青少年科普知识枕边书:电子知识全知道-无人驾驶的智能汽车
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    自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人类的主动操作下,自动安全地操作机动车辆。

    无人驾驶汽车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。

    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。2005年,首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。

    世界上最先进的无人驾驶汽车已经测试行驶超过50万公里,在没有任何人为安全干预措施下完成历里程也超过8万公里。

    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。正是多项这样的无人控制的安全系统的出现,才出现的真正的无人驾驶汽车。

    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和稳定控制系统。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。

    自动泊车系统是无人驾驶技术的一个巨大成就,为无人驾驶汽车的上路奠定基础。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,但仍然有人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。而采用了自动泊车系统的车辆,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,完全不需要驾驶员手动操作。自动泊车系统是无人驾驶技术的一大成就。

    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。

    百度已于2014年启动无人驾驶汽车研发计划,负责该项目的是百度深度学习研究院。根据规划,该无人驾驶汽车可自动识别交通指示牌和行车信息,具备雷达、相机、全球卫星导航等电子设施,并安装同步传感器。车主只要向导航系统输入目的地,汽车即可自动行驶,前往目的地。在行驶过程中,汽车会通过传感设备上传路况信息,在大量数据基础上进行实时定位分析,从而判断行驶方向和速度。

    从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。而谷歌的无人驾驶汽车最引人注目。

    2014年5月28日Code Conference科技大会上,谷歌推出自己的新产品——无人驾驶汽车。和一般的汽车不同,谷歌无人驾驶汽车没有方向盘和刹车。虽然谷歌的无人驾驶汽车还处于原型阶段,不过即便如此,它依旧展示出了与众不同的创新特性。和传统汽车不同,谷歌无人驾驶汽车行驶时不需要人来操控,这意味着方向盘、油门、刹车等传统汽车必不可少的配件,在谷歌无人驾驶汽车上通通看不到,软件和传感器取代了它们。

    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。

    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。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。

    2016年5月16日,百度宣布,与安徽省芜湖市联手打造首个全无人车运营区域,这也是国内第一个无人车运营区域。

    知识链接

    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。

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