无人驾驶汽车是怎样实现自动行驶的？

自动驾驶作为科技前沿领域，一直是国内外科技发展的热门选项，随着人工智能等技术的进步，无人驾驶汽车已经从原来只出现在科幻电影中的概念，正在一天天变为现实。党的十九大报告中提出交通强国、智慧社会的目标，明确要求在自动驾驶领域要尽快取得突破性科研成果，并设定了时间表，《中国制造2025计划》将此项技术的发展列为重点项目，车企、互联网企业纷纷响应国家的号召，都争先恐后地投入无人驾驶的研发。人们期待着即将到来的无人驾驶技术，带来更加安全、舒适、便捷的出行服务。

近期，百度与金龙汽车合作的全球首款L4级自动驾驶巴士阿波龙量产下线

奔驰Vision Urbanetic无人驾驶概念车

也许你会担心无人驾驶汽车的安全问题，把人类交给这种机器能放心吗？这要从无人驾驶汽车的工作原理说起。

我们人类开车出门要解决三个问题，首先，要找到车在哪里，也就是我们的出发地点在哪里？知道了出发地点还要知道目的地在哪里？出发地点和目的地都清楚了之后，我们还要思考的是，我们该选择哪条线路。既然人类开车需要解决这三个问题，无人驾驶汽车当然也不例外。

那无人驾驶汽车是怎样解决自己在哪里的问题的呢？我们人类可以用眼睛观察，用大脑思考来确定自己在哪里，和人类一样，汽车也需要眼观六路，耳听八方，安装在无人驾驶汽车上的摄像头、激光雷达、毫米波雷达，以及各种高效导航系统，就是无人驾驶汽车的眼睛。

无人驾驶汽车是怎样端详外部世界的？

无人驾驶汽车上装的摄像头是一个极力模仿人类眼睛功能的设备，它的识别受天气和光线影响比较明显,晚上人们比较讨厌开车的时候遇到别人开远光灯，摄像头也一样，当对方有强光照射时，它也会短暂性失明。在摄像头里能够看到实际场景，可以辨别车道线和交通信号，检测运动目标等。汽车通过识别马路上的车道线，然后沿着车道线行驶就可以了。你可能会问，那走在没有车道线的路上，光线较暗时怎么办呢？这个时候就需要另外一种传感器了，那就是激光雷达。

激光雷达是用来探测周围物体的工具，我们的眼睛靠光线发现物体，耳朵靠声音辨别方向，激光雷达靠什么呢？当然是激光啦！当雷达发射器发射激光后，激光只能在空气中沿直线传播，如果前方遇到障碍物时，比如说：车辆、行人，激光就会发生反射，沿原来的路线返回，这时候雷达接收器接受返回的激光信号，就可以计算出汽车与障碍物之间的距离了。

激光雷达不仅能检测马路两边的障碍物，还能做远距离的感知，探测距离超过200米，完全不受天气的影响，更适合晚上出行，超越了人类眼睛的环境感知能力。

激光雷达是一种全天时工作的传感器，但在一些特殊情况下，还是会受到影响，而另外一种传感器——毫米波雷达在这些方面性能更加优越，它的电磁波长在1——10毫米范围内，穿透雾、烟、灰尘能力强，和摄像头、激光雷达可以实现互补。

我们的自动行驶汽车通过这些形形色色的传感器，端详着外部世界，可是它知道自己处于城市的具体位置吗？接下来介绍自动行驶汽车上另外一种传感器——GPS。我们的汽车就是通过它来定位的。

无人驾驶汽车是怎样进行定位的？

GPS也叫卫星定位系统，它是以一个24颗人造卫星组成的，观察范围可以覆盖整个地球的卫星系统。在地球上的任何一个地方，不管什么时候，你都可以观测到4颗卫星，用这4颗卫星就可以确定你的位置了。我们的无人驾驶汽车通过接收卫星传来的信号，再配合电子地图上的数据，经过一番计算，就会知道自己在哪里了。

卫星定位系统适用范围非常广泛，精确度也比较高，可它有一个缺点，当汽车进入隧道时，或有建筑物遮挡时，信号不稳定，有时候还会丢失，不稳定的定位信号会大大降低无人驾驶汽车的安全性，为了弥补这个缺点，科学家们往往把卫星定位系统和地面基站定位系统结合起来使用。

那什么是地面基站定位呢？地面基站定位最开始是用来定位手机的一项技术，它的全名叫做公用移动通信基站，主要起传递信息的作用，我们用手机打电话的时候，发出的信息必需通过基站才能传达给接电话的人，在我们周围有很多基站，尤其在城市中基站的分布是密集的，所以我们的手机可以同时搜索到很多基站的信号，当手机离基站远的时候，信号就弱，而手机离基站近的时候，信号就强，利用基站的位置，和手机收到的信号强弱，进行一番计算之后就可以确定手机的位置了。

上面说的是手机的定位，那么无人驾驶汽车是怎样利用基站定位的呢？你可能已经猜到了，我们可以把手机放在无人驾驶汽车里呀！确实是这个道理，我们只要在汽车里装载类似于手机的信号收发装置，不就可以利用地面基站定位了吗。

除了用天上的卫星定位，以及地面基站定位，无人驾驶汽车定位的方法还有很多，比如：视觉定位、激光定位和惯性导航定位等，这里就不一一赘述了。

无人驾驶汽车是如何找到回家的路的？

无人驾驶汽车通过GPS传感器和其他一些定位系统组成的组合导航系统，知道了自己所在位置的经纬度，运动方向和速度快慢等信息，再加上激光雷达、摄像头、毫米波雷达传送过来的周围环境信息融合在一起，汽车就清楚地知道自己在哪里了，如果你告诉它去哪里，它就会思考从当前位置到目的地要走的路线，这个过程叫做路径规划。那么谁在做这件事情呢？那就是工控机了。

工控机全称工业控制计算机，是一种专门运用在无人车上的控制系统，这个工控机就是无人驾驶汽车的大脑。它能够接收来自汽车上的摄像头、GPS、激光雷达等传感器的信号，然后进行统一处理，再决定下一步该做什么，从而控制汽车的速度与行驶方向。

工控机可以找到从自己所处的位置和目的地之间最适合的一条路线，这可能是距离最短的一条路线，也可能是时间最短的路线。当然，我们也可以设置一些限制条件，比如说要经过超市门口，要经过你所在的学校等等，工控机把最适合的路线计算出来之后，便会把这条路径发给汽车的执行机构，也就是方向盘、油门、踏板和刹车系统等控制汽车行驶的部件，使汽车按照指定的路线行驶。这种路径规划叫做全局路径规划，就是说规划一条从起点到终点的总体路径，对应的还有一种叫局部路径规划。

局部路径规划可以解决避开各种障碍物的问题。前面介绍过车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达等各种传感器，它们可以识别汽车周围障碍物的类型以及与车子之间的距离等等，有了这些信息，无人车的大脑也就是工控机，就可以做出躲避障碍物的决策了。

全局路径规划告诉了无人车前进的方向，而局部路径规划解决了行驶过程可能遇到的各种小问题，它俩的关系就像将军和士兵，在它俩的配合下，我们就可以高高兴兴地坐着无人车去想去的地方了。

自动驾驶让人们享受交通

结束语

虽然汽车无人驾驶技术发展很快，但目前的技术并没有达到完完全全让机器操作方向盘的水平，完全“无人驾驶”某种程度上是这场汽车革命希望实现的最理想的结果。

无人车在短期内仍有不少问题要解决，无人车还需要更加精确的感知系统和更加精确的控制，许多对于人来说近乎本能的驾驶反应，对于无人车来说则是大量传感数据、综合处理、和算法积累，人类的心智模式建立能力也不是现有的人工智能所能完全学会的。总而言之，想让汽车真正学会驾驶还需要人的帮助。

完全由无人驾驶汽车组成的智慧交通系统

在我们解决所有问题的同时，还需要投入大笔资金，改造我们的城市、自行车道和人行道，使它们对自动驾驶汽车更加友好，这必须有5G无线网络的配合，政策法规也要适应新情况，谁为事故买单，如何制定新的自动驾驶交通法规，无人驾驶汽车上路标准是什么等，都需要人们尽快做出深入探讨。

无人驾驶汽车，究竟何时能让人放心地驶入你我的城市，人类未来出行方式的改变又会给我们的生活带来哪些变化？参观一下武汉科技馆一楼交通展厅的这块展板，也许会给您带来启迪。