向左并入道路中央时,却意外与一辆公共汽车的右侧方相撞,导致无人驾驶汽车左前翼子板、左前轮和驾驶侧传感器受损。所幸双方车辆中没有人员受伤。

    按照加州法规,无人驾驶汽车的试车员需坐在前方座位以在必要时操控方向盘控制汽车。但谷歌表示,试车员当时认为,公共汽车会减速让行,所以没有进行任何操控。

    对此,谷歌无人驾驶汽车项目主管克里斯·厄姆森在记者会上说,他认为无人驾驶汽车是在公共汽车通过前驶入的。尽管承认负有责任,但厄姆森表示,事故过错方并非单纯的“非此即彼”。

    频遭追尾

    按英国《每日邮报》的说法,如果确定无人驾驶汽车对事故负有责任,这或是谷歌无人驾驶汽车首次在自动驾驶模式下,因自身过错而引发事故。

    谷歌重资投入无人驾驶汽车技术并进行道路测试。尽管过去几年中,谷歌无人驾驶汽车已遭遇十余起轻微事故,但多数情况下是被其他车辆追尾。“(这些事故中,)没有一起是由(谷歌)无人驾驶汽车自身(过错)造成,”谷歌曾在201511月说。

    来自美国消费者权益保护组织的约翰·辛普森说,这起最新事故更加表明,谷歌无人驾驶汽车不应被允许在公共车道上行驶。

    谷歌则表示,事故发生后,已在模拟器中审核数以千计相关变量数据,继而对软件进行优化,未来,谷歌无人驾驶汽车将更深入地了解,相比于其他车辆,公共汽车和其他大型车辆不太可能主动让行,“希望我们的汽车未来能以更妥善的方式处理类似情况”。

    6合法化进程

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    据英国《每日邮报》2016年3月27日特别报道,美国车辆安全监管机构表示,由人工智能系统驾驶的谷歌无人驾驶车,将被认为符合联邦法律。这将是道路车辆自动化上重要的一大步。

    谷歌2015年11月向美国国家公路交通安全管理局提交了无人驾驶车的提案。2016年2月,美国国家公路交通安全管理局对谷歌Alphabet公司的决议文件就已出台,本周被谷歌发布在官方网站上。该决议文件指出,谷歌的机动车辆的司机即为该车的自驾系统,而不是车主。从传统意义上说,在过去的一百多年里车辆都是由司机驾驶的。我们赞成谷歌的无人驾驶车。但对于谷歌来说,下一步就是如何证明无人驾驶系统可以与真人驾驶的要求和水平相媲美。

    7相关新闻

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    我国首个长距离行驶无人驾驶汽车超级测试结束

    2016416日下午5时许,在行驶了约2000公里后,我国首个长距离行驶无人驾驶汽车顺利抵达此次测试的终点站首都北京,这也标志着此次超级测试任务结束。

    长安汽车工程研究总院总工程师黎予生介绍,行程中,无人驾驶汽车实现多次跟车减速、变道、超车、调头等复杂驾驶动作,完成了高速、隧道等道路场景的切换。他说:“这在无人驾驶汽车领域具有标志性意义,说明我国无人驾驶汽车技术已经不输于国外。”

    412日,两辆银色的“中国造”无人驾驶汽车从重庆出发前往北京,标志着我国首个长距离行驶的无人驾驶汽车测试正式启动,最高时速达120公里/小时。

    执行此次测试的无人驾驶汽车是中国自主汽车品牌长安睿骋。记者跟随测试车队多次体验无人驾驶汽车如何实现“无人驾驶”。坐在驾驶位的测试员先点击显示屏上的“无人驾驶”键,再打开方向盘右侧的巡航开关,汽车开始进行纵向自动控制,最后打开方向盘左侧的横向自动控制开关,汽车就能识别两侧的车道线,自动沿单车道进行自动巡航。另一辆测试车则通过语音启动。不过,在一些匝道或进站加油等部分,还要依靠人工介入。

    长安汽车工程研究总院常务副院长谭本宏表示,这次测试完成后,下一步是把现有的技术和系统往量产方向推进,对现有技术继续升级,争取在2018年实现商用。

    目前,中国正在促成传统汽车与互联网企业深入合作,发挥各自优势,加速国内无人驾驶汽车发展进程。

    8部分研发代表企业

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    传统汽车制造商

    奥迪:2015年奥迪开始测试名为“Jack”的无人驾驶原型汽车,其以奥迪A7为基础开发,驾驶人员能够通过方向盘上的按钮切换至自动驾驶模式。

    宝马:宝马称将于2021年推出名为“iNext”的完全自动驾驶汽车。此外其ReachNow汽车共享服务于4月在西雅图上线,9月份其业务扩展至俄勒冈州波特兰。

    福特:宣布将于2021年发布没有脚踏以及方向盘的全自动驾驶汽车,最近其向制造激光传感器的一家加利福尼亚公司Velodyne投资7500万美元,此外还收购了私人巴士服务公司Chariot。

    沃尔沃:其与微软以及Uber都建立了合作伙伴关系,特别是将微软的HoloLens增强现实技术整合进汽车,并计划将沃尔沃汽车作为Uber自动驾驶测试汽车。此外,沃尔沃还与安全系统制造商Autoliv合作成立了一家专门研发自动驾驶软件的公司。

    科技企业

    Alphabet(谷歌母公司):2009年推出了自动驾驶汽车项目,目前正在测试雷克萨斯SUV改装车以及自主研发的原型汽车。最近还与菲亚特克莱斯勒合作制造了自动驾驶货车。

    苹果:其向中国打车服务公司滴滴出行投资10亿美元,有报道称苹果正在研发自动驾驶汽车,也有传闻称其在研发自动驾驶系统以整合进与原有的汽车。

    百度:这家搜索引擎公司与图形图像芯片制造商英伟达合作创建了基于云计算的自动驾驶汽车系统;此外。该公司正在参与几种自动驾驶原型车的测试工作,其中包括与宝马合作研发的自动驾驶汽车。

    特斯拉:在开发了半自动驾驶汽车Model S之后,其将于2017年下半年推出更为大众化的全电动汽车Model 3。

    出行服务供应商

    滴滴出行:其于2016年8月份收购了Uber的中国业务,结束了打车服务在中国市场的激烈竞争。

    Lyft:与通用合作研发自动驾驶汽车,2017年开始测试雪佛兰自动驾驶出租车。

    Uber:2016年9月开始在匹兹堡测试自动驾驶车队,这是美国历史上第一个面向公众的自动驾驶汽车服务车队。

    初创企业

    Comma.ai:这家公司由顶级风投Andreessen Horowitz支持,主要是通过后装工具包将常规汽车变成版自动驾驶。

    Mobileye:这家以色列软件制造商与特斯拉合作,向后者提供汽车芯片和软件。在特斯拉汽车在2015年5月份发生致命车祸后终止了合作。其还与德尔福汽车公司合作,将于2019年推出自动驾驶汽车系统。

    NextEV:其作为电动汽车的创新者,由前思科执行董事Padmasree Warrior创立,总部位于上海,2016年发布了一款高性能电动跑车原型车。

    Nutonomy:其诞生于麻省理工学院,获得了福特的资金以及技术支持。公司主要业务是制造自动驾驶汽车、软件以及自动机器人。今年夏天其开始在新加坡测试无人驾驶出租车。

    Quanergy:一家研发自动驾驶汽车感应技术的硅谷公司,获得了三星以及德尔福的融资,2016年10月估值15.9亿美元。

    Zoox:其研发的完全自动驾驶汽车仍处于设计阶段,内部空间类似于火车车厢,公司市值约10亿美元。

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    无人驾驶汽车 图册
    • 浏览次数: 14281 次
    • 更新时间:2016-10-19
    • 创建者:beforelion
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