《無人駕駛汽車》PPT課件.ppt

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無人駕駛 昳 引言 2014年12月5日 人民網(wǎng)的記者劉墨發(fā)表一篇篇名為 不用懷疑 中國的無人駕駛時代已經(jīng)到來 的文章 這篇文章在結(jié)尾非常有力地說道 2015年將迎來屬于中國人自己的無人駕駛時代 引言 無人駕駛原來只出現(xiàn)在科幻電影和小說當(dāng)中 后來隨著科技水平的提高 在智能交通系統(tǒng)的迅猛發(fā)展的大背景下 無人駕駛技術(shù)應(yīng)運而生 不再只是電影中的特效 今天 我將要展示的是無人駕駛技術(shù)的 引言 發(fā)展 分類 工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 利弊分析 應(yīng)用 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 從20世紀(jì)70年代開始 美國 英國 德國等發(fā)達國家開始進行無人駕駛汽車的研究 目前在可行性和實用化方面都取得了突破性的進展 我國從20世紀(jì)80年代開始進行無人駕駛汽車的研究 國防科技大學(xué)在1992年成功研制出我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車 2005年 首輛城市無人駕駛汽車在上海交通大學(xué)研制成功 該車有望于兩年之內(nèi)率先在上海世紀(jì)公園進行示范運營 并在2010年世博會上一展身手 到時游客只需在公園的入口處按下一個按鈕 一輛沒有司機的四座敞篷汽車就會從遠(yuǎn)處開過來緩緩?fù)Ｏ?然后搭載著乘客前往他們想去的景點 我國從20世紀(jì)80年代開始進行無人駕駛汽車的研究 國防科技大學(xué)在1992年成功研制出我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車 2011年7月14日紅旗HQ3首次完成了從京珠高速公路長沙楊梓沖收費站出發(fā) 歷時3小時22分鐘到達武漢 全程286公里的高速無人駕駛實驗 實驗中 無人車自主超車67次 途遇復(fù)雜天氣 部分路段有霧 在咸寧還遭逢降雨 創(chuàng)造了我國自主研制的無人車在復(fù)雜交通狀況下自主駕駛的新紀(jì)錄 標(biāo)志著我國無人車在復(fù)雜環(huán)境識別 智能行為決策和控制等方面實現(xiàn)了新的技術(shù)突破 達到世界先進水平 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 China 英國研制的無人駕駛汽車有4個座位 形狀似氣泡 看起來就像一艘外星人飛船 這種汽車依靠電池產(chǎn)生動力 而且乘客可以通過觸摸屏來選擇他們的目的地 它們的時速可達40千米 而且會自動沿著其狹長的道路系統(tǒng)行使 一旦乘客選擇好了目的地 控制系統(tǒng)會記錄下要求 并向艙車發(fā)送一條信息 隨后艙車會遵循一條電子傳感路徑前進 在旅程期間 如果需要的話 乘客可以按下一個按鈕和控制人員通話 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 法國INRIA公司花費十年心血研制出 賽卡博 Cycab 無人駕駛汽車 外形看起來像未來的高爾夫球車 該車使用類似于給巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)的全球定位技術(shù) 通過觸摸屏設(shè)定路線 賽卡博 就能把你帶到想要去的地方了 只不過給 賽卡博 帶路的全球定位系統(tǒng)要比普通的全球定位系統(tǒng)功能強大許多 普通GPS系統(tǒng)的精度只能達到幾米 而 賽卡博 卻裝備了名為 實時運動GPS 的特殊GPS系統(tǒng) 其精良高達1厘米 這款無人駕駛汽車裝有充當(dāng) 眼睛 的激光傳感器 能夠避開前進道路上的障礙物 還裝有雙鏡頭的攝像頭 來按照路標(biāo)行駛 人們甚至可以通過手機控制駕駛汽車 每一輛無人駕駛汽車都能通過互聯(lián)網(wǎng)來進行通信 這意味著這種無人駕駛汽車之間能夠做到信息共享 這樣多輛無人駕駛汽車能夠組成車隊 以很小的間隔順序行駛 該車也能通過交通網(wǎng)絡(luò)獲取實對交通信息 防止交通阻塞的發(fā)生在行駛過程中 該車還會自動發(fā)出警告 提醒過往行人注意 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 在德國漢堡一家公司應(yīng)用先進的激光傳感技術(shù)把無人駕駛汽車變成了現(xiàn)實 這輛無人駕駛智能汽車名為 路克斯 Lux 由普通轎車改裝而成 可以在錯綜復(fù)雜的城市公路系統(tǒng)中無人駕駛 這歸功于車內(nèi)安裝的無人駕駛設(shè)備 包括激光攝像機 全球定位儀和智能計算機 在行駛過程中 車內(nèi)安裝的全球定位儀將隨時獲取汽車所在準(zhǔn)確方位 隱藏在前燈和尾燈附近的激光攝像機隨時探測汽車周圍180米內(nèi)的道路狀況 并通過全球定位儀路面導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建三維道路模型 此外 它還能識別各種交通標(biāo)志 保證汽車在遵守交通規(guī)則的前提下安全行駛 安裝在汽車后備箱內(nèi)的計算機將匯總 分析兩組數(shù)據(jù) 并根據(jù)結(jié)果向汽車傳達相應(yīng)的行駛命令 激光掃描器能夠探測路標(biāo)并提醒是否有車離開車道 在激光掃描器的幫助下 無人汽車便可以實現(xiàn)自行駕駛 如果前方突然出現(xiàn)汽車 它會自動剎車 如果路面暢通無阻 它會選擇加速 如果有行人進入車道 它也能緊急剎車 此外 它也會自行繞過?？康钠渌囕v 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 該項目是塞巴斯蒂安 特龍 SebastianThrun 的智慧結(jié)晶 這位43歲的斯坦福大學(xué)人工智能實驗室的主任是谷歌工程師和谷歌街景地圖服務(wù)的創(chuàng)造者之一 2005年 他領(lǐng)導(dǎo)一個由斯坦福學(xué)生和教師組成的團隊設(shè)計出了斯坦利機器人汽車 該車在由美國國防部高級研究計劃局 DARPA 舉辦的第二屆 挑戰(zhàn) GrandChallenge 大賽中奪冠 該車在沙漠中行駛超過132英里 212 43公里 因此贏得了由五角大樓頒發(fā)的200萬美元獎金 而且 這一支由15位工程師組成的團隊繼續(xù)投身于此項目 另外 谷歌聘請了至少12人 并且這些人均沒有不良駕駛記錄 這部分員工坐在主駕座上以觀察汽車行駛狀況 他們每小時的薪酬為15美元或者更多 谷歌在此項目中使用了六輛普銳斯和一輛奧迪TT 目前谷歌無人駕駛汽車已經(jīng)行駛超過30萬英里 技術(shù)人員表示 谷歌無人駕駛汽車通過攝像機 雷達傳感器和激光測距儀來 看到 其他車輛 并使用詳細(xì)的地圖 我們通過手動駕駛車輛收集而來 來進行導(dǎo)航 我們的手動駕駛車輛收集來的信息是如此巨大 我們必須將這些信息進行處理轉(zhuǎn)換 谷歌數(shù)據(jù)中心將這一切變成了可能 它的數(shù)據(jù)處理能力是如些強大 目前所面臨的難題是自動駕駛汽車和人駕駛的汽車如何共處而不引起交通事故的問題 美國Google版 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 2014年5月28日谷歌發(fā)布了一款自己設(shè)計的無人駕駛汽車 它能載人到處跑 還沒個方向盤 這就是谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋 布林領(lǐng)導(dǎo)的創(chuàng)新小組GoogleX的最新項目 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 上海舉辦的2015CESASIA上 無人駕駛技術(shù)可謂出盡了風(fēng)頭 而且這一技術(shù)已經(jīng)成為各大車企最熱衷的事情之一 沃爾沃的DriveMe自動駕駛項目 BBA 福特 豐田等車企也推出了自己的無人駕駛技術(shù) 無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 無人駕駛汽車的分類 控制方式 有線控制型 感應(yīng)控制型 自主控制型 遙控型 有線控制型 結(jié)構(gòu)簡單 造價低 但汽車行駛半徑和距離均較小 受拖纜線的限制 使用場合有諸多局限和不便 感應(yīng)控制型 汽車通過接收埋設(shè)在路面下或道路旁的輻射信息 如微波 經(jīng)識別 判斷 控制并引導(dǎo)汽車有序行駛 自主控制型 借助車載雷達及計算機 控制系統(tǒng)主動導(dǎo)引汽車 避開行人及前方車輛沿正確線路安全行駛 遙控型 通過無線電遙控系統(tǒng)對遠(yuǎn)距離運行的汽車發(fā)送指令 以進行實時控制 遙控對象可以是單車或多車 無人駕駛汽車的分類 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 車頂上的掃描器發(fā)射64束激光射線 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 另一套在底部的系統(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) 這樣 系統(tǒng)就可以非常迅速的作出判斷 工作原理 關(guān)健技術(shù) Keytechnology環(huán)境感知技術(shù) EnvironmentPerception 路徑規(guī)劃技術(shù) PathPlan 導(dǎo)航控制技術(shù) NavigationControl 避障防撞技術(shù) ObstacleDetection Avoidance 信息通訊技術(shù) InformationCommunication 乘員安保技術(shù) PassengerSafety 人機交互技術(shù) Human machineCommunication 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù) ConditionMonitoring 調(diào)度管理技術(shù) Accommodating Management 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 效果圖 1 2 6 3 5 1 雷達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 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 車輛隨之改變航向 無人駕駛系統(tǒng)描繪出的3D地形圖 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 2 車道保持系統(tǒng)Lane keeping在擋風(fēng)玻璃上裝載的攝像頭可以通過分析路面和邊界線的差別來識別車道標(biāo)記 如果汽車不小心離開了車道 方向盤會輕微震動來提醒駕駛者 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 3 激光測距系統(tǒng)LIDAR谷歌采用了Velodyne公司的車頂激光測距系統(tǒng) 掃描器發(fā)射64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 另一套在底部的系統(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) 這樣 系統(tǒng)就可以非常迅速的作出判斷 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 4 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 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 5 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 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 6 全球定位系統(tǒng)GPS一個自動駕駛員需要知道他正在去哪兒 谷歌使用Applanix公司的定位系統(tǒng) 以及他們自己的研制開發(fā)GoogleMap和GPS技術(shù) 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 7 車輪角度編碼器WheelEncoder輪載傳感器可以在Google汽車穿梭于車流中時測量它的速度 進而自動調(diào)節(jié)汽車的行駛速度 幫助汽車在地圖上找到準(zhǔn)確的位置 無人駕駛汽車工作原理及關(guān)鍵技術(shù) 你能否想到它谷內(nèi)飾采用兩座布局 沒有傳統(tǒng)剎車踏板 油門踏板 甚至是方向盤 該車擁有的僅是啟動和停止兩個功能按鍵 而車輛行駛 道路選擇等均有車載電腦解決 谷歌無人駕駛原型車采用兩套行駛系統(tǒng) 每套行駛系統(tǒng)包括一個驅(qū)動系統(tǒng)和一個制動系統(tǒng) 谷歌稱這兩套系統(tǒng)為容錯架構(gòu) 當(dāng)車輛其中一套行駛系統(tǒng)發(fā)生故障時 另一套系統(tǒng)便會啟動 以保證乘客的安全 此外 谷歌表示 為保證乘客的安全性 谷歌無人駕駛原型車的前保險杠采用了壓縮泡沫支撐 前擋風(fēng)玻璃采用了柔性材料打造 此外 該車的最大時速被限制在40km h 谷歌駕駛車的里里外外 1 改裝車谷歌在舊金山灣區(qū)測試無人駕駛汽車已經(jīng)有幾年時間 已累計錄得超過70萬英里的行程 期間沒有發(fā)生過重大意外事故 谷歌的車隊使用的是這些經(jīng)過改造的雷克薩RX450hSUV 它還使用豐田普銳斯 谷歌駕駛車的里里外外 2 LIDAR技術(shù)谷歌的無人駕駛汽車?yán)霉馓綔y和測距 LiDAR 技術(shù)來觀察周圍的情況 該系統(tǒng)安裝于車頂?shù)恼虚g 會不斷旋轉(zhuǎn)評估周遭環(huán)境 不過該系統(tǒng)的造價可不便宜 兩年前 谷歌稱其費用高達每輛汽車7萬美元 谷歌預(yù)計 到那些汽車針對大眾市場進行開發(fā)的時候 該成本會出現(xiàn)下降 谷歌駕駛車的里里外外 3 self drivingcar 提示除了車頂?shù)腖iDAR傳感器外 谷歌的無人駕駛汽車跟其它的汽車并沒什么兩樣 谷歌在汽車的每一側(cè)都標(biāo)上 self drivingcar 無人駕駛汽車 警示 以提醒旁邊或者后面的汽車注意與之保持距離 谷歌駕駛車的里里外外 4 logo位置的雷達裝置該汽車的前面并沒有大大的雷克薩斯標(biāo)志 取而代之的是一個能夠檢測前方物體及其行駛速度的雷達裝置 該裝置連通主系統(tǒng) 能夠告知汽車應(yīng)該加速還是減速 谷歌駕駛車的里里外外 5 內(nèi)部看似普通除非你是仔細(xì)觀察 否則谷歌無人駕駛汽車內(nèi)部看起來并沒什么不尋常之處 攝像頭和傳感器都是安裝在擋風(fēng)玻璃上方 而控制臺則跟其它的汽車并沒什么不同 谷歌駕駛車的里里外外 6 大大的紅按鈕汽車內(nèi)部倒是有一大差異 這一大大的紅按鈕 按下它 汽車就會回到正常的人工駕駛模式 就把它看作是一個很大的電源按鈕吧 只不過它是驅(qū)動汽車無人駕駛的計算機的電源按鈕 谷歌駕駛車的里里外外 7 車內(nèi)攝像機車內(nèi)后視鏡旁邊的攝像機用于捕捉汽車前方的情況 屬于該無人駕駛汽車整個復(fù)雜系統(tǒng)的一部分 該系統(tǒng)還包括一個方向傳感器 上述的LiDAR掃描器 一個位置傳感器 以及一個負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)為汽車提供行駛指示的車載處理器 谷歌駕駛車的里里外外 無人駕駛汽車的利弊 在解決城市交通問題上 無人駕駛汽車因不用司機而成本更低 此外無人駕駛汽車可和城市交通指揮中心聯(lián)網(wǎng) 選擇最好的路線 有效避免塞車 提高了運輸效率 極大的緩解交通壓力 防止交通意外 使出行更安全 因為去除了人為失誤因素 給人們更多空閑時間 而且這些汽車采用電力驅(qū)動 更加環(huán)保 通過減少汽車的使用從根本上減少碳排放量 從而有效的減少環(huán)境污染 通過無人駕駛系統(tǒng) 所有自動駕駛汽車的數(shù)據(jù)就可以通過無線方式共享 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就可以通過每輛車的周邊的路況對全部車輛進行調(diào)節(jié) 從而預(yù)測車流量 合理安排車輛的路線 縱觀無人駕駛技術(shù)的發(fā)展 它已在特定場合得到了很多應(yīng)用 比如較好的戰(zhàn)場環(huán)境 排爆地點 軌道駕駛環(huán)境 封閉的運輸?shù)囟蔚柔槍δ壳爸袊煌ㄊ鹿实亩喟l(fā)率 汽車保有量的持續(xù)增長 中國高人口密度的現(xiàn)狀 無人汽車對中國更具意義 它可以適應(yīng)更窄的街道 取消紅綠燈和路燈以及降低能源消耗 為政府節(jié)省萬億元的開支 ADVANTAGES 無人駕駛汽車的利弊 DISADVANTAGES 1 技術(shù)難度由于把駕駛權(quán)完全交給機器 這就涉及到人工智能和機器學(xué)習(xí)的領(lǐng)域 機器如何模擬人類的道德和情感認(rèn)知 并以此為標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)自己行為等問題 舉例來說 無人駕駛汽車在面對不可避免的事故時 是以自己車上乘客的安危為重 還是以車外行人的安危為重 如果一輛無人駕駛汽車載著乘客行到紅綠燈前 剎車突然失靈 汽車是選擇急轉(zhuǎn)方向避讓前方行人 還是不避讓以保證車上乘客安全 面對意外狀況 人類做出判斷可能是很自然的一個過程 但對于機器來說則并非易事 在算法層面如何劃分優(yōu)先級 如何考慮不同的情況 其涉及的因素所需要的計算量都大大超出了現(xiàn)行計算機的計算能力 而且這方面的標(biāo)準(zhǔn)和研究還處于初始階段 并沒有公認(rèn)可行的人工智能道德和情感指導(dǎo)綱要 所以無人汽車要真正普及 人工智能是一道繞不開的坎 無人駕駛汽車的利弊 2 法律以及相關(guān)規(guī)章的完善無人汽車領(lǐng)域 法律的制定進度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于技術(shù)發(fā)展的速度 法律層面的制定可能需要相當(dāng)長的過程 包括事故責(zé)任方如何劃定 是由汽車制造商 還是無人駕駛系統(tǒng)軟件商 或者是車上乘客承擔(dān)責(zé)任 可能還有更多細(xì)節(jié)問題 比如喝了酒的人 開 無人駕駛汽車 算不算 酒駕 目前無人駕駛汽車面臨的最大法律問題在于能否獲得生產(chǎn)許可 目前并無統(tǒng)一的測試與評估標(biāo)準(zhǔn)來證實無人駕駛汽車的安全性 谷歌自己的無人駕駛汽車出現(xiàn)事故后 也只能一直用同一套說辭來 力證 自己是安全的 目前為止 美國僅有4個州通過了允許自動駕駛汽車上路的法律 也有不少州在立法上受到阻礙 總體而言 法律上仍未通過的州占了多數(shù) 盡管有專項研究 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在推進 但涉及民事傷害 個人隱私等方方面面的問題 國外也沒有明確的規(guī)定 3 社會公眾的認(rèn)同相比于技術(shù)和法律 社會公眾的心理認(rèn)同可能是無人汽車更加需要面對的問題 大家可以想象一下 坐在一輛方向盤自己會動 或者壓根就沒有方向盤 而整個車自己會到處跑的場景 即使知道這是安全的 恐怕多少都有點坐立難安 無人駕駛汽車的應(yīng)用 無人駕駛出租車在德國 目前人們也可用自己的手機來打 無人的士 科研人員推出命名為 德國制造 的無人駕駛汽車 乘客們只需利用iPad等智能手機向MIG打電話 MIG就可通過全球定位系統(tǒng)鎖定乘客的方位并且?guī)涞侥康牡?無人駕駛探險車金字塔考古之所以引起世界普遍關(guān)注 其中還因為使用了一輛被稱作 金字塔漫游者 的無人駕駛探險車 它形狀大小如同一輛玩具火車 卻成了這次考古行動的主角 這個代號為 金字塔漫游者 的無人駕駛探險車長30厘米 寬l2厘米 高11 28厘米 它能克服地面障礙 緩慢地進入地勢較低的南側(cè)通道 它裝備精良 具有多種探測手段 包括高清晰度探頭 探地雷達 厚度測距儀和高精度的傳感設(shè)備等 無人駕駛汽車的應(yīng)用 無人駕駛月球車無人駕駛月球車屬高科技產(chǎn)物是用于在月球表面行駛 并對月球考察和收集分析樣品的專用車輛 無人駕駛月球車由輪式底盤和儀器艙組成 用太陽能電池和蓄電池聯(lián)合供電 這類月球車的行駛是靠地面遙控指令 1970年11月17日 蘇聯(lián)發(fā)射的 月球 17號探測器把世界上第一臺無人駕駛的月球車 月球車 1號送上月球 此車約重1 8噸 在月面上行駛了10 5公里 考察了8萬平方米的月面 此后蘇聯(lián)送上月球的 月球車 2號行駛了37公里 并向地球發(fā)回了88幅月面全景圖 無人駕駛汽車的應(yīng)用 無人駕駛車是如此的誘人以至于它看上去像是幻想 但是不能否認(rèn) 無人駕駛車離我們的生活越來越近 汽車公司和相關(guān)行業(yè) 應(yīng)該盡早對無人駕駛車市場進行分析和測試并隨時準(zhǔn)備進入這一領(lǐng)域 當(dāng)谷歌或者其他冒險家紛紛把無人駕駛車視為寶物且隨時準(zhǔn)備掘第一桶金時 任何一家汽車企業(yè)都不應(yīng)該當(dāng)一個旁觀者 當(dāng)年IBM將PC操作系統(tǒng)讓給微軟 將X86處理器分給Intel都讓藍(lán)色巨人追悔莫及 因為后來事實證明 IBM把未來引領(lǐng)潮流的 殺手級應(yīng)用 拱手讓人了 當(dāng)然微軟放任蘋果和谷歌統(tǒng)治移動操作平臺也是一種失先機的表現(xiàn) 可以預(yù)見的是 大型汽車企業(yè)會率先進入無人駕駛領(lǐng)域 充當(dāng)該領(lǐng)域的開拓者 哥倫比亞大學(xué)地球研究所的那份商業(yè)計劃的部分研究費用正是由通用汽車和沃爾沃汽車公司贊助的 無人駕駛技術(shù)最后會發(fā)展到哪步 讓我們拭目以待 無人駕駛汽車 ontheway