項目12無人駕駛了解無人駕駛技術(shù)；無人駕駛技術(shù)原理；無人駕駛應(yīng)用展望；人工智能導(dǎo)論信息技術(shù)與人工智能基礎(chǔ)本章內(nèi)容框架1.1無人駕駛概述無人駕駛，顧名思義即不依賴駕駛員，而依靠車內(nèi)的以計算機系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)駕駛的車輛。它又可以被稱為輪式移動機器人，是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路信息、其他車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，從而使汽車安全、可靠地行駛到預(yù)設(shè)目的地。1.2無人駕駛系統(tǒng)組成1.3無人駕駛系統(tǒng)工作原理無人駕駛系統(tǒng)工作原理車輛實現(xiàn)無人駕駛,必須經(jīng)由三大技術(shù)環(huán)節(jié)才能實現(xiàn),其中每一個環(huán)節(jié)都離不開人工智能技術(shù)。(1)感知系統(tǒng)。感知也就是讓車輛獲取信息,各種系統(tǒng)所用的車輛傳感器也各有不同的類型，最常用的包括紅外雷達(dá)、超聲雷達(dá)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、圖像傳感器和輪速感測器等,以檢測車輛的工作狀態(tài),收集車輛的實時信息,讀取不斷發(fā)生變化的狀況參數(shù)。(2)決策系統(tǒng)。在對周圍物體作出識別進行了解并進行定位后，決策系統(tǒng)就可以開始做出相關(guān)的決策：利用算法決定汽車的下一步的行為。從最簡單的“紅燈停、綠燈行”到變道換路等，決策系統(tǒng)不但要利用實時的定位，還要結(jié)合當(dāng)前道路擁堵情況、路面質(zhì)量、信號燈等待時間等一系列因素來進行決策以獲取最佳的行駛路線。。(3)執(zhí)行系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)是在決策系統(tǒng)進行操控之后，對汽車的油門、剎車、方向盤、車燈等進行物理層面的控制，嚴(yán)格的執(zhí)行決策系統(tǒng)的決策。無人駕駛感知系統(tǒng)雷達(dá)Radar無人駕駛汽車裝載了4個標(biāo)準(zhǔn)自動高敏感度的雷達(dá)，其中三個在前面，另一個在后面保險杠上，它可以用來跟蹤附近的物體。幫助駕駛者定位與其他事物的距離。當(dāng)它在汽車的盲點內(nèi)檢測到物體時便會發(fā)出警報激光測距系統(tǒng)LIDAR

掃描器發(fā)射多束覆蓋汽車周圍360°角內(nèi)的區(qū)域、距離可以精確到2cm以內(nèi)的激光射線，然后激光碰到車輛周圍的物體，又反射回來，這樣就計算出了物體的距離。另-套在底部的系統(tǒng)測量出車輛在三個方向上的加速度、角速度等數(shù)據(jù)，然后再結(jié)合GPS數(shù)據(jù)計算出車輛的位置，所有這些數(shù)據(jù)與車載攝像機捕獲的圖像一起輸入計算機，軟件以極高的速度處理這些數(shù)據(jù)。紅外攝像頭InfraredCamera

無人駕駛汽車的夜視輔助功能使用了兩個前燈來發(fā)送不可見且不可反射的紅外光線到前方的路面。而擋風(fēng)玻璃上裝載的攝像頭則用來檢測紅外標(biāo)記，并且在儀表盤的顯示器上呈現(xiàn)被照亮的圖像(其中危險因素會被突出)立體視覺StereoVision在無人汽車前擋風(fēng)玻璃上裝載了兩個攝像頭將會實時生成前方路面的3D圖像，檢測諸如行人之類的潛在危險，并且預(yù)測他們的行動。定位系統(tǒng)

定位導(dǎo)航的設(shè)備是由衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組成，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由空間段，也就是空間導(dǎo)航衛(wèi)星，地面段，也就是地面觀測站，還有用戶段，也就是信號接收機，三個獨立的部分組成，衛(wèi)星導(dǎo)航的基本原理就是測量已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，并綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)計算，計算出用戶所在的地理位置的信息。

目前主要有四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。我國常用的就是GPS和北斗。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就是由陀螺儀和加速度計組成，通過測量運動載體的加速度和角速度速率的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)之間的對時間進行積分運算，從而得到速度位置和姿態(tài)的航向。中國北斗系統(tǒng)

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施。北斗系統(tǒng)是中國實施改革開放40余年來取得的重要成就之一，是新中國成立70年來重大科技成就之一，是中國貢獻給世界的全球公共服務(wù)產(chǎn)品。無人駕駛決策系統(tǒng)無人駕駛執(zhí)行系統(tǒng)

執(zhí)行系統(tǒng)作為無人車系統(tǒng)的最底層，其任務(wù)是將規(guī)劃好的動作實現(xiàn)，所以控制模塊的評價指標(biāo)即為控制的精準(zhǔn)度。控制器通過比較車輛的測量結(jié)果和我們預(yù)期的狀態(tài)輸出控制動作，這一過程被稱為反饋控制（FeedbackControl）。反饋控制被廣泛的應(yīng)用于自動化控制領(lǐng)域，其中最典型的反饋控制器當(dāng)屬PID控制器（Proportional-Integral-DerivativeController）。2無人駕駛中的人工智能

人工智能技術(shù)的不斷開發(fā)為無人駕駛汽車提供了源動力，同時，無人駕駛汽車的快速發(fā)展也為人工智能的深入發(fā)掘提出了更高深的要求。如何更好地實現(xiàn)系統(tǒng)感知、信息處理和指令執(zhí)行等，是車輛無人駕駛的關(guān)鍵所在，因此需要應(yīng)用到深度學(xué)習(xí)、機器視覺、數(shù)據(jù)處理等人工智能技術(shù)。3無人駕駛應(yīng)用無人駕駛面臨的挑戰(zhàn)(1)技術(shù)領(lǐng)域難關(guān)重重雖然人工智能技術(shù)的發(fā)展必將日趨成熟,但作為上路行駛的智能汽車在某方面仍舊存在一些技術(shù)問題需要解決，例如,如何分辨、區(qū)分不同路標(biāo)存在難度,如施工路段、臨時限行、內(nèi)部道路等。行為決策方面，對于路上飄起的樹葉、紙屑、塑料袋等非必要環(huán)境會不會進行誤報而引起緊急剎車。對于臨時限行、交警指揮、突發(fā)情況等突發(fā)路況信息,如何進行采集、識別與規(guī)劃。如何確保復(fù)雜環(huán)境下對交通環(huán)境感知無盲區(qū)和決策最優(yōu)化。同樣,自動駕駛的判斷、數(shù)據(jù),需要依賴于高帶寬網(wǎng)絡(luò)。無人駕駛面臨的挑戰(zhàn)(2)安全領(lǐng)域備受關(guān)注。人工智能的車輛無人駕駛技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為載體進行工作的。它必須借助于互聯(lián)網(wǎng)實時更新交通狀況、上傳和接收數(shù)據(jù),這也決定了AI技術(shù)和無人駕駛車輛對互聯(lián)網(wǎng)的依賴程度越來越高。但是,分析當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況卻并不安全,網(wǎng)絡(luò)攻擊事件屢屢發(fā)生,如果無人駕駛車輛在技術(shù)上被黑客攻擊或被別有心者利用時，系統(tǒng)反應(yīng)的延遲甚至疲軟崩潰都有可能造成重大的安全隱患,這是它將成為危害社會和公民的最直接有效的工具。無人駕駛面臨的挑戰(zhàn)(3)倫理領(lǐng)域矛盾突出。每次科技的應(yīng)用都會給傳統(tǒng)道德帶來挑戰(zhàn),人工智能在自動駕駛中的應(yīng)用也讓人們陷入道德判斷的困境中。如當(dāng)智能汽車躲避突發(fā)情況剎車失靈時,是撞向動物還是行人?是撞向行人確保駕乘者安全還是撞向建筑物確保行人安全?自動駕駛汽車的到來,讓人們不得不面對這樣的倫