无人驾驶汽车是一种智能汽车,也可以称之为轮式移动机器人,主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -简介
无人驾驶汽车
无人驾驶汽车是一种智能汽车,主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。它一般是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。
无人驾驶汽车从根本上改变了传统的“人―车―路”闭环控制方式,将不可控的驾驶员从该闭环系统中请出去,从而大大提高了交通系统的效率和安全性。
从20世纪70年代开始,美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究,在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。
中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究,国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -主要特点
安全稳定
安全是拉动无人驾驶车需求增长的主要因素。每年,驾驶员们的疏忽大意都会导致许多事故。既然驾驶员失误百出,汽车制造商们当然要集中精力设计能确保汽车安全的系统无人驾驶汽车。“无人”驾驶系统种类繁多,其中有些根本算不上“无人”,还有些活像是科幻小说中的东西。
防抱死制动系统其实就算无人驾驶系统。虽然防抱死制动器需要驾驶员来操作但该系统仍可作为无人驾驶系统系列的一个代表,因为防抱死制动系统的部分功能在过去需要驾驶员手动实现。不具备防抱死系统的汽车紧急刹车时,轮胎会被锁死,导致汽车失控侧滑。驾驶没有防抱死系统的汽车时,驾驶员要反复踩踏制动踏板来防止轮胎锁死。而防抱死系统可以代替驾驶员完成这一操作――并且比手动操作效果更好。该系统可以监控轮胎情况,了解轮胎何时即将锁死,并及时做出反应。而且反应时机比驾驶员把握得更加准确。防抱死制动系统是引领汽车工业朝无人驾驶方向发展的早期技术之一。
另一种无人驾驶系统是牵引或稳定控制系统。这些系统不太引人注目,通常只有专业驾驶员才会意识到它们发挥的作用。牵引和稳定控制系统比任何驾驶员的反应都灵敏。与防抱死制动系统不同的是,这些系统非常复杂,各系统会协调工作防止车辆失控。
当汽车即将失控侧滑或翻车时,稳定和牵引控制系统可以探测到险情,并及时启动防止事故发生。这些系统不断读取汽车的行驶方向、速度以及轮胎与地面的接触状态。当探测到汽车将要失控并有可能导致翻车时,稳定或牵引控制系统将进行干预。这些系统与驾驶员不同,它们可以对各轮胎单独实施制动,增大或减少动力输出,相比同时对四个轮胎进行操作,这样做通常效果更好。当这些系统正常运行时,可以做出准确反应。相对来说,驾驶员经常会在紧急情况下操作失当,调整过度。
自动泊车
车辆损坏的原因,多半不是重大交通事故,而是在泊车时发生的小磕小碰。泊车可能是危险性最低的驾驶操作了,但仍然会把事情搞得一团糟。虽然有些汽车制造商给车辆加装了后视摄像头和可以测定周围物体距离远近的传感器――甚至还有可以显示汽车四周情况的车载电脑――有的人仍然会一路磕磕碰碰地进入停车位。由于雷克萨斯LS460L采用了高级泊车导航系统,该车的驾驶员不会再有类似的烦恼。该系统通过车身周围的传感器来将车辆导向停车位(也就是说驾驶者完全不需要手动操作)。当然,该系统还无法做到像《星际迷航》里那样先进。在导航开始前,驾驶者需要找到停车地点,把汽车开到该地点旁边,并使用车载导航显示屏告诉汽车该往哪儿走。停车位需要比车身长2米(LS的车身较长)。自动泊车系统是无人驾驶技术的一大成就。通过该系统,车辆可以像驾驶员那样观察周围环境,及时做出反应并安全地从A点行驶到B点。虽然这项技术还不能让人完全放手,让汽车自动载您回家,但毕竟是朝着这个方向迈出了第一步。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -发展
国外
无人驾驶汽车
发达国家从二十世纪七十年代开始进行无人驾驶汽车研究,在可行性和实用性方面,美国和德国走在前列。美国是世界上研究无人驾驶车辆最早、水平最高的国家之一。
早在二十世纪八十年代,美国就提出自主地面车辆(ALV)计划,这是一辆八轮车,能在校园的环境中自主驾驶,但车速不高。由于技术上的局限和预期目标过于复杂,到二十世八十年代末九十年代初,各国都将研究重逐步转移到问题相对简单的高速公路上的民用车辆的辅助驾驶项目上。
1999年,一辆由美国卡耐基梅隆大学研制的无人驾驶汽车Navlab-V,完成了横穿美国东西部的无人驾驶试验。在全长5000km的美国州际高速公路上,整个实验96%以上的路程是车辆自主驾驶的,车速达50~60km/h。
2000年,丰田汽车公司开发出无人驾驶公共汽车。这套公共汽车自动驾驶系统主要由道路诱导、车队行驶、追尾防止和运行管理等主面组成。安装在车辆底盘前部的磁气传感器将根据埋设在道路中间的永久性磁石进行导向,控制车辆行驶方向。
2007年,德国汉堡一家公司应用先进的激光传感技术把一辆普通轿车改装而成,可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶汽车。这辆无人驾驶智能汽车名为“路克斯”(Lux),它可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶。
Lux这款无人驾驶汽车,车内安装了无人驾驶设备,包括激光摄像机、全球定位仪和智能计算机。
中国
中国在无人驾驶汽车的开发方面要比国外稍晚。国防科技大学从二十世纪八十年代开始进行该项技术研究。
1989年,中国首辆智能小车在国防科技大学诞生。
1992年,国防科技大学研制成功了中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。
2000年6月,国防科技大学研制的第四代无人驾驶汽车试验成功,最高时速达76km,创下国内最高纪录。
2007年,国防科技大学机电工程与自动化学院和中国第一汽车集团公司联合研发的红旗旗舰无人驾驶轿车,其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。
2012年10月,从国家自然科学基金委员会举办的发布会上获悉,中国自主研发的无人驾驶汽车2013年将进行从北京至天津的行驶测试,2015年将测试从北京行驶至深圳。
2012年10月31日至11月1日,来自全国的十余支无人车队将聚集在内蒙古赤峰市翁牛特旗,参加第四届“中国智能车未来挑战赛”。
2012年11月24日上午,中国自主研发的无人驾驶汽车“军交猛狮号”从京津高速北京台湖收费站出发,在“无人驾驶”情况下行驶114公里,历时85分钟,安全抵达目的地天津东丽收费站。该车由军事交通学院改装而成,从外观上看,这辆无人驾驶汽车与普通汽车没有明显差异,只是车顶有一套包括5个雷达、3个摄像头和1个GPS传感器的复杂视听感知系统,能帮助无人车识别路况,精确判断与前后左右障碍物的距离。
根据测试要求,智能车行驶的车道包括四车道、三车道、二车道、匝道;主要测试科目为循线行驶、跟车行驶、自主换道、邻道超车、自主超车、人工指令行驶六个部分。为确保安全,全程行驶中,无人车共实现自主超车12次,被动超车21次,换道36次,总的自主行驶时间85分钟,平均时速79公里/小时,最高时速105公里/小时。本次测试在国家自然科学基金委和北京理工大学等第三方认证团队的见证下完成,专家组认为,此次无人驾驶测试的智能化水平已接近世界先进水平。
在第二届世界互联网大会上,百度公司的无人驾驶汽车正式亮相。百度还宣布这款百度无人驾驶车已实现国内城市、环路及高速道路混合路况下的全自动驾驶。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -技术
关键技术
图为Google无人驾驶汽车仪表盘
无人驾驶汽车开发的关键技术主要有两个方面:车辆定位和车辆控制技术。这两方面相辅相成共同构成无人驾驶汽车的基础。
(1)车辆定位技术,目前(截止2007年)车辆定位常用的技术包括磁导航和视觉导航等。
(2)车辆控制技术,目前(截止2007年)常用的方法是经典的智能PD算法,例如模湖PD、神经网络PD等。
除以上两个方面,无人驾驶汽车作为智能交通系统的一部分,还需要一些其它相关技术的支持,如车辆调度系统、通讯系统和人机交互系统等,最终得以实现整个交通系统的高效、安全。
现有技术
1、防抱死制动系统,防抱死制动系统其实就算无人驾驶系统。该系统可以监控轮胎情况,了解轮胎何时即将锁死,并及时做出反应。而且反应时机比驾驶员把握得更加准确。防抱死制动系统是引领汽车工业朝无人驾驶方向发展的早期技术之一。
2、另一种无人驾驶系统是牵引或稳定控制系统。牵引和稳定控制系统与防抱死制动系统不同的是,这些系统非常复杂,各系统会协调工作防止车辆失控。
3、自动泊车系统是无人驾驶技术的另一大成就。通过该系统,车辆可以向驾驶员那样观察周围环境,及时做出反应并安全地从A点行驶到B点。
将采用的技术
奔驰无人驾驶概念车1、雷达高端汽车已经配备雷达,可跟踪附近物体。比如梅赛德斯的DistronicPlus是一种事故避免系统,在保险杠旁安装有传感装置,当检测到东西出现在汽车盲点时发出警告。
2、车道保持安装在挡风玻璃上的照相机可识别车道标志线。如果汽车意外离开自己的车道,方向盘会通过短暂振动提醒驾驶者。
3、激光雷达Google采用Velodyne公司的车顶光探测和测距系统,包括64束激光,以每分钟900转的速度向上发射,形成点云,赋予汽车360度视野。
4、红外照相机梅赛德斯的夜视辅助系统采用两盏头灯向前方道路发射不可见的红外光。安装在挡风玻璃上的照相机监测红外信号,将标注出危险区域的图像显示到仪表盘上。
5、立体视觉梅赛德斯一款概念车用两台安装在挡风玻璃上的照相机构成前方道路的实时3D图像,发现潜在危险,比如行人、自行车,并预计其走向。
6、GPS/惯性测量自动汽车必须知道自己开往何处。Google结合Applanix的定位系统、Google地图和GPS判断汽车方位。
7、车轮计速安装在轮子上的传感器通过转速测量汽车行驶的速度。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -发展方向
无人驾驶汽车的研究方向,可以归纳为三个方面:
(1)高速公路环璋下的无人加驶系统;
(2)城市环璋下的无人驾驶系统;
(3)特殊环璋下的无人驾驶系统;
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -各国车型
中国
中国自主研制的无人车――由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车,2011年7月14日首次完成了从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验,创造了中国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录,标志着中国无人车在复杂环境识别、智能行为决策和控制等方面实现了新的技术突破,达到世界先进水平。红旗HQ3无人车由国防科技大学自主研制,2011年7月中旬它从京珠高速公路长沙杨梓冲收费站出发,历时3小时22分钟到达武汉,总距离286公里。实验中,无人车自主超车67次,途遇复杂天气,部分路段有雾,在咸宁还遭逢降雨。
红旗HQ3全程由计算机系统控制车辆行驶速度和方向,系统设定的最高时速为110公里。在实验过程中,实测的全程自主驾驶平均时速为87公里。国防科技大学方面透露,该车在特殊情况下进行人工干预的距离仅为2.24公里,仅占自主驾驶总里程的0.78%。
从20世纪80年代末开始,在贺汉根教授带领下,2001年研制成功时速达76公里的无人车,2003年研制成功中国首台高速无人驾驶轿车,最高时速可达170公里;2006年研制的新一代无人驾驶红旗HQ3,则在可靠性和小型化方面取得突破。此次红旗HQ3无人车实验成功创造了中国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录,这标志着中国在该领域已经达到世界先进水平。
到2020年,驾驶员将不必再为汽车追尾而烦恼,“无人驾驶汽车将通过自身的雷达系统检测与前车的距离,如果与前车距离过近,汽车将会自动刹车。”
到2030年,驾驶员基本上可以在较复杂路况下只控制方向盘或只踩油门和刹车了,因为半自动驾驶技术会在大多数车辆上得到应用,那时汽车会自动设置路线或自动进行油门和刹车的配合。
国家自然科学基金委员会称,中国自主研发的无人驾驶汽车2013年将测试从北京行驶到天津,2015年将测试从北京行驶到深圳。
国外
英国版:外形就像外星飞船ULTra
在英国伦敦希斯罗机场有许多辆无人驾驶汽车“优尔特拉”(ULTra)自动驶离、抵达车站的无人驾驶汽车。该无人驾驶汽车有4个座位,形状似气泡,看起来就像一艘外星人飞船。这种汽车依靠电池产生动力,而且乘客可以通过触摸屏来选择他们的目的地。它们的时速可达25英里,而且会自动沿着其狭长的道路系统行使。一旦乘客选择好了目的地,控制系统会记录下要求,并向舱车发送一条信息,随后舱车会遵循一条电子传感路径前进。
法国版:采用巡航导弹技术法国INRIA公司花费10年心血研制出“赛卡博”(Cycab)无人驾驶汽车,外形看起来像未来的高尔夫球车。该车使用类似于给巡航导弹制导的全球定位技术,通过触摸屏设定路线,“赛卡博”就能把你带到想要去的地方了。
美国:谷歌无人驾驶汽车谷歌无人驾驶汽车
Google无人驾驶汽车项目负责人Sebastian Thrun
作为谷歌试图开发一款能够基本取代驾驶员控制车辆的人工智能软件的大胆尝试,代号“GoogleFleet”的7辆试验车,已经累计完成了1000公里的完全自主行驶。
整套GoogleFleet自动驾驶设备包括一台放置在车顶的激光测距仪,能够及时精确地绘制出周边200米之内的3D地形图并上传至车载电脑中枢。在挡风镜旁边,技术人员安放了一个视频摄像头用以侦测交通信号灯,以及行人、自行车骑行者等车辆行驶路线上遭遇的移动障碍。4台标准车载雷达,以三前一后的布局分布,负责探测较远处的固定路障。在每台GoogleFleet的左后轮上,还带有一个微型传感器,负责监控车辆是否偏离了GPS导航仪所制定的路线。GoogleFleet的电脑资料库中,精确地贮存了每条公路的限速标准以及出入口位置,如果处于一名司机的操控下,GoogleFleet的中央处理系统还会通过扬声器,以柔和悦耳的女声发出类似“接近十字路口,小心行人”的提示。驾驶者只需微微扳动一下方向盘,就可以将GoogleFleet转换为一辆普通的汽车。
截至2012年6月,Google的试驾车队有8辆无人驾驶汽车,累计已行驶30万公里,行驶路途包括都市、高速路和山路,未出过一次故障。虽然内华达州已经给无人驾驶汽车颁发了牌照,但Google预计,无人驾驶汽车最快也需到2018年才能投入商用。
苹果无人驾驶汽车
苹果公司组建团队,正在研发“苹果汽车”的新闻,震惊了全球科技行业。英国路透社引述知情人士爆料称,苹果研发的汽车,正是和谷歌(微博)直接竞争的自动驾驶汽车,苹果也已经从汽车行业挖到了有关自动驾驶的专家。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -推广普及
1.美国试点推进谷歌是最有可能扫除当前所有短期障碍并将成千上万辆无人驾驶车带到公路的公司。谷歌公司有一个传统:让自己的员工率先去体验公司研发的新科技和新产品,谷歌将之美名其曰:Eatingyourowndogfood(吃你自家的狗粮)。
无人驾驶车已经获得了加利福尼亚州立法获批,谷歌可能会在该州部署数百辆无人驾驶车,用来接送公司员工上下班。据报道,谷歌汽车在试运行的过程中,到目前为止仅与其他社会车辆发生过两次碰撞,其中一次是非常小的事故――完全在驾驶员的可控范围内。
然后,谷歌可能会将无人驾驶车推向更多的地区,例如拉斯维加斯,因为除了加利福尼亚,内华达州也已经允许谷歌无人驾驶车上路行驶了。另外,有雄厚的资金做保证,谷歌接下来会给无人驾驶车建设一些必要的基础设施,试图将用户的责任剥离出来,并且会在内华达市场以一个非常具有竞争力的价格推出无人驾驶车。2.中国牌
尽管美国联邦政府短期内不会让无人驾驶汽车上路,其它国家对新技术的态度可能会更加开放。
中国可能会引入无人驾驶车,中国交通事故率是美国的两倍多,而且汽车总量高速增长,车祸几率可能进一步攀升。此外,中国人口密度高,无人汽车可以适应更窄的街道、取消红绿灯和路灯以及降低能源消耗,为政府节省万亿元的开支。
而且,无人驾驶车也属于中国政府重点支持7大行业之一,中国研究人员已经在该领域取得了长足的进步。如果引入并完善无人驾驶车的系统的话,还可以将这一系统出口到其他国家和地区。
3.风投介入
这种情况下,由创业型公司进入这个市场,开发大规模共享无人驾驶交通系统。这种情况或许是3种情况中可能性最小的,但是这种操作方式的盈利模式已经出炉了。
这个团队的领军人物是前通用汽车研发部门副总裁,现任美国哥伦比亚大学地球研究所可持续发展计划负责人劳伦斯・伯恩斯(LawrenceBurns)。这项计划建立在专业的技术以及金融数据分析的基础之上的,它可以提供3个可持续发展的市场准入策略。
这个团队已经对美国密西根州安娜堡市做了详尽的数据分析,结果显示该市可以引进这种无人驾驶系统,因为可以为该地区的每一位车主节省90%个人开支,而且还可以带给车主更好的驾车体验。
此外,再以曼哈顿地区为研究案例,通过分析郊区以及人口密度较大的城区交通数据,共享的无人驾驶系统同样可以为该地区提供巨大的资源节省空间以及更优质的服务。该计划为创业公司提供了绝佳的商机。
“对首批进入该市场的创业公司而言,这是一个可以实现高利润的的商机。以安娜堡为例,假设某公司给无人驾驶车的个人移动服务的定价为每天7美元,那么刨去运营费用依然可以有5美元的利润。如果安娜堡有10万个市民(该市人口的三分之一)从这家公司订购了这项服务的话,那么这家公司每天的净利润就可以达到50万美元。
美国有2.4亿人口,假设这家公司能够分得1%的市场份额的话,那么这家创新型公司每年的净利润可以达到40亿美元。这个盈利模式展示了伯恩斯主导这一商业计划是如何在积极的风险管理下快速有效的变成现实的。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -汽车测试
上路测试
2015年1月,英国将于开始允许无人驾驶汽车在公路上行驶。英国也将修订道路交通规则,为无人驾驶汽车的出现提供适当的规则指引。英国商务部长凯布尔日前宣布,英国将于2015年1月开始在至多三个试点城市测试无人驾驶汽车,并将考虑重新调整交通规则,为这种新型汽车“铺路”。
无人驾驶汽车已经在许多国家投入使用,包括日本、瑞典以及美国。美国有四个州甚至已经通过了有关允许无人驾驶汽车上路的法律。
已有多个国家研发并测试了无人驾驶汽车。美国搜索巨头谷歌研发的无人驾驶汽车已经行驶超过30万公里,中国的无人驾驶智能汽车于2012年完成了在京津高速公路上的测试,日本、德国、新加坡、瑞典等国也都对无人驾驶汽车进行了测试。
上路监控
英国监管部门要求上路的无人驾驶汽车必须有人监控,并且可以随时切换到人工驾驶模式。无人驾驶汽车都配备GPS进行导航,另外还配备摄像头和传感器,使车辆感知周围的物体和其他行驶车辆,使其能够应对障碍。国际在线消息:据中新社电,无人驾驶汽车将于2015年初在英国的4个城镇试运行。英格兰西南部城市布里斯托和中部城市考文垂将推出各自的无人驾驶汽车试行项目,伦敦郊区的两个小镇格林威治和米尔顿凯恩斯也将加入这项试验。
试行项目
在英国财政部公布秋季财政报告后,英国半官方机构“创新英国”2014年12月4日宣布了承担无人驾驶汽车试行项目的城镇。在秋季财政报告中,英国财政大臣奥斯本承诺给这项计划追加900万英镑的拨款。2014年7月,这个项目已经获得1000万英镑的投资。被选定的四座城市中,伦敦南部的格林威治和布里斯托将各自试验一种自驾车项目,考文垂和米尔顿凯恩斯,将共同测试第三种自驾车。
英国政府宣布,四座城市的自驾车实验,将从2015年开始启动,政府将拨款900万英镑(约合1400万美元),七月份,这一计划已经首先获得了1000万英镑的拨款。
在项目测试期间,所涉及的各家汽车公司还可以获取更多资金帮助。
布里斯托市将测试“Venturer联盟”的自驾车技术,这一计划的主要目的,就是观察自动驾驶汽车是否能够减少城市交通拥堵,提高道路安全性。
这一联盟的成员公司包括保险集团Axa,自驾车引发的一些保险问题也在关注范围内。
无人驾驶汽车_无人驾驶汽车 -各方态度
2014年12月,大多数英国民众对无人驾驶汽车持保守态度。英国机械工程师协会今年上半年公布的一项调查结果显示,56%的人明确表示不会购买无人驾驶汽车,愿意购买的人只占20%,其余人持观望态度。
支持者
通用汽车和卡内基梅隆大学(CarnegieMellonUniversity)的研究者正在合作开发无人驾驶车,并希望在2018年前投入市场。车辆无人驾驶技术的优点是使出行更安全(因为去除了人为失误因素)、缓解交通压力、并减少环境污染。
反对者
一些人喜欢驾车的人:有时候,驾驶会让人感到轻松惬意,而且要让人们愿意托付性命,无人驾驶技术还得解决许多问题。驾驶员失误也有其反面优势,那就是人类的判断能力。无人驾驶技术永远是将保护车辆和车内人员作为第一要务。而一个驾驶员则可能宁愿牺牲自己的车来保护他人。例如,您驾驶时前方有辆车突然打滑,而您已经来不及停车。此时,在您的左边有一辆大卡车,右边则是一群等着过马路的孩子。大多数司机会选择撞向大卡车,以避免撞到行人。而无人驾驶车辆无法识别孩子们――它只会简单地看到右边的阻力较少,而将车转而冲向右边。这是个极端的例子,但是类似的问题有待解决,只有这样才能安心告诉车该往哪儿走,然后轻松享受无人驾驶之旅。
据国外媒体报道,密歇根大学交通运输研究所(TRI)最新的研究报告称,无人驾驶汽车的交通事故率比普通汽车更高,比例约为9.1比1.9,也就是说前者事故率接近后者的5倍。