text: AI与自动驾驶的技术原理与发展趋势
  自动驾驶是指利用人工智能技术，让汽车在没有人为操纵的情况下，完成完整、安全、有效驾驶的一项前沿科技。本文介绍了自动驾驶的基本原理，包括感知、定位、规划、控制等模块，以及各种传感器、芯片、算法等技术组件。还分析了自动驾驶的发展现状和趋势，包括不同级别的自动驾驶方案、主要的国内外企业和平台、以及面临的挑战和机遇。自动驾驶就是车辆在无驾驶员操作的情况下自行实现驾驶，它是车辆的能力，比如扫地机器人在扫地的时候就是在自动驾驶。自动驾驶有多种发展路径，单车智能、车路协同、联网云控等，本文主要阐述单车智能。单车智能实现的基本原理是通过传感器实时感知到车辆及周边环境的情况，再通过智能系统进行规划决策，最后通过控制系统执行驾驶操作。这里面有三个环节：「感知」：车辆自身以及环境信息的采集与处理，包括视频信息、gps信息、车辆姿态、加速度信息等等，好比是人类的眼睛、耳朵、皮肤一样去收集信息。比如前方是否有车，前方障碍物是否是人，红绿灯是什么颜色，自车的车速如何，路面情况如何等等信息，都是需要去感知的。「决策」：依据感知到的情况，进行决策判断，确定适当的工作模型，制定适当的控制策略，代替人类做出驾驶决策。决策主要依赖的是芯片和算法，就好比是人类的大脑，看到红灯，决策需要停止；观察到前车很慢，决定从右侧超车；有小孩突然闯入道路，进行紧急制动。「控制」：系统做出决策后，自动对车辆进行相应的操作执行。类比人类进行的方向盘以及油门、刹车的操作。系统通过线控系统将控制命令传递到底层模块执行对应操作任务。自动驾驶涉及到多种技术组件，包括硬件和软件两个方面，：「感知层」：为自动驾驶系统获取外部行驶道路环境数据并帮助系统进行车辆定位。当前无人驾驶系统中代表性的传感器有摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、GNSS/IMU等。它们的工作原理、技术特性各不相同，决定了适用的场景也不同。当前大部分车辆都是采用多种传感器相融合的方式以应对各种可能发生的情况，保证较好的实际使用效果。「决策层」：重要的硬件是芯片。芯片是智能系统运行和计算能力的根本保障。「控制层」：主要是线控。线控就是用线（电信号）的形式来取代机械、液压或气动等形式的连接，实现电子控制，从而不再需要驾驶员的力量或者扭矩的输入。对于自动驾驶来说，核心的三个线控子系统是线控油门、线控转向、线控制动。软件方面：「地图引擎」：提供道路、周边建筑等地图信息，高精地图还包含全局车道、曲率、坡度、红绿灯、护栏情况等等信息。「高精定位」：定位是一个重要模块，L3及以上自动驾驶场景需要高精定位，是车辆信息感知的一个重要元素。「感知」：感知模块接受并处理传感器信息，从而识别自车以及周边的情况。「预测」：预测模块主要用于预测感知到的障碍物的运动轨迹。「规划」：根据感知到的信息，规划出一条到达目的地的行进路线，而且还需要规划出未来一段时间内，每一时刻所在位置的精细轨迹和自车状态。「控制」：如字面意思，通过指令控制车辆硬件进行操作。「交互界面」：人类在中控屏幕上看到的人机交互模块。「实时操作系统」：Real Time Operation System 根据感知的数据信息，及时进行计算和分析并执行相应的控制操作。自动驾驶的发展可以从不同的角度来看，比如按照自动驾驶的级别、按照自动驾驶的应用场景、按照自动驾驶的主要企业和平台等。按照自动驾驶的级别，目前国际上通用的标准是SAE（美国汽车工程师协会）制定的J3016标准，将自动驾驶分为六个级别，从L0到L5，分别代表不同程度的自动化。目前，大多数自动驾驶汽车都处于L2或L3级别，即有条件的自动化或部分自动化；L4级别的高度自动化已经在一些特定场景下进行了测试和商业化；L5级别的完全自动化还没有实现，需要更多的技术突破和社会认可。按照自动驾驶的应用场景，目前主要有两大类：乘用车和商用车。乘用车主要是面向个人或家庭用户的私家车或共享出行服务，商用车主要是面向物流、运输、公共服务等领域的货车、客车、扫地车等。按照自动驾驶的主要企业和平台，目前国内外都有很多参与者，各有各的优势和特色。自动驾驶面临着很多挑战和机遇，挑战包括技术上的难题，如何提高感知和决策的准确性和鲁棒性，如何处理复杂和极端的场景，如何保证系统的安全性和可靠性等；法律上的障碍，如何制定合理和统一的法规标准，如何界定责任和赔偿范围，如何保护数据安全和隐私权等；社会上的阻力，如何提高公众对自动驾驶的信任和接受度，如何平衡人力就业和技术替代，如何促进社会公平和福利等。机遇包括市场上的需求，如何降低出行成本和提高通行效率，如何解决交通拥堵和污染问题，如何满足老年人和残障人士等特殊群体的出行需求等；技术上的创新，如何利用人工智能、云计算、大数据等新技术提升自动驾驶的性能和体验，如何开发新型传感器、芯片、算法等核心组件，如何构建开放和协同的生态系统等；社会上的影响，如何改变人们的出行方式和生活方式，如何促进交通安全和环境保护，如何推动经济发展和社会进步等。本文介绍了自动驾驶的基本原理，包括感知、定位、规划、控制等模块，以及各种传感器、芯片、算法等技术组件。分析了自动驾驶的发展现状和趋势，包括不同级别的自动驾驶方案、面临的挑战和机遇。自动驾驶是一个涉及多个学科和领域的综合性技术，在未来将给人类带来巨大的变革和价值。汇天科技微信号 | hiteamtech关注我们 | 帮助您了解汇天产品