浅谈对我国汽车自动驾驶关键技术的应用与研究

浅谈对我国汽车自动驾驶关键技术的应用与研究

张小慧

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心

　　摘要：随着科技的腾飞和经济的快速发展，智能汽车改变了人们的出行方式，使得更加便利化、智能化、人性化。自动驾驶汽车代表了智能出行中最具革命性、最具潜力的方向，颠覆了传统汽车未能提供的驾驶体验，具有非常广阔的发展前景。近年来，随着我国经济的快速发展和汽车产业技术的不断发展，以自动驾驶汽车为代表的智能化汽车控制技术，已经成为了当前汽车生产技术发展研究的重要内容。因此，我们以自动驾驶汽车的基本原理为研究切入点，开展了自动驾驶汽车发展研究。
　　关键词：自动驾驶汽车；设备功能；技术发展
　　引言
　　随着科技的腾飞和经济的快速发展，智能汽车改变了人们的出行方式，使得更加便利化、智能化、人性化。自动驾驶汽车代表了智能出行中最具革命性、最具潜力的方向，颠覆了传统汽车未能提供的驾驶体验，具有非常广阔的发展前景。
　　1自动驾驶汽车简介
　　自动驾驶汽车，顾明思议，即无人或者电脑驾驶汽车，同样在机械领域又被成为智能移动四轮机器人，它是指配备特定的硬件和软件，具有无人驾驶功能的汽车。与传统的汽车存在着本质的不同，自动驾驶汽车可以实现智能辅助和无人驾驶的功能、并且享乐出行的愉悦体验。准确的来说，依靠GPS全球定位系统、人工智能、雷达视觉、图像处理计算的先进技术，汽车在没有人为干预和操纵下，汽车实现信息采集处理和计算分析，达到车辆路径规划、自动避障、泊车等目标。
　　2自动驾驶控制的主要设备与功能
　　在自动驾驶汽车设计中，其主要的设备系统主要包括了信息传感系统、嵌入式处理器以及通讯系统三个主要组成部分。自动驾驶传感系统：传感系统是实现汽车自动驾驶的基础，这一系统主要包括了：雷达型传感器（主要是激光雷达），其主要作用是利用激光对车辆周边进行360度扫描，获取行驶中车辆周边实时信息；GSP接收系统，其作用是为自动驾驶、泊车等控制提供卫星定位支持；视频、照片拍摄装置等，其功能主要是为自动驾驶提供影响记录以及数据信息储存使用；车辆运行状态传感器。其主要作用是对车辆发动机、电气系统等主要设备的运行状态进行实时监测，进而确保汽车自动驾驶控制指令可以得到有效执行。嵌入式处理器系统：在自动驾驶控制中，嵌入式处理器是完成智能驾驶控制的核心部件。其在运行中将车载传感器传送出的车辆信息以及行驶路线、路面信息等数据进行分析，在通过分析结果发出控制指令，操纵车辆完成自动驾驶需求。同时运行中，嵌入式处理器作用还包括了驾驶数据储存、故障问题报警以及人工智能支持下的驾驶学习功能。通讯系统：在自动驾驶运行中，通讯系统包括对内与对外两个主要部分。对内控制系统主要是完成传感、嵌入式处理器以及控制系统之间的通讯功能，保障控制系统运行稳定。对外通讯系统主要是通过无线网络系统，完成GPS信号、娱乐系统信号接收等通讯功能。
　　3自动驾驶汽车控制过程
　　自动驾驶汽车配备多信息采集用途的传感器，常用的传感器包括了激光雷达、GSP接收器、雷达和视频摄像头等。激光雷达是通过旋转激光360扫描车辆周围的环境，完成车辆周围信息实时记录，GSP接收器则是通过接收卫星信息，与其他传感器共同准确定位车辆的位置信息。充分利用和发挥车载传感器的优势，包括实时性、精度和灵敏度。通过车载传感器完成对车辆信息和周围环境信息的采集，并把接收到的信号或者图像实时发送至车辆控制单元，车辆嵌入式处理器利用内置的算法对信息接收、处理和解析，基于车辆动力学发送车辆的目标指令。

　　4自动驾驶技术发展的主要阶段
　　在研究中我们发现，自动驾驶技术是伴随着计算机、网络、人工智能控制技术发展而逐步完善的过程，在其发展中主要包括了以下四个主要阶段：辅助驾驶系统：目前这类系统高中档汽车较为常见配备的一种辅助性系统，其主要作用就是利用车载传感系统，将车辆行驶中遇到的安全问题向驾驶员提出预警报告，进而提高汽车驾驶安全一种辅助性系统。如当前汽车常用的倒车雷达预警设备就是这类辅助系统。低度自动化驾驶系统：这类系统已经可以小部分的利用内置控制系统，在预设情况下帮助驾驶员完成低自动化的车辆控制过程。如当前部分高档轿车具备的巡航驾驶功能，就是一种常见的低度自动化驾驶功能；高度自动化驾驶系统：这类系统与低度自动化驾驶系统相比较，可以在特殊预定情况下完全取代驾驶员完成车辆控制工作，进而自动智能的取代驾驶者完成部分较为复杂的车辆操纵与控制功能。如新型汽车装载的智能泊车引导系统就是这类系统的主要应用。完全自动化驾驶系统：这类系统是自动驾驶技术研究的最终目标，即要求车辆在无人驾驶状态下完成车辆驾驶的自动智能化控制，如自动驾驶导航、自动躲避路面障碍等功能系统。目前这类系统依然处于研究理论阶段，是我们研究的重要内容。
　　5自动驾驶技术未来研究的主要内容

　　在自动驾驶技术研究中，为了提高其驾驶安全性与体验，其未来的技术研究内容应集中在以下几点：车载传感器质量以及性能配置研究：为了提高自动驾驶功能运行质量，技术人员首先需要重视传感系统质量以及性能配置的优化研究。如在未来自动驾驶系统中，360度激光雷达的应用可以很好的提高汽车自动躲避路面障碍、实现自动泊车等功能。为此技术人员应围绕激光雷达系统应用，开展雷达精度、侦测距离提升研究，并做好相关系统配套技术研究，进而更好地发挥出激光雷达系统的传感作用。嵌入式自动驾驶控制系统：在控制系统研究中，基于多目标融合嵌入控制算法的车载控制器研究，对于提高自动驾驶控制准确性有着重要影响。这主要是因为这种控制系统可以在驾驶中完善丰富车辆控制决策指令提供了支持。同时如何提高车载控制系统数据存储量，进而为系统运行速度的提升提供保障，也是控制系统研究的重要内容。驾驶网络研究：在自动驾驶系统中，驾驶系统网络研究也是我们研究的重要内容。特别是如何将高速无线通信网络（如5G网络）与自动驾驶控制系统进行结合，进而发挥出GPS、巡航系统等无线系统功能，将是驾驶网络研究的重要内容。
　　结语
　　计算机技术和互联网技术的快速发展，推动了汽车工业的变化和发展，人工智能和高精度的全球定位系统为自动驾驶技术的成熟带来了颠覆传统的变革。针对自动驾驶汽车及其技术发展，提出了关于自动驾驶的几点建议。首先，车载传感器需要更优的性能配置。由于汽车存在行驶工况复杂的特点，车载传感器需要适应不同环境气候和内外信号的干扰以及克服车辆运动时参数的变化影响，提高传感器的实时性、精度和准确度，保证采集信息的有效性和正常工作的持续性。激光雷达传感器是目前最常用的选择激光图像处理装置，它存在价格昂贵和体积、重量大的缺点，因此未来激光雷达要更加轻便灵巧，集成度更高，价格更低。在复杂环境的感知和采集，需要利用更优的算法融合多传感器信息实现车辆准确的自我感知、定位，这是自动驾驶技术需要突破的关键技术之一。其次，自动驾驶的实现依赖新型优化性能的控制系统和完善、健全的自动驾驶技术框架顶层设计。多目标融合的嵌入控制算法的车载控制器完善丰富汽车控制决策指令，为自动驾驶技术提供理论基础，充分利用车辆网技术实现车辆信息的实时采集、分析和存储，以实现车与车、道路和环境的信息共享，提高车辆信息感知的广度，并依托高精度地图和全球定位的技术发展的优势，完善、健全自动驾驶技术框架的顶层设计，提高基于高性能集成的车载控制器处理能力和决策能力。
　　参考文献
　　[1]端木庆玲，阮界望，马钧.无人驾驶汽车的先进技术与发展[J].农业装备与车辆工程，2021，52（3）.
　　[2]孙冰.百度：无人驾驶车不是梦[J].中国品牌，2020（2）.
　　[3]姜沛宏，张长坤.无人驾驶汽车的发展与研究[J].时代农机，2020（10）：10-11.