無(wú)人駕駛國(guó)外調(diào)研報(bào)告

1、精選文檔國(guó)外無(wú)人駕駛技術(shù)發(fā)展調(diào)研報(bào)告一、綜述無(wú)人駕駛汽車是一種智能汽車,也可以稱之為輪式移動(dòng)機(jī)器人,主要依靠車內(nèi)以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。它一般是利用車載傳感器來(lái)感知車輛周圍環(huán)境,并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息,控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度,從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。無(wú)人駕駛汽車從根本上改變了傳統(tǒng)的“人車路”閉環(huán)控制方式,將不可控的駕駛員從該閉環(huán)系統(tǒng)中請(qǐng)出去,從而大大提高了交通系統(tǒng)的效率和安全性?，F(xiàn)代無(wú)人駕駛汽車以汽車工業(yè)為基礎(chǔ),以高科技為依托,遵循由低到高、由少到多、由單方面到多方面、螺旋上升的規(guī)律發(fā)展。其橫向發(fā)展離不開(kāi)各種用途的實(shí)際需要,而其縱向發(fā)展的

2、生命力在于持續(xù)不斷的技術(shù)創(chuàng)新。二、國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外展開(kāi)無(wú)人駕駛車輛研究的時(shí)間始于1950 年，其技術(shù)高速發(fā)展是在1980 年左右。發(fā)達(dá)國(guó)家從20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車研究，目前在可行性和實(shí)用性方面，美國(guó)和德國(guó)走在前列。在歐洲，無(wú)人駕駛車項(xiàng)目的發(fā)展也已經(jīng)初具成效，并已經(jīng)成立了統(tǒng)一的合作組織。此外，日本也在加緊無(wú)人駕駛技術(shù)的研究計(jì)劃。（ 1 ）美國(guó)美國(guó)是世界上研究無(wú)人駕駛車輛最早、水平最高的國(guó)家之一。在無(wú)人車關(guān)鍵技術(shù)的研究中，在研究技術(shù)的水平和研究成果的普及應(yīng)用方面美國(guó)都表現(xiàn)為較高的水平。1950 年后美國(guó)貝瑞特電子公司研制出全球第一臺(tái)自主導(dǎo)航車，能夠自動(dòng)在設(shè)定的軌道中行駛。20世

3、紀(jì)80年代，美國(guó)就提出自主地面車輛（AL V ）計(jì)劃。這是一輛一輛帶有八個(gè)輪子的無(wú)人駕駛機(jī)器人，該機(jī)器人在顛凝的地形上行駛較為困難，且較難達(dá)到很高的車速。20 世紀(jì)九十年代，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)研究制成了智能車輛Navlab-V ，該車在許多地形上完成了長(zhǎng)距離、高速度的自主行駛實(shí)驗(yàn)，行駛路程達(dá)上萬(wàn)公里。盡管這次實(shí)驗(yàn)中的Na v1 a b -V僅僅完成方向控制，而不進(jìn)行速度控制（油門及檔位由車上的參試人員控制），但這次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)讓世人看到了科技的神奇力量。20 世紀(jì)九十年代末美國(guó)國(guó)防部門開(kāi)展了DEMO 系列無(wú)人車的研制，在以后的十年時(shí)間里， 共研究制造出10 代 DEMO 車型。 2003 年開(kāi)始美國(guó)D

4、ARPA 組織在 2003 年至 2007年之間舉辦了三次無(wú)人駕駛車輛競(jìng)賽，目的是驗(yàn)證無(wú)人車在復(fù)雜變化的環(huán)境中的自動(dòng)行駛能力，以推動(dòng)無(wú)人車技術(shù)的迅速發(fā)展。2005 年，美國(guó)國(guó)防部“大挑戰(zhàn)”比賽上,最終由美國(guó)斯坦福大學(xué)工程師們改裝的一輛大眾途銳多功能車經(jīng)過(guò)7 個(gè)半小時(shí)的長(zhǎng)途跋涉完成了全程障礙賽,第一個(gè)到達(dá)了終點(diǎn)。在賽道上 ,無(wú)人駕駛汽車需要穿越沙漠、通過(guò)黑暗的隧道、越過(guò)泥濘的河床并需要在崎嶇險(xiǎn)峻的山道上行使,整個(gè)行程無(wú)人駕駛汽車需要繞過(guò)無(wú)數(shù)個(gè)障礙。2010 年， Google 公司研制的無(wú)人駕駛車輛開(kāi)始了實(shí)際城市道路的行駛測(cè)試，總共有7 輛車參加了這一系列的測(cè)試。Google 公司的無(wú)人車具有完

5、備的感知能力和高水平的人工智能，可以指引車輛的正確行駛。（ 2）德國(guó)1987 年德國(guó)慕尼黑國(guó)防大學(xué)在奔馳公司的贊助下，研究設(shè)計(jì)了VaMoRs 智能車，在當(dāng)時(shí)該智能車已經(jīng)創(chuàng)下了96km/h 的記錄，然而他們的研究并未停止，經(jīng)過(guò)短暫的幾年努力， 該智能車就完成了高速公路及較好的城市交通路上的自主行駛。后期他們研究設(shè)計(jì)的第二輛無(wú)人車VaMP 已經(jīng)可以在高速路上完成給定路徑的跟蹤、車道識(shí)別、超車等功能，并創(chuàng)下了 160krn/h 的記錄。2010 年 5 月 ,第五屆ELROB 比賽在德國(guó)Hammelburg 舉辦,此次比賽以考察軍事應(yīng)用為主， 并著重考察車輛在夜間的表現(xiàn)。比賽項(xiàng)目包括在目標(biāo)位置做偵察

6、和監(jiān)視、在混合地形條件下的車輛移動(dòng)、在混合地形條件下來(lái)回運(yùn)送等。在無(wú)人駕駛技術(shù)研究方面位于世界前列的德國(guó)漢堡I b e o公司，最近推出了其研制的無(wú)人駕駛汽車。這輛無(wú)人駕駛智能汽車由德國(guó)大眾汽車公司生產(chǎn)的帕薩特2.0 改裝而成，外表看來(lái)與普通家庭汽車并無(wú)差別，但卻可以在錯(cuò)綜復(fù)雜的城市公路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。在茫茫車海和人海中，它能巧妙避開(kāi)建筑、障礙、其他車輛和行人,從容前行。( 3 )歐洲各國(guó)歐洲各國(guó)在無(wú)人駕駛車輛方面也做了很多研究工作，開(kāi)展了很多無(wú)人駕駛研究計(jì)劃，走在世界前列。PROMETHEUS 計(jì)劃、 PReVENT 計(jì)劃等在世界范圍內(nèi)影響很大。EUREKA 的 PROMETHEUS 計(jì)

7、劃是 1987 年至 1995 年歐洲無(wú)人駕駛車輛領(lǐng)域最大的研發(fā)項(xiàng)目。1994 年 Emst Dickmanns 主持研制的雙胞胎機(jī)器人車輛VaMP 和 VITA-2 在巴黎的多車道高速公路上行駛了1000 多公里，在車流繁忙情況下最高車速達(dá)到130 公里 /小時(shí)，并能自主完成跟蹤行駛、變道和超車(Shladover,S.E. et aL,1991)。1995 年 Dickm_s 重新設(shè)計(jì)了S 級(jí)奔馳自主駕駛車輛,完成從德國(guó)慕尼黑到丹麥哥本哈根 1600 公里的旅程，最高時(shí)速超過(guò)175 公里 /小時(shí)。 PROMETHEUS 取得的成功是之后歐洲開(kāi)展無(wú)人駕駛車輛研究的基礎(chǔ)。之后歐盟的代表性研究項(xiàng)

8、目包括第五框架的CyberCars 和 CyberMove 項(xiàng)目、第六框架的 CyberCars-2 項(xiàng)目等。經(jīng)過(guò)幾年的研究，已經(jīng)獲得了初步的成功，部分系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)行。例如，F(xiàn)rog 公司于 1997 年 12 月，就有ParkShuttle 在荷蘭阿姆斯特丹Schiphol 機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用，但那只是最早期的技術(shù)，在兩地間按既定路線行駛，沒(méi)有多少人車交流。1999 年 2 月在荷蘭鹿特丹，同樣的技術(shù)用于ParkShuttle 在 Rivium 商業(yè)區(qū)的應(yīng)用上。在 2002 年， CyberCab 在荷蘭 2002 年園藝博覽會(huì)上進(jìn)行了客人的運(yùn)送試驗(yàn)，這時(shí)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，能夠進(jìn)行一定的人車交流

9、，完成既定路線客人的運(yùn)送服務(wù)。在2003年10月，丹麥RUF 雙模式單軌系統(tǒng)進(jìn)行了演示。在2004年6 月，法國(guó)Antibes是歐盟 CyberCars/CyberMove 項(xiàng)目進(jìn)行了最終的演示。在 2005 年 6 月， 法國(guó)南錫進(jìn)行了法國(guó)MobiVip 項(xiàng)目的演示，這一系列的演示見(jiàn)證了無(wú)人駕駛車技術(shù)在歐盟的起步和發(fā)展。英國(guó)于 20 世紀(jì)初期已經(jīng)在一些機(jī)場(chǎng)布置智能車輛為旅客服務(wù)。同時(shí),英國(guó)政府發(fā)出聲明,在以后的幾十年內(nèi)，將為無(wú)人駕駛車輛建造專門的道路，同時(shí)，為了兼容已有的道路，將在已建造道路中劃分出新的智能車輛專用道。相關(guān)研究人員表示，智能車輛先進(jìn)的主動(dòng)安全等技術(shù)將使得城市交通更加順暢，大大

10、減少了事故的發(fā)生率。2010 年 10 月 28 日， 帕爾馬大學(xué)Vislab 實(shí)驗(yàn)室研制的試驗(yàn)車使用綠色能源作為動(dòng)力，歷時(shí) 3 個(gè)多月，行駛13000 多公里，只用極少數(shù)的人工干預(yù),成功抵達(dá)上海。( 4)日本日本的交通部門從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始實(shí)施先進(jìn)安全車輛(ASV) 計(jì)劃。 目前 ,日本對(duì) ASV發(fā)已經(jīng)走過(guò)了三個(gè)階段,第四階段也剛剛結(jié)束。第一階段是1991 年至 1995 年， 由政府編列預(yù)算并由各大汽車企業(yè)進(jìn)行乘用車四大類20 項(xiàng)先進(jìn)安全系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)，此階段主要考察在車輛上安裝高科技裝置的可能性、如何應(yīng)用這些技術(shù)及他們能減少交通事故的程度。第二階段是1996 年至 2000 年，適用對(duì)

11、象增加了商用車，系統(tǒng)技術(shù)也增加了6 大類32 項(xiàng)， 開(kāi)始對(duì) ASV 車輛實(shí)用化進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)出 35 輛 AVS 車輛進(jìn)行展示，對(duì)安全理念進(jìn)行整理，確認(rèn)了研發(fā)的方向，對(duì)事故降低程度進(jìn)行了驗(yàn)證。第三階段是2001 年至 2005 年，這一階段主要對(duì)ASV 車輛的普及化進(jìn)行探討，并開(kāi)發(fā)新技術(shù)，主要表現(xiàn)在提高ASV 車輛的社會(huì)可接受程度，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的自動(dòng)駕駛車輛，并將先進(jìn)的通信技術(shù)應(yīng)用到ASV 中。第四階段是從2008 年至 2010 年， 本階段除將正式普及此前,就投入使用的通過(guò)攝像頭和雷達(dá)等的主動(dòng)預(yù)防事故系統(tǒng)之外，還將力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)上一階段實(shí)施的利用車間無(wú)線通信技術(shù)來(lái)防止事故的“信息交換型駕駛輔助系統(tǒng)”

12、的分實(shí)用化。日本還曾成功研制出適合城市環(huán)境的無(wú)人駕駛公共汽車，被稱為 “新一代城市長(zhǎng)途交通系統(tǒng)” 。同時(shí)，日本的主要汽車制造商，如Honda,Nissan, Toyota 等，也對(duì)車輛的主動(dòng)安全系統(tǒng)大為關(guān)注并開(kāi)展了具體的研究。其中包括：車輛感知模型系統(tǒng)、車輛主動(dòng)自定位系統(tǒng)、車輛跟隨系統(tǒng)、駕駛員面部檢測(cè)系統(tǒng)和夜間行車系統(tǒng)等。三、關(guān)鍵技術(shù)（ 1 ）總述在許多方面，自動(dòng)駕駛汽車是現(xiàn)有汽車中的司機(jī)輔助系統(tǒng)的一種合理擴(kuò)充，有：（ 1 ）車道偏離檢測(cè)系統(tǒng)（它會(huì)遵循道路標(biāo)志和聲音警告并在車輛開(kāi)始偏移車道時(shí)糾正方向）（ 2）自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（它會(huì)和前面的車輛保持一個(gè)恒定的距離）（ 3）自動(dòng)泊車系統(tǒng)（可將汽車

13、倒進(jìn)停車位）（ 4）緊急制動(dòng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)換句話說(shuō)，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)汽車目前行駛的情景自動(dòng)控制汽車的方向盤、加速和制動(dòng)。對(duì)于一輛自動(dòng)駕駛汽車而言，這些系統(tǒng)都必須利用軟件結(jié)合在一起，并輔以一系列的傳感器，這樣軟件就可以知道這輛車的周圍正在發(fā)生什么。因此，如今的自動(dòng)駕駛汽車全身布滿了傳感器：傳感器可以映射出周圍環(huán)境的特性、探測(cè)道路邊緣和車道標(biāo)線、識(shí)別標(biāo)志和紅綠燈，結(jié)合攝像頭、雷達(dá)和激光來(lái)識(shí)別行人；超聲波探測(cè)器在短距離上能夠提供更加精確的周圍環(huán)境；陀螺儀、加速計(jì)和高度計(jì)比單獨(dú)使用全球定位系統(tǒng)（ GPS）衛(wèi)星提供了更精確的定位。（ 2）國(guó)外無(wú)人駕駛發(fā)展過(guò)程中的重要成果及其關(guān)鍵技術(shù)1、 、 Ohio 大學(xué)為

14、了改善汽車的可操控性，自上個(gè)世紀(jì)六七十年代以來(lái)不斷對(duì)汽車側(cè)向跟蹤控制及縱向速度控制上進(jìn)行著大量的研究，經(jīng)過(guò)持續(xù)二十多年的不斷研究，取得了一系列重要成果；同時(shí)期美國(guó)stanfoul 在對(duì)人工智能上的研究也取得了突破性的進(jìn)展，該團(tuán)隊(duì)研究設(shè)計(jì)了Shakey 移動(dòng)機(jī)器人，為后期人工智能的研究建立了完善的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)十多年的不斷研究，他們第一次實(shí)現(xiàn)了自主駕駛。2、 PAIH 智能車的研究美國(guó)加州理工大學(xué)在當(dāng)?shù)卣闹С窒?對(duì)無(wú)人車在不同道路行駛時(shí)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，為后期車輛在眾多道路上建立車輛縱向控制、側(cè)向控制模型奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)無(wú)人車智能化的研究有非常重要的借鑒意義。3、 上世紀(jì) 90 年代，

15、PReVENT 項(xiàng)目作為主動(dòng)預(yù)防道路安全最大的首創(chuàng)之一，提出了三個(gè)總體概念：虛擬安全帶，時(shí)間一碰撞時(shí)間表，智能車輛的三層架構(gòu)感知，決策，執(zhí)行。4、 1998 年 6 月意大利帕爾瑪大學(xué)的ARGO 智能車開(kāi)展了路程近兩千公里的大范圍行駛。該實(shí)驗(yàn)車的核心是視覺(jué)檢測(cè)車道線技術(shù)，采用的是GOLDCGenericObstacle and LaneDetection 系統(tǒng)， 檢測(cè)原理是單目視覺(jué)的反透視變換，使用立體視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)道路前方的障礙物。5、日本還曾成功研制出適合城市環(huán)境的無(wú)人駕駛公共汽車，這套公共交通車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)也包含在日本現(xiàn)在著力發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當(dāng)中。它主要由車道跟蹤、安全防碰撞駕駛、集群

16、行駛及其管理等幾方面組成。這套系統(tǒng)的主要原理是運(yùn)用磁性裝置進(jìn)行導(dǎo)航。在車前，配備有毫米波雷達(dá),帶有紅外功能的相機(jī)，激光雷達(dá)等裝置，利用這些傳感設(shè)備，可以輕松對(duì)車外環(huán)境進(jìn)行建模。這樣，通過(guò)車輛的中樞電腦，就可以對(duì)車輛的速度、行駛狀態(tài)進(jìn)行控制。當(dāng)障礙物進(jìn)入車輛的安全行駛范圍內(nèi)，車輛就會(huì)減速或者制動(dòng)剎車。中樞管理系統(tǒng)通過(guò)安裝在車門的攝像機(jī)和雷達(dá)等傳感器，在靠站停車時(shí)，對(duì)乘客的上下車情況進(jìn)行檢測(cè)，控制車門的開(kāi)啟與關(guān)閉,車輛的啟動(dòng)與停止。6、豐田汽車公司在2000 年開(kāi)發(fā)出無(wú)人駕駛公共汽車。這套公共汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由道路誘導(dǎo)、車隊(duì)行駛、追尾防止和運(yùn)行管理等方面組成。安裝在車輛底盤前部的磁氣傳感器將根

17、據(jù)埋設(shè)在道路中間的永久性磁石進(jìn)行導(dǎo)向，控制車輛行駛方向。7、德國(guó)“路克斯”（Lux）在無(wú)人駕駛技術(shù)研究方面位于世界前列的德國(guó)漢堡Ibeo 公司研制的無(wú)人駕駛汽車，與2007 年在英國(guó)倫敦科學(xué)博物館與公眾見(jiàn)面。Ibeo 公司研制目標(biāo)是創(chuàng)造能夠完全適應(yīng)復(fù)雜城市交通狀況的先進(jìn)無(wú)人駕駛汽車。行駛過(guò)程中，車內(nèi)安裝的全球定位儀隨時(shí)獲取汽車所在準(zhǔn)確方位的信息數(shù)據(jù)。隱藏在前燈和尾燈附近的激光掃描儀是汽車的“眼”，它們隨時(shí)“觀察”汽車周圍2 0。碼（約1 8 3米）內(nèi)的道路狀況，構(gòu)建三維道路模型。除此之外， “眼” 還能識(shí)別各種交通標(biāo)識(shí)，如速度限制、紅綠燈、車道劃分、?？奎c(diǎn)等，保證汽車在遵守交通規(guī)則的前提下安全行駛。最后由無(wú)人駕駛汽車的“腦”安裝在汽車后備箱內(nèi)的計(jì)算機(jī)，將兩組數(shù)據(jù)匯合、分析，并根據(jù)結(jié)果向汽車傳達(dá)相應(yīng)的行駛命令。多項(xiàng)先進(jìn)科技確保這款無(wú)人駕駛汽車能夠靈活換檔、加速、轉(zhuǎn)彎、剎車、甚至倒車。在茫茫車海和人海中，它能巧妙避開(kāi)建筑、障礙、其他車輛和行人，從容前行。8、谷歌無(wú)人駕駛汽車2014 年 5 月 28 日 Code Conference 科技大會(huì)上，Google 推出自己的新產(chǎn)品無(wú)人駕駛汽車。和一般的汽車不同，Google 無(wú)人駕駛汽車沒(méi)有方向盤和剎車。2012 年 4月 1 日， Google 展示了他們的使用自動(dòng)駕駛技術(shù)的賽車。車頂上的掃描器發(fā)射64 束激光射線，然后激光碰到車