谷歌的無(wú)人駕駛技課件

谷歌的無(wú)人駕駛技術(shù)第三組：郟高祥16205216080一、研究背景二、研究過(guò)程三、重點(diǎn)技術(shù)四、未來(lái)展望一、研究背景

21世紀(jì)初，美國(guó)國(guó)會(huì)指示美國(guó)軍方開始設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛汽車，國(guó)會(huì)甚至給五角大樓定下了一個(gè)具體目標(biāo)；到2015年，1/3的軍隊(duì)用車應(yīng)該能在沒有人類駕駛員的情況下到達(dá)設(shè)定好的目標(biāo)位置。不過(guò)，這一指令并沒有明確指定是自動(dòng)駕駛還是遠(yuǎn)程遙控車輛，但對(duì)兩種情況的考慮是一樣的：智能車輛能夠節(jié)約資金，并減少士兵傷亡。圖中為2005年的冠軍斯坦福大學(xué)的史坦利號(hào)(Stanley）

實(shí)踐證明，美國(guó)軍方舉辦自動(dòng)駕駛汽車挑戰(zhàn)賽的做法非常有效，自動(dòng)駕駛汽車挑戰(zhàn)賽以及此后舉辦的城市挑戰(zhàn)賽，吸引了大批硅谷發(fā)明家以及大學(xué)科研機(jī)構(gòu)人員的參與。應(yīng)該說(shuō)，美國(guó)軍方是無(wú)人駕駛技術(shù)當(dāng)仁不讓的推手，正是DARPA組辦的系列賽事，為日后谷歌無(wú)人駕駛汽車的研發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2005年DARPA自動(dòng)駕駛汽車挑戰(zhàn)賽的冠軍就是來(lái)自斯坦福大學(xué)的塞巴斯蒂安特龍帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，而特龍后來(lái)加盟谷歌，成為“谷歌無(wú)人駕駛汽車之父”。谷歌無(wú)人駕駛汽車之父——塞巴斯蒂安特龍（SebastianThrun）出席2013年世界經(jīng)濟(jì)論壇的塞巴斯蒂安?特龍

2009年，特龍開始了另一個(gè)更具野心的嘗試：能在公共街道和高速公路上穿行的無(wú)人自動(dòng)駕駛汽車。

無(wú)人駕駛汽車的主要原理在于通過(guò)車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動(dòng)規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)；同時(shí)通過(guò)車載傳感器感知周圍環(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。

從2009年開始，谷歌的無(wú)人駕駛汽車研發(fā)一直在秘密進(jìn)行。正是特龍低調(diào)謹(jǐn)慎的行事風(fēng)格，令谷歌汽車在研發(fā)初期沒有受到外界的任何干擾，保證了無(wú)人駕駛汽車這個(gè)新生事物的順利落地。2010年10月谷歌對(duì)外正式公布，Google研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車技術(shù)已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。這款汽車已經(jīng)基本具備自動(dòng)操作和行駛能力，并在各種交通環(huán)境中行駛了22萬(wàn)公里。SICK公司激光雷達(dá)。用于檢測(cè)周圍障礙物，無(wú)人車需要能夠感知周圍環(huán)境，又不能像人一樣單純用眼睛完成，于是這玩意可以返回周圍障礙物的距離，誤差毫米級(jí)。5個(gè)SICK，一個(gè)SICK當(dāng)時(shí)等價(jià)于一輛帕薩特。360度多線激光雷達(dá)，現(xiàn)在價(jià)值3個(gè)帕薩特除了激光雷達(dá)（避障），還有有毫米波雷達(dá)（探測(cè)）、GPS（定位）、里程計(jì)（定位）、陀螺儀（定位）、視覺系統(tǒng)（檢測(cè)、避障）、數(shù)傳電臺(tái)（監(jiān)控）等等。GPS的定位精度遠(yuǎn)達(dá)不到無(wú)人車的需求，GPS官方定位精度“<10m”，更高精度的GPS基本要依靠差分完成。差分的原理很簡(jiǎn)單：設(shè)置一個(gè)固定基站，固定基站校準(zhǔn)位置，再將信號(hào)傳遞給車載設(shè)備，車載設(shè)備在接收到基站信號(hào)和GPS信號(hào)后差分獲得。但是每一個(gè)基站的有效范圍也就30km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到無(wú)人車的應(yīng)用要求。如果是“<1米”的精度對(duì)于車輛定位基本上夠用，但是GPS一定要在空曠的場(chǎng)地上才能得到這種級(jí)別的定位精度。而且，當(dāng)無(wú)人車行駛到比較偏僻的地方，可能GPS沒信號(hào)，這樣的話就需要尋找更加精確的定位方式。

2.2無(wú)人車定位問(wèn)題

這時(shí)就需要里程計(jì)+陀螺儀，俗稱慣性導(dǎo)航單元。這套系統(tǒng)的原理就是：花錢越多，有效時(shí)間越久。如果要能在沒有GPS的情況下堅(jiān)持20分鐘，3個(gè)帕薩特。原因是里程計(jì)、陀螺儀都存在累積誤差。注意誤差是累計(jì)的，也就是說(shuō)上一時(shí)刻是0.5m的誤差，下一時(shí)刻指定大于0.5m。因此要盡可能約束累積誤差，使其數(shù)量級(jí)很低，那么就要上光纖陀螺。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，體積小，重量輕，有很高的靈敏度和分辨率。2.3城市路測(cè)表現(xiàn)并不完美

目前谷歌無(wú)人駕駛汽車研發(fā)中面臨的最大一個(gè)挑戰(zhàn)：智能駕駛系統(tǒng)如何預(yù)測(cè)周邊汽車和行人的行為。從2013年開始，谷歌無(wú)人駕駛汽車開始了在更為復(fù)雜的城市道路的路測(cè)，但結(jié)果并不盡如人意。

有參與試乘體驗(yàn)的人士表示，谷歌汽車因過(guò)于謹(jǐn)慎而出錯(cuò)的情形，往往令人十分惱火：一次，谷歌汽車為了避開一輛車而在一個(gè)住宅區(qū)急轉(zhuǎn)彎。那輛車停得很糟糕，令谷歌汽車的傳感器無(wú)法識(shí)別它會(huì)不會(huì)開到車道上來(lái)。

2016年的情人節(jié)，對(duì)于谷歌汽車來(lái)說(shuō)頗為郁悶。2月14日當(dāng)天，一輛進(jìn)行路測(cè)的谷歌汽車試圖變道并入緩慢移動(dòng)的車流時(shí)，一名大巴司機(jī)并沒有減速留出空間，導(dǎo)致兩輛車發(fā)生輕微碰撞。當(dāng)時(shí)為了轉(zhuǎn)彎，這輛谷歌汽車已靠近路邊行駛，為同一車道內(nèi)仍保持直行的其他車輛讓出空間。但在發(fā)現(xiàn)前方道路被一堆沙袋阻擋后，這輛谷歌汽車不得不駛回車流當(dāng)中，由此造成了這起事故。谷歌在事后發(fā)布的公告中將這起事故歸咎于“一系列棘手的情況”這是一個(gè)關(guān)于協(xié)商的典型例子，而這種協(xié)商是駕駛的一個(gè)正常組成部分一我們都試圖在預(yù)判對(duì)方的運(yùn)動(dòng)。

盡管谷歌無(wú)人駕駛汽車的實(shí)際路測(cè)并不完美，但特龍堅(jiān)信，人類是糟糕而可怕的司機(jī)，這主要是因?yàn)槿巳菀追稿e(cuò)誤，精力不集中。而有了無(wú)人駕駛汽車，交通事故會(huì)大量減少，樂(lè)觀預(yù)計(jì)，無(wú)人駕駛汽車上路后有望降低90%的交通事故，甚至零傷亡也可以成為一種可能。

正是在這種令世界變得更好的強(qiáng)烈意愿支持下，特龍團(tuán)隊(duì)以及全球眾多無(wú)人駕駛汽車研發(fā)團(tuán)隊(duì)在這條改變?nèi)祟愇磥?lái)交通方式的道路上，篳路藍(lán)縷，努力前行。盡管真正意義上的無(wú)人駕駛汽車還有很長(zhǎng)一段路要走，但它確實(shí)給未來(lái)的交通開啟了一條不同的道路傳統(tǒng)道路上配有更智慧、更安全的人類司機(jī)；而在另一條未來(lái)之路上，人類將成為乘客。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(lái)，這樣就計(jì)算出了物體的距離。另一套在底部的系統(tǒng)測(cè)量出車輛在三個(gè)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(jì)算出車輛的位置，所有這些數(shù)據(jù)與車載攝像機(jī)捕獲的圖像一起輸入計(jì)算機(jī)，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。

谷歌無(wú)人駕駛技術(shù)系統(tǒng)并不限于谷歌汽車，而是可以移植到任何一輛新款汽車上。只要是以電傳為操控方式的汽車，就可以把谷歌的信息采集和人工智能算法移植過(guò)來(lái)，要適應(yīng)的只是不同汽車的動(dòng)力、剎車和方向參數(shù)。無(wú)論是電動(dòng)車、燃油車、混合動(dòng)力汽車，都可以移植谷歌無(wú)人駕駛系統(tǒng)。因此，只要谷歌研發(fā)成功，無(wú)論哪家汽車廠商，只要應(yīng)用谷歌無(wú)人駕駛系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛功能。四、未來(lái)展望

盡管各大車企紛紛表示，2020年左右推出第一批真正意義上的量產(chǎn)自動(dòng)駕駛汽車產(chǎn)品，但在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)資深人士看來(lái)，完全自動(dòng)駕駛汽車要想駛?cè)雽こ０傩占?，還須“過(guò)三關(guān)”：

二是道德關(guān)，在突發(fā)情況時(shí)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要在瞬間做出有關(guān)道德困境的決定。假如一個(gè)孩子突然沖到道路上，使得無(wú)人駕駛汽車不得不做出選擇，是沖向這個(gè)孩子還是轉(zhuǎn)彎撞上迎面而來(lái)的公共