淺析自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的利弊

自動(dòng)駕駛汽車，又稱無(wú)人駕駛汽車，電腦駕駛汽車，或輪式移動(dòng)機(jī)器人，是一種通過(guò)電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能汽車，依靠人工智能、視覺(jué)計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和定位系統(tǒng)的協(xié)同合作，讓電腦可以在沒(méi)有任何人類主動(dòng)的操作下，自動(dòng)安全的駕駛機(jī)動(dòng)車輛，自動(dòng)駕駛汽車使用視頻攝像頭，雷達(dá)傳感器，以及激光測(cè)距器來(lái)了解周圍的交通狀況，并通過(guò)一個(gè)詳盡的地圖，通過(guò)有人駕駛汽車采集的地圖，對(duì)前方的道路進(jìn)行導(dǎo)航。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的架構(gòu)大體可分為三部分：感知—認(rèn)知—執(zhí)行。

感知層：檢測(cè)駕駛員的輸入及狀態(tài)、車輛自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及車輛周圍的環(huán)境情況；

認(rèn)知層：根據(jù)感知層得到的駕駛員駕駛意圖和駕駛狀態(tài)、當(dāng)前車身的速度和位姿以及外部威脅情況，通過(guò)一定的決策邏輯、規(guī)劃算法，得出期望的車輛速度、行駛路徑等信息，下發(fā)給執(zhí)行層；

執(zhí)行層：執(zhí)行認(rèn)知層下發(fā)的控制指令。

自動(dòng)駕駛汽車的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮ISO26262的要求，CPU、GPU、 FPGA以及總線都做冗余設(shè)計(jì)，防止單點(diǎn)故障。當(dāng)整體IPC系統(tǒng)失效還有MCU做最后的保證，直接發(fā)送指令到車輛Can總線中控制車輛停車。

IPC即工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)，是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。采用符合“EIA”標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力，采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。CPU及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗沖擊、抗振動(dòng)能力。

目前這種集中式的架構(gòu)，將所有的計(jì)算工作統(tǒng)一放到一個(gè)工控機(jī)中，整體體積較大，功耗高，不適用于未來(lái)的量產(chǎn)。但這種架構(gòu)非常方便，算法迭代不需要過(guò)度考慮硬件的整體設(shè)計(jì)和車規(guī)要求。用傳統(tǒng)的X86架構(gòu)就可以非?？旖莸拇罱ǔ鲇?jì)算平臺(tái)，卡槽設(shè)計(jì)也方便硬件的更新。

采用工控機(jī)集中式運(yùn)算整體體積和功耗難以滿足量產(chǎn)化要求，需要采用域控制器嵌入式的方案。將各個(gè)傳感器的原始數(shù)據(jù)接入到Sensor Box中，在Sensor Box中完成數(shù)據(jù)的融合，再將融合后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算平臺(tái)上進(jìn)行自動(dòng)駕駛算法處理。

自動(dòng)駕駛汽車的優(yōu)點(diǎn)：

提高公路安全性

自動(dòng)駕駛安全特性的全面部署將導(dǎo)致公路死亡人數(shù)減少31%，即保護(hù)了每年超過(guò)11,000個(gè)人的生命。這些特性包括前向碰撞警告、碰撞剎車、車道偏離警告以及盲區(qū)探測(cè)。

能夠更好的適應(yīng)人群

現(xiàn)在市面上普遍的車輛，都是有一定的駕駛要求的，并且為了交通安全和駕駛者的人身安全，這個(gè)要求將來(lái)也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格，這將會(huì)導(dǎo)致許多人最后都會(huì)因?yàn)椴粷M足于條件而開(kāi)不了汽車，但是，自動(dòng)駕駛汽車完美的解決了這個(gè)弊端，有了這款汽車，不論你是普通人、殘疾人還是什么人，都可以坐上這輛車！

減少空氣污染

汽車尾氣等物質(zhì)一直都是是造成空氣污染的主要原因。共享自動(dòng)駕駛汽車系統(tǒng)也能為排放和能源方面帶來(lái)好處，不管是傳統(tǒng)的汽車還是自動(dòng)駕駛汽車，拼車越多，對(duì)環(huán)境和堵車方面的好處就越多。遠(yuǎn)離一人一車的模式將為空氣質(zhì)量帶來(lái)巨大的好處。

緩解交通擁堵

交通擁堵實(shí)際上是每個(gè)大城市都存在的問(wèn)題。在中國(guó)繁忙的大都市交通擁堵的情況嚴(yán)重，75%的公路都得遭受交通高峰時(shí)的堵車。一旦自動(dòng)駕駛汽車逐步投放并構(gòu)成交通的一大部分，車載傳感器將能夠與智能交通系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，對(duì)交叉路口的車流進(jìn)行優(yōu)化。紅綠燈的時(shí)間間隔會(huì)根據(jù)某些街道的車流量而進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。這將通過(guò)提高車流效率來(lái)緩解擁堵。

自動(dòng)駕駛汽車的缺點(diǎn)：

黑客

研究人員曾研究并列出了聯(lián)網(wǎng)汽車可能面臨的一系列威脅，包括黑客入侵、干擾、數(shù)據(jù)竊取、幽靈車、以及諸如使用強(qiáng)光來(lái)致盲攝像頭、雷達(dá)干擾或者傳感器操縱。任何這些行為都可以中斷通信并為人工智能算法提供錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

頻譜不足

頻譜不足是很多國(guó)家存在的主要障礙。尋找專用頻率范圍對(duì)支持自動(dòng)駕駛汽車非常關(guān)鍵。它們需要在任何天氣和交通條件下都表現(xiàn)良好的特定帶寬。自動(dòng)駕駛汽車和工業(yè)應(yīng)用需要6GHz的中段頻譜，以平衡連接速度和無(wú)線連接的可靠性。

落后的公路基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題困擾著許多國(guó)家。以印度為例，道路是主要的挑戰(zhàn)。落后的公路設(shè)施給自動(dòng)駕駛汽車帶來(lái)了挑戰(zhàn)。自動(dòng)駕駛汽車需要可預(yù)測(cè)的路面與清晰刻畫的車道。在道路標(biāo)記或設(shè)計(jì)很差勁的情況下，半自動(dòng)或全自動(dòng)駕駛汽車要想在這些道路上行駛都是非常困難的。事故風(fēng)險(xiǎn)上升并且存在嚴(yán)重的危險(xiǎn)，那就是電腦算法會(huì)做出錯(cuò)誤的決策。

惡劣的天氣

惡劣天氣代表自動(dòng)駕駛汽車在該地區(qū)表現(xiàn)不會(huì)很好。暴雨、大量的雪或大氣煙霧會(huì)使路標(biāo)和車道標(biāo)線變得模糊，從而增加交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)駕駛汽車在這些情況下很難做出好的決策，降雨、霧和灰塵給雷達(dá)傳感器造成困難，會(huì)分散或阻塞激光束，并且干擾攝像頭的圖像檢測(cè)能力。結(jié)果是車子沒(méi)法感知與其它車子的距離或無(wú)法辨認(rèn)出停止標(biāo)志、交通燈和行人。

文章整合自：汽車?yán)?、算法集市、CSDN 車圈那些事

審核編輯：鄢孟繁