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2015.06.20

摘　要：

近年来，互联网技术的迅速发展给汽车行业带来了崭新的变革。

无人驾驶汽车大大提高了交通系统的效率和安全性，为此在整个汽车发展行业，无人驾驶汽车无疑成为了汽车发展的先行方向。

通过详细地阐述国外以及我国无人驾驶汽车的发展现状，并简单分析其中的发展阶段与关键技术，对我国无人驾驶汽车的发展前景做了展望

关键词：

无人驾驶；

关键技术；

发展前景

0　前言

自汽车发明以来,汽车工业就不断促进着人类的创新与社会经济的发展。

随着汽车产量与保有量的提高,人们的出行变得方便快捷,而由此带来的交通拥堵与交通事故也成为了人类社会文明的一大阻碍"

随着计算机控制技术的发展,越来越多的自动控制技术被应用在汽车上,无人驾驶汽车也成为了汽车产业的一大变革"

无人驾驶汽车也被称为自动驾驶汽车或轮式移动机器人,它在没有人类输入的情况下,通过车载传感器感知周围环境,并根据所获取的信息,依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪实现驾驶。

1　无人驾驶汽车的发展现状

1.1　国外无人驾驶汽车的研发状况

早在20世纪中期，许多科技发达的国家就开始着手无人驾驶汽车的一系列研究。

少数的研发车型已接近量产，在美国及欧洲，允许正在研发的自动驾驶车上路行驶正成为一种普遍现象。

在2000年，丰田汽车公司首次研发出无人驾驶公共汽车。

这套公共汽车的自动驾驶系统由车队驾驶、道路疏导、运营管理和安全防护等方面构成。

车辆底盘前部的磁气传感器主要是依据埋在道路中间的永久性磁石进行疏导，进而来控制车辆行驶的方向与速度。

在2007年，一辆由改装而组成的无人驾驶汽车BOSS，以第1名的成绩，完成了无人驾驶汽车在城市的复杂障碍赛道上行驶的比赛。

今年4月前期，一辆奥迪无人驾驶汽车在美国公路上完成了3400英里的行程，这向我们证明了一点：

对于限速规定来说，电脑比人脑要听话得多。

无人驾驶系统供应商德尔福公司，给奥迪Q5装上了雷达、摄像头和激光传感器等，顺利控制它从旧金山开到纽约，尽管大部分的行程是在高速公路上进行的，但99%的时间里是由它自己完成驾驶的。

1.2　国内无人驾驶汽车的发展状况

关于无人驾驶汽车的发展，与国外相比而言，我国起步较晚。

但在各大高校和科研机构的推动下已经得到飞速的发展。

1989年，首辆智能小车在中国国防科技大学诞生。

它包含了计算机系统、精确定位系统、路径规划系统、运动控制系统和自动驾驶仪。

在2000年6月，由国防科技大学研发的第4代无人驾驶汽车试驾成功，它的最快速度达到76km/h，这也创造了一个历史新纪录。

它的智能控制系统主要由3个部分构成：

计算机系统、定位系统和驾驶控制系统。

2003年，在“中国第一汽车集团公司”的赞助下，国防科技大学完成了它的红旗CA7460无人驾驶平台试验，这标志着我国自主研发的第一辆驾驶汽车诞生了[2]。

在上海和欧盟科学家们的共同合作之下，中国城市交通中的无人驾驶技术项目获得了阶段性成果,首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研发成功。

但依目前局势来看，国内外的无人驾驶汽车技术还存在着较大的差距，这项高端技术在国内还有很大的发展空间和余地

2无人驾驶汽车的关键技术与发展阶段

虽然无人驾驶汽车技术已经得以实现,但大部分相关技术仍然停留在试验与概念阶段,无人驾驶汽车的推广,还需要一个漫长的过程随着技术的不断成熟,各种先进驾驶辅助与无人驾驶技术已经开始应用在了量产的汽车上。

量产无人驾驶汽车的实现主要需要经历4个阶段，驾驶员辅助阶段，半自动驾驶阶段，高度自动驾驶阶段和完全自动驾驶阶段。

2.1驾驶员辅助阶段

在这一阶段中驾驶员拥有车辆全部的控制权，驾驶员负责车辆的一切驾驶与操作。

一些基础的车辆辅助控制技术在特定情况下通过对车辆运行状况及运行环境的检测，提示驾驶员驾驶相关的信息或警告驾驶员驾驶中可能出现的危险，方便驾驶员在接到提示或警告后及时做出反应。

这一阶段的技术有倒车影像与倒车雷达，车道偏离警告系统（LDW。

正面碰撞警告系统（FCW。

定速巡航系统以及盲点信息（BLIS。

系统

等。

相较于其他发展阶段,这一阶段的发展已很成熟,相关技术在一些中高档汽车上也已有了普遍的配备在未来几年的时间中,这些技术,将会通过降低其实现成本,逐步应用在低档汽车上。

2.2半自动驾驶阶段

在这一阶段,驾驶员和车辆共享对汽车的控制权，驾驶员在任何时候负责有能力驾驶汽车,驾驶辅助控制系统将实时监控车辆的运行,在特定情况下,一定程度上协助驾驶员控制车辆。

这一阶段的技术有自适应巡航系统,车道保持辅助系统，陡坡缓降系统,自动泊车系统等,很多也已运用到量产车型。

这一阶段也是当前处于并在快速发展的阶段,未来几年中,将有更多的驾驶辅助控制系统应用在量产车上。

2.2.1自适应巡航系统

自适应巡航系统是一种智能化的自动控制系统,它是在定速巡航技术的基础上发展而来的。

在车辆行驶过程中,安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。

当与前车之间的距离过小时,ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统,发动机控制系统协调动作,在不影响舒适的情况下使车轮适当制动,并使发动机的输出功率下降,以使车辆与前方车辆始终保持安全距离;

当需要更大的减速度时,ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作;

当与前车之间的距离增加到安全距离时,ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。

自适应巡航控制系统一般在车速大于25km/h时才会起作用。

2.2.2车道保持辅助系统

车道保持辅助系统是对车道偏离警告系统的升级。

由于该系统是为在高速公路和和条件良好的乡间公路上行驶而设计的,因此它在车速高于65km/h才开始工作。

时速65至200km/h之间,辅助系统识别到本车道两侧的标记线时,车道保持辅助系统处于待命状态,位于车辆前方的摄像机可监测左右两边的车道线,在车辆靠近标线边缘时,即会以轻微的反侧向扭转力提醒驾驶员。

若驾驶员未进行任何修正动作,系统将通过方向盘震动向驾驶员发出警告。

如果车辆在跃过标记线前使用了转向灯,系统将因接受了有目的的换道而不会发出警告。

2.2.3自动泊车系统

自动泊车系统通过车辆周围的雷达探头测量自身与周围物体之间的距离和角度,从而判断寻找合适的车位,并通过车载电脑计算出操作流程,配合车速调整方向盘的转动,从而完成车辆的自动泊入。

在此过程中,驾驶员只需参与挡位与刹车的控制,可双手离开方向盘。

自动泊车功能对于驾驶初学者是一个非常有帮助的功能。

2.3高度自动驾驶阶段

在这一阶段,驾驶员和车辆共享对汽车的控制权。

在特定的交通环境下,系统有完全的自动驾驶控制权,驾驶员有能力偶尔控制车辆。

现阶段已经提出的高度自动驾驶技术有堵车辅助系统，高速公路自动驾驶系统和泊车引导系统。

目前,高度自动驾驶的技术尚未应用在量

产车型上,在未来几年的时间,部分技术的量产将会实现。

2.3.1堵车辅助系统

堵车辅助驾驶功能是自适应巡航控制和车道保持辅助系统的集成与延伸。

在车流行驶速度低于50km/h的情况下,驾驶员通过简单的按键操作启动堵车辅助功能,自动跟随前方车辆行进。

与自适应巡航系统不同的是,堵车辅助系统可以实现车辆的启停,使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。

同时车道保持辅助系统保

持对转向的控制,保证车辆不会偏离车道。

据报道volvo2014年将在其量产车型上配备该系统。

堵车辅助系统的实现将极大地降低驾驶者在拥堵路段的驾驶疲劳。

2.3.2高速公路自动驾驶系统

与城市路况不同,高速公路的路况良好,车辆的行驶也比较稳定,因此高速公路的自动驾驶也成为了部分自动驾驶的着手点之一。

高速公路自动驾驶系统集成自适应巡航控制、车道保持辅助系统、超车辅助系统以及道路标志识别系统等,驾驶者仅需在进入高速公路后启动系统并设置行驶路径,车辆便能够实现自动跟车#变道,并按照道路标示规范行驶。

这一系统的实现,将解决现代社会中最为危险、枯燥的高速公路驾驶,极大地降低驾驶负担,减少因疲劳驾驶造成的交通事故。

2.3.3自动泊车系统（自动寻径）

自动寻径的自动泊车系统是在自动泊车系统的基础上发展而来的。

车辆到达停车场入口,驾驶员即可下车,使用遥控钥匙使车辆自动寻找可用车位停放,并熄火落锁。

待到驾驶员需要离开时,通过远程遥控,车辆自动从停车场内驶出。

该系统的实现,需要借助物联网技术,通过车辆与车辆以及车辆与设备的信息传输与交互,提供停车场车位与交通信息,实现安全、自动泊车。

这一功能一旦实现,驾驶员将不再需要花费大量时间寻找车位,而将这一枯燥的工作交给车辆本身。

2.4完全自动驾驶阶段

在这一阶段,系统具有完全的车辆控制权,整个驾驶过程无需驾驶员参与。

完全自动驾驶的实现将意味着自动驾驶汽车真正驶入了人们的生活,也将使驾驶员从根本上得到解放。

不过,完全自动驾驶还要受到政策、法律等相关条件的制约,真正量产还任重而道远

3我国无人驾驶汽车产业化前景

中国无人驾驶汽车行业目前及将来一段时间内还将处于研发的初级阶段，国内无人驾驶汽车量产时间最早大概出现在2022年左右，因此2014-2017年中国无人驾驶汽车行业的发展，主要还是以技术研发为主，预计随着国外技术成熟度的不断提升，国内各车企参与无人驾驶汽车研发的积极性将水涨船高

（1）就当前技术水平来看，逐渐将无人驾驶汽车研制过程中形成的科技成果转化为对现有汽车的部分改进，应该是一个比较恰当的途径，手动档到自动档的转变、倒车雷达、基于车载摄像机的道路检测等汽车辅助驾驶技术都相继在商用汽车上获得了成功应用。

辅助驾驶系统的推广应用，有利于无人车零部件提高产量、降低成本。

而且随着这些技术的逐渐应用，无人驾驶将在潜移默

化中成为现实。

（2）无人驾驶汽车使用的各种传感器计算机在性能、技术方面已经取得了很大的进步，价格也将大幅降低，尤其计算机的降价更是明显和突出。

但是对于我国而言，无人驾驶汽车目前使用的摄像机、雷达等关键设备几乎全部依靠进口，导致无人车设备或装置的价格仍居高不下，普通消费者无法承受。

未来国家应加大投入，加强基础研究和原材料研究，实现关键设备和技术的突破

（3）随着我国北斗导航系统的完善，基于导航技术的无人驾驶汽车的研发也将会得到国家以及相关部门的支持，保证我国无人驾驶汽车技术与国际研究水平的接轨。

4　结语

汽车是未来汽车发展的方向,人类在不久的将来会用上智能型无人驾驶汽车。

那是一种将探测、识别、判断、决策、优化、优选、执行、反馈、纠控功能融为一体,会学习、会总结、会提高技能,集微电脑、微电机、绿色环保动力系统、新型结构材料等顶尖科技成果为一体的智慧型汽车。

需要指出的是,研发无人驾驶汽车并非要完全替代驾驶员,只是在需要替代的领域和场合作替代。

无人驾驶汽车尤其适合从事旅游、应急救援、长途高速客货运输、军事用途,以发挥可靠、安全、便利及高效的性能优势,减少事故,弥补有人驾驶汽车的不足。

无人驾驶汽车在交通领域的应用,从根本上改变了传统车辆的控制方式,可大大提高交通系统的效率和安全性。

随着高科技的发展,我国无人驾驶车辆技术将会不断发展,其功能也将更完善,学科内容将会更丰富,产业化前景更美好

参考文献：

[1]乔维高，徐学进.无人驾驶汽车的发展现状及方向.上海汽车,2007.

[2]端木庆玲.无人驾驶汽车的先进技术及发展.农业装备与车辆工程.2014.

[3]杨帆.无人驾驶汽车的发展现状与展望.上海汽车.2014.

[4]张贤启，刘俊才.无人驾驶汽车的发展及可行性.山东工业技术.2015

[5]冯学强，张良旭.无人驾驶汽车的发展综述.山东工业技术.2015

[6]忻文.人驾驶面向未来的驾驶辅助技.汽车与配件.2013

[7]孙颖.基于路径规划的智能小车控制系统研究.青岛：

青岛大学.2007

[8]赵盼.城市环境下无人驾驶车辆运动控制方法的研究.合肥：

中国科学技术大学.2012

[9]王培.无人驾驶智能车的导航系统研究.西安:

西安工业大学.2012

[10]SivaRK.Narla.Theevolutionofconnectedvehicletechnology:

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[11]CampbellM,GrstedtM.Autonomousdrivinginurbanenvironment:

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