自动驾驶基础

自动驾驶基础

Self-driving car Foundation

定义：

自动驾驶汽车，也称为机器人汽车，自动驾驶汽车或无人驾驶汽车，是一种能够感知其环境并且在很少或没有人类输入的情况下移动的车辆。

自动驾驶汽车结合各种传感器（雷达，激光雷达，声纳，GPS，测距和惯性测量单元）来感知周围环境。先进的控制系统解释感官信息，以识别适当的导航路径，以及障碍物和相关的标志，在“无需驾驶员操作”的情况下自行驾驶。

好处：

• 降低成本，增加安全性，增加流动性，提高客户满意度和减少犯罪； 减少交通碰撞，导致伤害和相关费用，包括保险费用；
• 预计自动驾驶汽车将增加交通流量； 为儿童，老年人，残疾人和穷人提供更强的机动性； 减轻旅行者的驾驶和航行琐事； 提高车辆的燃油效率；
• 大大减少对停车位的需求； 减少犯罪； 促进交通即服务的商业模式，特别是通过共享经济。

问题：

• 民用领域对于安全精度要求高；
• 安全，技术，责任，法律框架和政府法规;
• 隐私和安全问题丧失的风险;
• 公路运输行业与驾驶相关的工作岗位的损失。

历史：

• 第一辆真正的自动化汽车是1977年由日本筑波机械工程实验室开发的。
  自动驾驶原型车出现在20世纪80年代，卡内基梅隆大学的Navlab和ALV项目由DARPA于1984年开始资助。
• 2017年，奥迪A8，据称是第一款达到L-3自动驾驶的量产车。
• 2017年11月，Waymo宣布已经开始测试没有安全驾驶员的无人驾驶汽车在驾驶位置；然而，车内仍有一名员工。
• 2018年12月，Waymo是第一家将美国全自动出租车服务商业化的公司。

分级：

Level 0：自动系统发出警告，可能会暂时干预，但没有持续的车辆控制。
Level 1 (“hands on”)：驾驶员和自动系统共享车辆的控制。示例是自适应巡航控制（ACC），其中驾驶员控制转向并且自动系统控制速度;和停车辅助系统，其中转向是自动的，而速度是手动控制的。驾驶员必须随时准备重新获得完全控制权。车道保持辅助（LKA）II型是1级自驾车的另一个​​例子。
Level 2 (“hands off”)：自动化系统完全控制车辆（加速，制动和转向）。如果自动化系统无法正常响应，驾驶员必须监控驾驶并随时立即进行干预。“手动”并不意味着字面意思。实际上，在SAE 2驾驶期间，手和车轮之间的接触通常是强制性的，以确认驾驶员已准备好进行干预。（人仍然是驾驶主体，避免误检率）
Level 3 (“eyes off”)：驾驶员可以安全地将注意力从驾驶任务转移到例如司机可以发短信或看电影。车辆将处理需要立即响应的情况，例如紧急制动。当车辆要求时，驾驶员仍必须准备在制造商指定的有限时间内进行干预。代表：奥迪A8。与L2的主要区别在于权责问题，避免的是漏检率。
Level 4 (“mind off”)：与L3类似，但安全性不需要驾驶员注意，例如司机可以安全地入睡或离开驾驶座。仅在有限的空间区域（地理围栏）或特殊情况下（例如交通拥堵）支持自驾车。在这些区域或情况之外，车辆必须能够安全地中止旅行，例如，停车，如果司机没有重新控制。（大部分时间车为主导）
Level 5 (“steering wheel optional”)：根本不需要人为干预。例如：机器人出租车。

三大系统：

（1）感知：【眼睛、耳朵】汽车运动、环境感知、驾驶员监测
（2）决策：【大脑】
（3）控制：【四肢】

传感器：

关键技术：

1、高精地图：（车道线级别、红绿灯、交通标志）有更多的预判空间、减少计算量
2、定位：GPS（有偏差、米级）、RTK（基站、10cm）、IMU（惯性导航、计算误差）、几何定位。
【流行的定位技术：GPS+IMU+几何定位】
3、传感器融合：rader可以达到毫米级别，全天候的；lidar比camer距离定位更准、但环境要求高、看不到颜色，是L4发展的瓶颈，贵；camer可以看到颜色。
4、决策
5、避障

研发流程：

• 软件在环：基于仿真和模拟；
• 硬件在环：基于必要的硬件；
• 车辆在环：基于封闭场地；
• 司机在环：研究“人-车-路-交通”几个参与物之间的相互作用。

安全：

ISO26262行业标准，不是法律，但目前无人驾驶领域无法完全符合。

参考文献：
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Self-driving_car

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