浅谈自动驾驶的研究现状和发展

崔家悦

摘  要：随着智能交通、物联网和人工智能等科学技术的快速发展，从而推动了自动驾驶的发展，越来越多的机构以及企业对自动驾驶引起重视。根据国内外学者在对自动驾驶方面进行分析探讨的研究现状，该文对自动驾驶方面发展现状以及未来趋势进行了分析与综述，结合市场车型的应用，指出了目前研究中存在的问题，希望能得到很好的治理。

关键词：自动驾驶  技术动态  研究现状  优缺点  高精地图

中图分类号：U463.6                       文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）05（a）-0083-03

Abstract： With the rapid development of intelligent transportation， Internet of things， artificial intelligence and other science and technology， it promotes the development of automatic driving. More and more institutions and enterprises pay attention to automatic driving. According to the research status of domestic and foreign scholars on automatic driving， the author analyzes and summarizes the development status and future trend of automatic driving， and points out the problems existing in the current research combined with the application of market models， hoping to get good governance.

Key Words： Automatic driving; Technology trends; Research status; Advantages and disadvantages; High precision map

1  研究背景

2020年，交通运输业在以习近平总书记为核心的党中央的坚强领导下，全面贯彻党在十九届五中全会的精神，坚持寻求改善稳定性的工作总基调，在新的发展阶段的基础上，开展新的发展理念，建立新的发展模式，以高质量的发展为主题，深化供给结构性改革为主线，加强疫情的预防和控制，协调经济和社会发展的运输工作，加快建设一个强大的运输能力，为扎实开展“六个稳定”工作，全面落实“六个保证”任务，如期实现全面建设小康社会的目标提供了有力的交通运输保障。

美国和德国引领着全球自动驾驶总体发展潮流，日本和韩国也正在迅速发展，中国正在争取在自动驾驶领域取得新的突破。自动驾驶实现级别（SAE级别）将根据地理位置、市场、基础设施和消费者准备情况错开时间。各种先进的科学技术、完善的基础设施等给我国大规模实现自动驾驶汽车电动汽车技术提供了有利准备。OEM的汽车开发计划正在稳步推进中，无需再对自动驾驶汽车的重要性和必要性进行探讨，对于国家趋势和大部分制造商来说这是一种必然的选择，自动驾驶汽车在改善环境、保障交通安全方面起着至关重要的作用，因此对自动驾驶汽车的研发是十分迫切且必要的。自动驾驶越来越得到人们的欢迎与认可，但自动驾驶也是一把双刃剑，它既能让社会技术飞快进步，同时也带来不少问题，该文通过对自动驾驶进行分析，做出了如下评价。

2  新形势下自动驾驶技术动态及优缺点

2.1 自动驾驶技术动态

2.1.1 感知

自动驾驶汽车必须能够识别交通信号和标志，以及其他汽车、自行车和行人，其还必须感知周围物体的距离和速度，及时做出判断和反应[1]。

自动驾驶汽车通常依赖摄像头和其他传感器，如雷达和光探测和测距（激光雷达）。每种传感器并不是十全十美的，都有自己的优点和缺点。

传感器收集的数据通过一种名为“传感器融合”的技术混合在一起，以尽可能准确地描述汽车周围的环境。

2.1.2 雷达、激光雷达和V2X

自动驾驶开发人员正在集成雷达和激光雷达传感器，以增强相机的视觉能力。

自动驾驶系统使用传感器融合软件来处理来自多个传感器的数据，该软件集成了所有传感器数据，以创建汽车周围环境的一致视图[2-3]。

除了视线传感器，许多初创企业和汽车制造商正在开发一种称为“Vehicle-to-Everything”（V2X）的技术，该技术允许车辆与其他连接的设备进行无线通信。

2.1.3 高精地图

在以汽车电动化、智能化、联网化、共享化为特征的汽车产业进化趋势下，自动驾驶汽车成为全球的重要研究热点和汽车产业发展战略方向，并带动智能交通、智慧城市等产业建设。高精地图作为自动驾驶重要的共性基础技术[4]，具备不可替代的作用。

目前，中国高精度地图产业正从技术研发走向规模化。近2年，国内各大制图员加大了在制图方面的投入，开始向外界提供分米、厘米级的地图，一批自动驾驶企业加入了地图跟踪[5]。

随着5G新一代通信技术的到来，能让高精地圖和云计算有机地结合起来，将比4G有着更快的上传和下载体验，信息传输速度也会更快，更有力地把物联网、人工智能、信息传输、车路协同和自动驾驶连接在一起，从而发挥出智能汽车、智能城市的数字化关键作用。

2.1.4 高精度卫星定位

自动驾驶汽车必须高精度定位，才能保证乘客的安全性。传统型技术会依赖GPS信号，但是误差会偏离1～2 m，误差太大[6]。因此，国外已研发出来的摄像头和芯片结合的高精度定位技术，误差会减少到1 m以内，这就大大提升了其安全性。

2.2 自动驾驶的优缺点

2.2.1 自动驾驶的优点

（1）缓解交通拥堵。

在未来，自动驾驶汽车成功普及后，大城市的交通拥堵将会消失。对很多人来说，这样一年可以节省40个小时。大城市车辆众多，无法避免交通拥堵的情况。自动驾驶汽车可以自动同步交通状况，并在第一时间选择更顺畅的路线。此外，由于人工智能的设置，拥堵等不文明的状况将会消失。

（2）便于长途运送。

卡车送货司机担心超速罚单的情况将不再发生，他们也不必在路上花上几天甚至几周的时间[7]。因为几乎所有的车都可以参与运输，而且交货会快得多。

（3）提高公路安全性。

交通事故每天都在发生，数据统计很是惊人，而自动驾驶拥有车道偏离警告、碰撞警告、碰撞刹车等技术会大大提升公路的安全性。如果有人横穿马路，车辆AI技术会提前做出警告和停车等行为，以避免碰撞发生。

2.2.2 自动驾驶的缺点

（1）持续监控，有侵犯隐私风险。

当人们乘出租车或租车时，可能需要担心是否有人在监视自己。虽然车内可能除了自己和司机以外没有其他人，但因为人工智能的存在，其可以对人们个人行为举止进行记录和拍摄，有侵犯个人隐私的风险。

（2）高价。

自动驾驶汽车的价格肯定比传统的汽车贵很多，因为其装满了电子产品，更智能化[8]。对于平常出行不坐公交车和出租车的乘客，想拥有一辆属于自己的车，那要花费更多金钱。

（3）失去驾驶的乐趣。

随着自动驾驶的普及，有很多人就会失去享受驾驶的速度与激情，在旅途过程中，开着车，听着动听的音乐，观赏优美的风景，这种感觉将会有所改变，剥夺了喜欢玩车者的权利。

3  自动驾驶不足的应用

自动驾驶给人们带来了快乐和便捷，同时也引发了不少事故。在2016年1月，一辆特斯拉轿车和一辆道路清扫车发生追尾事件，该车主因事故死亡。据新闻报道，2017年8月26日，Google自动驾驶汽车也发生了很多次交通事故，事故没有造成人员伤亡。自动驾驶事故的不断发生，所面临的问题总结如下。

3.1 依赖大量数据信息

主流的视觉感知算法需要大量带注释的数据（数量级为几万帧到几十万帧）进行模型训练。只有当足够多的汽车、行人和骑自行车者的样本输入到模型中，它才能在复杂的道路场景中检测和区分目标[9]。一旦某样东西在标签样本集中很少或没有出现（如满载的快递三轮车），就很难做出正确的测试。

2020年6月，一辆开启autopilot自动车辅助驾驶系统功能的特拉斯model3轿车，因为特斯拉感知算法样本集中缺少白车的数据，直接撞上了一辆躺在路中间的大卡车。原因是白色卡车目标不能被归类为汽车、自行车、行人或动物。所以，算法倾向于确定目标不是障碍物，不施加减速制动，从而造成事故。

3.2 归纳能力不足

与人脑相比，目前的视觉感知算法演绎能力不足。人的大脑只需要几张图片或视频就能认识事物的本质。比如当人们认识到卡车的目标时，各种各样五颜六色的改装卡车或者倒在地上的卡车，即使自己以前没见过，但看到它们还是能做出快速判断，而这就是人脑的演绎能力。

3.3 感知精细程度不足

开车时，人类的大脑对周围环境信息的处理更加精细。人眼可以从两辆车之间的空隙看到是否有一辆车在阻塞区域内行驶。除了观察车身和车轮的细微变化外，其还可以通过挡风玻璃观察其他驾驶员的表情和动作，这个信息对于判断驾驶是非常重要的。但是，目前的视觉感知算法还不能做到如此细致，还有很长的路要走。

4  结语

该文提出了自动驾驶的动态技术和应用不足。随着5G时代的到来，自动驾驶是未来发展进步的趋势，其具有缓解交通拥堵、减少环境污染、便于长途运送等优点。运用激光雷达、雷达、高精地图和高精定位系统等先进技术实现自动驾驶，能够极大地促进智能交通的发展;自动驾驶技术与智能交通管理相结合，将有效改善城市的交通拥堵状况，降低空气污染，提高用车效率。但自动驾驶技术还不够完善，还存在意外的交通事故，还应采取措施进一步完善。自动驾驶技术的应用将有效地解决当前城市交通中的许多问题。然而，中国在自动驾驶领域部分方面的研究相对较为落后。未来，国家应加大重视，加强核心技术的研究，掌握关键设备和关键技术，在全球自动驾驶领域占据一席之地，让自动驾驶技术尽量减少失误，早日运用于全球化。

参考文献

[1] 李付俊.浅谈汽车自动驾驶技术的发展与未来[J].黑龍江科技信息，2016（16）：59.

[2] 农发行总行企业文化部.农发行召开2020年年度工作会议[J].农业发展与金融，2020（2）：8-9.

[3] 2018年人工智能商业化五大洞察[J].中国电梯，2018，29（23）：3.

[4] 蔡天驰.自动驾驶场景下的多任务深度学习网络[D].大连理工大学，2019.

[5] 徐坤，骆媛媛，杨影，等.分布式电驱动车辆状态感知与控制研究综述[J].机械工程学报，2020，55（22）：60-79.

[6] 薛培林，吴愿，殷国栋，等.基于信息融合的城市自主车辆实时目标识别[J].机械工程学报，2020，56（12）：165-173.

[7] 王昊，刘雍翡.基于双目视觉计算的车辆跟驰状态实时感知系统[J].中国公路学报，2019，32（12）：88-97，105.

[8] 高峰.汽车状态感知系统的设计及关键技术研究[D].燕山大学，2012.

[9] 李世武，蒋彬，初秀民，等.驾驶行为对车辆燃料消耗和污染物排放的影响研究综述[J].公路交通科技，2003，20（1）：155-158.