智能汽车自动驾驶的控制方法分析

2022-07-18王相哲

科技创新导报 2022年5期

王相哲

（电子科技大学四川成都 611730）

随着我国社会经济快速发展，国民的生活水平显著提升，对汽车的需求逐年激增。现如今，各大车企对于中国市场的竞争愈加激烈，呈现了电动化、网联化、智能化、共享化的“新四化”发展趋势，“互联网+汽车”模式逐渐兴起，智能汽车受到广泛关注。可以预见，未来的一段时间内，智能化将是汽车行业发展的着力点和风向标［1］。本文就智能汽车中如何实现自动驾驶控制方法进行分析，旨在提高公众对自动驾驶技术的了解。

1 汽车自动驾驶的相关概述

1.1 研究背景

近年来，自动驾驶科技从观念策划之间向现实运用层次稳步过渡，也有很多公司及员工加入到自动驾驶科技的探究进程中来。自动驾驶概念出现已久，但是自动驾驶行业却鲜为人知。20世纪80年代，无人车Naclab-1首次完成无人驾驶实验，之后，该型号车辆被运用在厢式货车上开展探究，无人车道路试验的相关法律如雨后春笋般出现。

之后，针对自动驾驶的探究渐渐走入大众视野。2009年，自动驾驶汽车的照片广为流传，自动驾驶开始受到注重。结合计算机工作的稳固性质及高科学性，能够与自动驾驶科技开展一定的结合，并进一步缩减由于驾驶因素引起的事故数量，与之相结合的车辆和基本设备互联科技也会经过车云交互，进一步缩减交通堵塞的状况出现。

所以，各个国家出台相关法规，进一步给自动驾驶的进步供应便捷。我国在2015年开展的中国制造进一步加强对高端制造及智能制造的重视。2019年，国内颁布《汽车产业中长期进展策划》，明确了我国产业转换升级的重点便是智能网联汽车。在人工智能层次上，美国在2016年发布的《国家人工智能探究以及发展战略策划》进一步明确美国会继续对人工智能开展探究。2017年，国务院发布了《新一代人工智能进展策划》，提出我国人工智能进展的主要目标和综合规划。2018年，科技单位启用项目审批工作，不断推进人工智能发展并逐步和传统企业相结合的趋势。

1.2 汽车自动驾驶的积极意义

自动驾驶科技便是运用互联网对于公路中出现的各类情况的数据，开展搜查、解析和处置，在这个进程中，需要用到传感设备等相关设施。经过解析信息，能够进一步完成汽车自动转弯等相关工作，汽车自动驾驶科技在相关内容上能够进一步提升道路的运用性质，进一步缓解道路拥堵，特别是道路高峰时间，在一定程度上能够缓解交通压力，使交通用具顺利运作。

在汽车自动驾驶进程中，人工智能担任驾驶员，人工智能自身判断，更加严谨，进一步减小事故的出现概率。我国的许多汽车公司也开始把中心向汽车自动假设层次转换，在这个领域投入了许多资金，有效探究并开展探究，成功研发部分智能汽车。汽车自动驾驶也能够进一步推动科技的进步和提升，汽车自动驾驶与当代科技息息相关，自动假设科技的进步也会推动科技的进步，两者相互协调相互进步。

1.3 汽车自动驾驶的分类

当前，国际无法统一智能汽车分类准则，大多运用美国汽车工程师的分级方式，经过划分等级的方式（见图1），进一步展现自动驾驶科技的进展层次。现有科技大多处于L3 阶段。简单来说，L1、L2 类别的自动驾驶属于辅助设施，所有的驾驶动作需要司机进行完成，智能助手智能在部分场合开展提醒和警示，并没有操控汽车的功能；但是L3的自动驾驶便能进一步脱离司机的操控，自动驾驶体系能够正式接受司机的运作，人们只需要在特别状况下开展运作；而L4～L5 便不再需要人类操控，汽车自身便能够完成高度运作。分类的依据大多取决于车辆运行的道路状况。

图1 汽车自动驾驶分级示意图

2 智能汽车的现状与问题分析

2.1 智能汽车发展现状

汽车智能驾驶属于智能交通较为活泛的一个进展方向。当前，汽车正处于从功能汽车到智能网联汽车的进展过程之中。国内外全部汽车生产商都在不断研究智能汽车及零件，期望自动驾驶体系能够早日运行。自动驾驶属于智能汽车进展的高级层次，囊括电资数据、自动操控、地理位置、车辆项目等多个科技区域，属于当前智能交通区域的首要研究方向。

自动驾驶体系给予汽车认知、决策及操控等综合技能，独自实现驾驶任务，不需要人类帮助。自动驾驶体系大多运用各类车载传感设施，如计算机视觉、雷达系统、卫星导航体系等，进一步获得车辆周围的数据。在数据融合方式的基础上，对于收集到的交通状况及行车路线等相关数据开展整合。之后，经过智能决策策划方式，为自动驾驶汽车策划出一条高效、便捷的道路和速度。之后，经过对于自动驾驶汽车开展运动把控，自动调整油门等相关设备，完成对于路线的行驶，从而确保汽车运行的有效性和合理性。

一个优秀的自动驾驶体系应该像人类司机一样，能够对车辆运行及周边交通状况开展判断，能动的改变航行路线，完成驾驶任务。目前来看，在未来很长一段时间内，自动驾驶科技仍旧较难大范围普及。但是，在某些特殊场合中的自动驾驶在逐渐运用，如集装箱运输、农业器械等，无人化的自动驾驶科技改变了原有的繁杂、费时的工作方式，进一步提高的便捷性和效率性。

2.2 新能源汽车智能化发展中存在的问题

随着现代化的不断进步，汽车行业数字化变革在不断进行，汽车不再是单纯的交通用具，更属于一个智慧空间。新能源汽车的智能化在多个方面获得有效进展，但与此同时，也有着一定的负面影响需要完善和改良。

2.2.1 配套政策不完备，数据隐私安全堪忧

虽然互联网科技较为高效，但是智能网联也引起了部分隐私问题。伴随渗透智能重点的相关信息在不断提高，黑客侵入并改变数据的可能性也在不断上升。智能网联的出现使出行更加便捷的同时，也在收集车主的相关信息，智能网联体系除了会供应地图导航以外，还可能会进一步推荐保险等无用信息，这些信息的来源与车主每日的行车轨迹息息相关。

2.2.2 基础设施不完善，智能化发展受限制

智能共享带来便利的同时，对于安全也具备一定的影响。新冠疫情还未完全消失，结合疫情防控要求，运营商家需要对共享汽车开展固定效度，同时，还需要确保用户的车辆需求得到满足，需要运营商对于共享车辆开展有效科学的调整以及运用把控。

3 智能汽车自动驾驶的控制与执行

3.1 横向控制

横向把控是指对于汽车自动驾驶进程中运动方向的把控。横向把控的完成离不开汽车运转动力学模型的支撑，也就是说，汽车转向动力学属于一类精准程度更高的汽车横向运动模型，模仿司机转向运作经验进一步获得横向把控算法。图2所示是某类智能自动驾驶商用汽车转换体系构造图，在以往的转向体系前提下，进一步增添了ECU 把控单元，作为整车中的一个执行机构，ECU 把控部门一方面接受来自整车把控设备的转向指令，如转向角度及速度等相关要素，除此之外，ECU 把控单元必需实时检察整车现实的转向状况并完成反馈，经过转向体系，事先设计相关的把控算法，完成实时完善、做到闭环把控等效用，使汽车行驶过程中的安全性进一步提升。

图2 智能自动驾驶汽车转向系统构件图

3.2 智能汽车自动驾驶车辆道路状况识别

自动驾驶汽车的运作进程中，对于道路情况数据的认知和处置是保证自动假设汽车行驶的主要保障，只有保证自动驾驶汽车可以有效对道路状况开展认知，才可以进一步发挥车辆运作监督的作用。如图3所示，为智能汽车自动驾驶车辆监察控制中的道路识别。自动驾驶车辆的道路情况认知所运用的是状态认知监察把控系统，即依据车辆运作监察把控需求对道路的情况开展认知。以点t作为车辆监督运作中的时刻，在状况监督的前提下，和道路情况认知系统相结合，进一步保证为汽车驾驶监督打下优质基础。

图3 智能汽车自动驾驶道路识别示意图

3.3 湿式线控制动系统

为了进一步适应自动驾驶汽车对于制动体系性能的高需求，采埃孚在以往制动产品的基础上开展不断创新，开发出了全新、可持续湿式线把控体系产品，进一步推动自动驾驶进展。与此同时，确保客户的满意度和安全，集成化制动把控体系跟随时代脚步，与制动科技的发展方向相适应，进一步满足了全球汽车工业对于安全及自动化驾驶的需要，支持更高等级无人驾驶科技，与绿色环保、自动化等产业导向相适应。

3.4 集成自动驾驶传感器的智能车顶模块

自动驾驶传感设备在车辆上的有效装置对于车辆方位感知环境具有重要意义。除此之外，传感设备必须得到有效维护，免于雪、泥等因素的损坏。在和主机厂及自动驾驶策划供应商的商策过程中，伟巴斯特确定车顶是装置自动驾驶传感设备的理想位置。这个方案在保证传感设备有效性及耐用性的同时，对于汽车企业的好处更加显著：一个“接口”，汽车企业不用考虑对于传感设备的布置，经过预标定，能够大范围缩减车企的装置时长，进一步提升产出效率。与此同时，智能车顶还具备能够开启天窗的功能，满足了消费者对于舒适性与可靠性的需求。

3.5 人工智能技术可以满足人们的个性化、安全性的需求

智能科技囊括的数据较为广泛，这之中便囊括精准度较高的地图及准确的导航和定位。人工智能之中的道路数据较为精准且繁杂，这样，在行驶进程中人工智能便能把道路数据反馈给驾驶人员，而且人工智能可以在这些复杂的道路数据中获得一条有效的道路。人工智能可实现有效更新，在行驶进程中能够判断地方道路情况，并了解各个道路的现实状况。在外出的时候，这类科技能够进一步为人们供应精准的路线，确保人们可以向正确反向运行。同时，该行驶路线会排除线路等相关状况，进一步节省时间，提升效率。

在道路行驶进程中，假设遇见突然状况，人工智能科技会事先发出警告，并提出相关建议。对于部分习惯通过自动驾驶科技把握主动权的人来讲，人工智能科技会把各类状况反馈给自动驾驶体系，自动驾驶系统会在这类数据上开展解析并做出正确决定。在行驶进程中，人工智能科技会不断调整自我，在行驶进程中遇到其余没有录入的状况，人工智能科技会将其收入自身的数据库之中，便于下次的决策。