无人驾驶汽车优缺点分析及创新优化方案

曹世龙 汪一帆 辛宇洋

摘 要：随着计算机技术和传感器的发展，越来越多的汽车开始应用无人驾驶技术，无人驾驶给汽车带来了一些革命性的变化。无人驾驶会给人类带来诸多便利，但同时由于技术水平的限制，无人驾驶也会存在许多问题，文章对无人驾驶汽车的优点和缺点进行了分析，并对无人驾驶汽车提出了创新优化方案。

关键词：无人驾驶汽车;复合驾驶;语音感知系统;神经网络

中图分类号：U471.15  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-40-03

Analysis of the Advantages and Disadvantages of Driverless Cars andInnovative Optimization Solutions

Cao Shilong， Wang Yifan， Xin Yuyang

（ College of Mechanical and Electrical Engineering， Hebei Agricultural University， Hebei Baoding 071000 ）

Abstract： With the development of computer technology and sensors， more and more cars have begun to apply driverless technology， and driverless has brought some revolutionary changes to cars. Unmanned driving will bring many conveniences to human beings， but at the same time， there will be many problems with unmanned driving due to the limitation of technical level. This article analyzes the advantages and disadvantages of unmanned vehicles， and proposes innovations for unmanned vehicles. Optimization.

Keywords： Self-driving car; Compound driving; Speech perception system; Neural Networks

CLC NO.： U471.15  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-40-03

引言

對无人驾驶技术的研究可以追溯到上个世纪七十年代左右，最初兴起于一些西方国家^[1]。现在，许多国家都开始研究无人驾驶技术。在国内，百度在无人驾驶领域的研究处于领先地位，百度研发的Apollo自动驾驶平台也达到了世界领先水平^[2]。无人驾驶汽车的出现势必会使未来的交通体系，以及人们的日常出行发生巨大的变化。从汽车的发展历史来看，对无人驾驶技术的研究又是一次新的解放人类的技术革命。

1 无人驾驶汽车的优点

1.1 减少交通事故的发生，使交通更加有秩序

维护交通秩序，消除因驾驶员而造成的交通事故，是研究无人驾驶技术的出发点之一。无人驾驶汽车安装有视觉传感器、二维激光雷达、三维激光雷达等传感器，并通过Boss、Junior、Talos、Google等环境感知系统感知外界环境^[3]。环境感知系统将外界环境的信号传递给下一个处理环境信号的单元，对外界环境信号进行处理的单元称为决策系统。决策系统运用计算机神经网络对环境信号进行处理。由于计算机的处理速度高于人脑的处理速度，所以无人驾驶汽车可以对行驶过程中的突发状况进行快速处理，并且在很短的时间内做出正确的反应，从而避免了因为遇到紧急突发状况驾驶员反应时间过长而出现的事故。由于通过传感器感知外部环境并通过计算机进行决策，进而统一了所有车辆的行驶行为，避免了因不同驾驶员驾驶偏好或熟练程度不同所引起的堵车或者其他破坏交通秩序的现象。

1.2 为驾驶者节省时间，减少驾驶员的工作量

无人驾驶汽车在工作过程中可以摆脱或者减少对驾驶者的依赖，因此驾驶者可以在乘车过程中进行工作、娱乐、休息等，同时驾驶者还可以给无人驾驶汽车发布指令并让其独立完成，节省了驾驶员的时间，提高了工作效率。比如，驾驶者驾驶无人驾驶汽车抵达目的地后，可以利用车载或者手机上的操控功能对汽车发出自动寻找车位的指令，无人驾驶汽车可以自动寻找到车位并且完成停车，对汽车发出指令后驾驶者就可以开始做自己的事情，节约了寻找车位和停车的时间。当需要开车时，驾驶者可以通过手机对汽车发出指令，使汽车自动行驶到指定位置，节省了寻找车辆的时间。总之，无人驾驶汽车可以给驾驶者带来许多便利，极大地方便了我们的生活。

2 无人驾驶汽车的缺点

2.1 无人驾驶汽车难以深度理解外界环境

无人驾驶汽车是通过人类编写的神经网络进行信息的处理，从现在的科技水平来看，神经网络对信息的处理很难与经过了漫长进化的人脑相媲美。在驾驶过程中，人脑可以准确理解外界环境的变化。比如驾驶员可以根据前方车辆的行驶状态判断出前方车辆驾驶员的熟练程度，从而调整自己的跟车距离。驾驶员遇到大型载重货车时通常会加速超车以避免跟其行驶。在遇到有人拦截车辆时，驾驶员可以根据拦截者的信息来合理决定是否停车。而对于上述情况，无人驾驶汽车很难通过现在的神经网络进行正确的判断从而做出合理的操作。同时，无人驾驶汽车在正确理解交警手势方面还存在困难。

2.2 受恶略天气和复杂路况的限制

在无人驾驶汽车的测试过程中，外部的环境条件是特定的，暴雨、大雾、大雪等恶略的天气状况会严重影响车载传感器的正常工作^[4]。传感器受到影响，车辆采集的外部环境信号就会不准确，环境感知系统传递给控制系统的信息也会不准确，进而影响车辆的决策，汽车无法在相应的情况下做出正确的行动。

2.3 无人驾驶汽车存在网络安全问题

汽车在无人驾驶过程中可能会受到他人从网络方面进行的攻击，影响车辆的正常行驶和乘客的生命安全。无人驾驶汽车在定位，感知外界环境并通过神经网络处理发出指令的过程中会与外界进行网络互联，在这一过程中外界人员可能会利用技术手段对车辆的信息进行劫持，甚至可能会远程操控车辆的行驶，严重影响了车内人员的生命安全。

2.4 法律对无人驾驶汽车存在盲区

由于无人驾驶汽车不需要人来操控，所以当无人驾驶汽车出现交通事故后难以划分责任。到目前为止，还没有出台一部完整的，针对无人驾驶汽车发生交通事故责任认定的法律。无人驾驶汽车发生交通事故后会出现事故的责任主体确定困难，无法可依，没有完善的保险制度等一系列法律问题^[5]。这会给事故双方造成困难，甚至引发冲突，影响了社会秩序。

3 创新优化方案

3.1 概述

针对无人驾驶汽车对外界环境的深度理解存在的问题，在这里提出一種复合驾驶的模式。这种模式以汽车控制系统的指令为主导，在必要时刻驾驶员通过语音对车辆的行为进行干涉。

3.2 工作原理分析

该模式需要一个车内语音感知系统，并通过某种方式开启此系统，比如通过触控或者按下相关按键实现此系统的开启。开启此系统后，车内人员通过语音对无人驾驶汽车的控制系统发出指令，此时汽车的控制系统会接收到两种指令信号，一是通过环境感知系统传递来的外界环境的信号，二是通过语音感知系统传递来的车内人员的指令信号。其中由语音感知系统传递来的信号占有的权重最大，此信号对神经网络决定是否激活某种指令的影响最大，可以说起决定性作用。

此模式的工作原理如上图所示，语音感知系统检测的信号为x1，该信号的权重nmax最大，x2、x3为环境感知系统监测的外部环境信号其权重分别为n2、n3，然后对所有信号进行加权求和并通过激活函数f决定是否执行相关指令。当乘坐无人驾驶汽车时，车内人员可以通过语音感知系统控制车辆的行动。比如，汽车在遇到不法分子拦截时，车内人员可以给汽车发出指令并令汽车继续行驶或加速行驶。再比如驾驶员需要与前方车辆保持一定距离时，也可以通过语音感知系统对汽车发出指令，控制汽车的行为。

综上所述，这种模式不仅仅是汽车单独通过环境感知系统获取信号，而是通过人和车共同完成信号的获取，实现了人车的复合驾驶。

4 结语

虽然现阶段的无人驾驶汽车存在诸多问题，但是随着传感器、网络和计算机技术的不断发展，无人驾驶汽车将越来越完善，实现的功能越来越多，人类的出行将越来越安全，未来是属于无人驾驶汽车的。无人驾驶汽车将以其独特的优势给人类带来更多的便利，把人类带入一个全新的，高度智能化的交通出行体系之中。

参考文献

[1] 汪榆程.无人驾驶技术综述[J].科技传播，2019，11（06）：147-148.

[2] 吴帅.无人驾驶技术分析与现存问题[J].中国战略新兴产业，2018 （20）：61.

[3] 马佃波.无人驾驶汽车环境感知技术综述[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017（05）：122-123.

[4] 张玉金.人工智能背景下无人驾驶技术的研究与展望[J].数字通信世界，2018（02）：56+85.

[5] 王也.人工智能时代无人驾驶汽车交通事故责任问题探讨[J].安庆师范大学学报（社会科学版），2019，38（01）：72-76.