【原创研究】无人驾驶离我们还有多远?

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无人驾驶汽车实际上属于智能汽车的一个分支,是人工智能在交通领域应用的核心场景。它是一种自动化载具,可以部分或完全替代人类驾驶员进行驾驶行为。无人驾驶的历史相对较短,但近年来受到了广泛关注。

现阶段,无人驾驶技术得到了快速发展,尤其是在谷歌于2012年5月获得美国首个自动驾驶车辆许可证之后。目前,多个国家已经开始进行无人驾驶汽车的测试,全球范围内的政策支持也非常广泛。业界普遍认为,无人驾驶技术能够提高交通效率,提升驾驶的安全性和可靠性。在政策鼓励、资本涌入和技术不断创新等因素的共同推动下,无人驾驶产业正处于快速发展阶段。

然而,由于技术尚未完全成熟,无人驾驶汽车上路时也发生了一些事故。例如,谷歌的无人驾驶汽车在行驶274公里的过程中发生了11次事故;特斯拉也遭遇了多次自动驾驶事故,其中有一次事故甚至导致司机死亡。此外,优步的无人驾驶汽车也曾导致行人死亡,引发了社会的关注。目前,无人驾驶技术的相关法律亟待完善,消费者对无人驾驶技术的接受度也相对较低。

无人驾驶系统主要由三个部分构成:感知模块、决策模块和执行模块。感知模块通过传感器(如摄像头、雷达和激光雷达等)收集外部信息,决策模块通过处理器和算法进行处理,执行模块则通过执行机构进行控制。理想情况下,无人驾驶系统能够无限循环地收集外部信息,然后基于伦理分析做出最终决策,并将信号快速传输到执行机构。

传感器是无人驾驶汽车的眼睛。无人驾驶技术主要通过摄像头(包括长距摄像头、环绕摄像头和立体摄像头)和雷达(如超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达)来实现类似人类的感知功能。随着无人驾驶技术的发展,传感器的需求量也在不断增加。例如,特斯拉拥有多达12个超声波传感器、3个前置摄像头、2个侧面摄像头、3个后置摄像头和一个前置毫米波雷达。

控制器则是无人驾驶汽车的大脑。决策规划控制系统根据传感器提供的信息,结合无人驾驶汽车的路线意图和地图信息,做出最合理的决策和控制。决策规划控制系统可以细分为行为决策、动作规划和反馈控制三个模块。行为决策负责根据路由结果和感知预测信息决定无人驾驶汽车的行驶方式。动作规划模块则负责具体的动作规划,包括路径选择和速度、方向、加速度等参数的调整。反馈控制模块则直接与无人驾驶汽车的底层控制接口对接,将决策信息转化为对油门、刹车和方向盘的控制指令。

执行层是无人驾驶汽车的运动器官,由电子元件和机械结构件组成。目前,车辆设计主要是面向人类驾驶的,因此其方向盘、油门、刹车等部件都是由人工操作的。未来,无人驾驶汽车将完全由电子设备取代人的操作,这方面的技术在国外零部件供应商中已经较为成熟,但国内相对落后。目前,主流的执行设备供应商包括博世、天合、大陆、电装等。

执行层的关键在于制动系统和转向系统。制动系统是汽车安全的重点,随着机电技术的发展,电子技术也渗入到了制动系统中,出现了被称为“电子制动系统”的新技术。转向系统则是决定汽车主动安全性的重要部分,电动助力转向系统(EPS)已经成为汽车转向系统的主流。线控转向系统(SBW)则去掉了机械连接,减轻了重量,提高了操控精度。

由于技术的先进性和政府的重视,北美和欧洲地区的ESC装配率最高。美国和欧盟的立法部门已经决定强制装配ESC,而日本和韩国的装配率也高于世界平均水平。与欧美相比,我国的ESC渗透率较低,但随着汽车产业的快速发展和无人驾驶技术的应用,未来ESC的装配率将会不断提高。

无人驾驶技术的应用场景目前主要包括商业货运、低速封闭半封闭场地和共享经济下的租车打车领域。尽管无人驾驶技术前景广阔,但也面临着诸多挑战,例如技术瓶颈、法律瓶颈和伦理瓶颈。预计到2020年左右,全球无人驾驶汽车的市场规模将达到70.3亿美元左右,其中中国市场将占据重要地位。

总的来说,无人驾驶技术的发展将带来巨大的经济和社会效益,但同时也面临着不少挑战。随着技术的不断进步和政策的支持,无人驾驶技术有望在未来实现大规模应用。

本文来源: 图灵汇 文章作者: 华为终情