陈明福 陈金伟

摘  要：对无人驾驶汽车及其关键技术进行了研究。论述了无人驾驶汽车中应用到的环境感知、障碍规避、路径规划、车辆控制等关键技术，详细论述了自动避障系统的数据采集、数据处理、 数据执行模块从而阐明了其工作原理及工作过程，对无人驾驶汽车的未来做出了合理展望。

关键词：无人驾驶汽车;自动测距;自动避障

项目基金：福建省中青年教师教育科研项目，项目编号：JZ180974。

一、无人驾驶汽车关键技术

无人驾驶汽车研究之关键主要可以分为两大类技术，一种是车辆定位技术，一种是车辆控制技术。

（一）环境感知

无人驾驶汽车由于无人操纵汽车，故无人汽车上必须装备整套完备的环境感知模块，这个模块要能够完美的替代人类的眼、耳，并且采集、传输信号快速迅捷。现今具有代表性的无人驾驶汽车对周围环境的感知主要是以测距传感器及视觉（摄像头）相结合。

（二）障碍规避

有统计显示，汽车追尾占高速公路交通事故的绝大多数，高速公路连环追尾事故也时有发生。究其根源，这往往就是车速过快，人的大脑、身体来不及反应所造成的，汽车自动防碰撞系统就是为了解决这一问题而问世的。无人驾驶汽车是高度的智能化汽车，它所具备的自动避障能力也是在现有的自动防撞系统基础之上发展起来的。

汽车自动防撞报警刹车系统的总体方案设计包括数据采集、数据处理、动作执行三个部分。数据采集模块的任务就是采集各种要实现自动防撞的数据，数据处理模块的任务是分析汽车前方是否存在危险并发出相应的报警或刹车命令，动作执行模块的任务是具体执行报警或强行刹车的动作。

（三）数据采集模块

数据处理流程为了合理的实现汽车自动报警刹车，可以采用单片机处理数据，数据处理流程。汽车自动报警刹车系统启动后，首先判断汽车绝对速度是否大于20km/h，因为汽车低速行驶时一般不会发生交通事故，这个阀值也可以根据实际情况修正。

（四）动作执行模块

为了实现自动刹车，对普通汽车刹车结构作了适当改进。具体做法是：在电磁阀1油路上并联另-一个油路，增加一个电磁阀，同时，采用或非门电路控制电磁阀2和电磁阀3，当刹车板踩下或者数据处理模块给出高电平时，这两个电磁阀均会关闭。当数据处理模块未强行刹车时，并联的电磁阀关闭，当汽车驾驶员踩下刹车板时，电磁阀1打开，电磁阀2和电磁阀3关闭，从而实现了手动刹车。当数据处理模块需要强行刹车时，并联的电磁阀打开，同时通过或非门电路，数据处理模块关闭电磁阀2和电磁阀3 ，不管驾驶员是否踩下刹车板，即不管电磁阀1是否打开，均已经实现强行刹车。

二、路径规划

对于无人驾驶的汽车来说，路径的规划是极为关键的核心构成部分，为了车辆的整体控制以及感知的系统是起到了承上启下的效果，通过接收所感知的系统数据来完成规划。此规划之目的在于，在繁杂的道路状况中，以最省时和最优的行车线路为准则，通过规划得出安全度高的可靠线路，并且从起始点至最终位置无碰撞。

以类型来划分，可将路径规划分为全局性路径的规划和只限于局部性的路径规划。全局性规划是通过全局范围的地图路况来进行的，对此实施规则分析与当前行车路况的信息来确定适用于该时段最优质的路径。全局性可谓是从宏观理论上的规划，在熟知路况环境的基础上进行，并做实时性的更新。而局部性的路径规划则是在宏观理论的支持下，展开微观性的规划，显得更为精准、可靠。

三、车辆控制

对行车的路径实施追踪与控制，是无人驾驶中的核心要务之一，通常可以划分为行速控制与行车方向的控制，由于车辆本身在构建上的难度以及环境多变所造成的因素，都会致使车辆控制变得增加难度。总的来说，就是在控制行车方向以及速度的基础上，使车辆沿指定路径行驶，可以说无人驾驶属于一项极为完善的科技研究。

四、无人驾驶汽车的发展及展望

虽说如今全面实现无人驾驶行车还有着较多问题及难度，但是无人驾驶其实简单来说则属于汽车智能化与科技化和安全化相结合的基础，并随之升级，只要当今市场在此技术领域上有所需求，就能够助推汽车业逐步進入无人驾驶模式，所以说其前景还是蛮乐观的。

现阶段，主要研发出来的无人驾驶技术有路标识别、行航控制、车道维持以及智能性的刹车等等。因此，不仅要提升了安全性能，还要加大传感器技术的研发。美国汽车工程学会预测，在今后的20年时间内，无人驾驶汽车的年销量将会持续增长，整体交通体系将步入革新的变化之路。

目前的无人驾驶发展中，主要还是以辅助驾驶来增强行驶安全，如若想呈现出完全性的无人驾驶，估约还要二十年。同时，该产业的专家成员对无人驾驶行业的市场预测与评估也存在些许分歧，而不相同的估测将取决于其所预测该项技术在市场发展前期所要面对的各项障碍间的不同而定。

结语：

总之，汽车无人驾驶技术必定是未来的发展方向，深信不久人们将会运用上这项智能型技术。该项技术主要是将探测、识别、判断、决策、优化、优选、执行、反馈、纠控功能融为一体，集微电脑、微电机、绿色环保动力系统、新型结构材料等顶尖科技成果为一体的智慧型汽车。整体来说，我国在对于汽车无人驾驶上的发展尚且需多方面的协助与共同努力。而供应商家也将对该项技术逐渐推进，也是该项技术发展的根本原动力所在，而信息化技术以及安全性能的先进发展则使该项技术更进一步的呈现出飞跃性的保障条件，同时在相关规范制度的推行与实施下，更使得无人驾驶汽车切实性的踏上了发展之路的前提。

作者简介：

陈明福（1981.1-）副教授、高级技师;研究方向：车辆工程、新能源、节能环保技术、职业教育。

陈金伟（1989.4-）助教、高级技师;研究方向：新能源汽车技术及信息化教学。