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自动驾驶汽车 - 快速指南

自动驾驶汽车简介

自动驾驶汽车是指无需人工干预或只需极少人工干预即可行驶的现代车辆或汽车。此类车辆也被称为自动驾驶车辆、无人驾驶汽车或机器人汽车。

对于无人驾驶，自动驾驶车辆使用现代工具和技术，如智能传感器、摄像头、人工智能、机器学习等。这些组件和技术使车辆能够看到、感觉到和理解周围环境，并自动执行驾驶、制动、转向等重要功能。

开发自动驾驶汽车的主要目标是让驾驶更舒适、更安全。

在本篇关于自动驾驶汽车的介绍性章节中，我们将学习自动驾驶汽车的基础知识及其在交通运输行业中的重要性和影响。

什么是自动驾驶汽车?

自动驾驶汽车是一辆汽车或任何其他可以自行驾驶的车辆，无需任何人类驾驶员的干预。这些车辆使用传感器、摄像头和人工智能技术来解读周围环境。

自动驾驶汽车能够根据道路交通状况自动执行从转向到速度控制和制动的所有驾驶功能。自动驾驶汽车基本上是传统汽车和智能技术的结合。

这些车辆使驾驶更加舒适和安全，并大大减少了道路事故。

自动驾驶汽车的架构

自动驾驶汽车的架构框图如下图所示 −

在这个框图中，我们可以看到自动驾驶汽车由几个组件组成，它们协同工作，使车辆能够了解周围环境、做出决策并控制车辆导航。这里解释了这种典型自动驾驶汽车的每个组件 −

传感器

传感器只是捕获有关车辆周围环境的数据的组件。它们检测和测量附近物体的位置和大小、道路状况、交通密度等。传感器充当自动驾驶汽车的眼睛和耳朵，使车辆能够看到和感受到其周围环境。

自动驾驶汽车中最常用的传感器包括摄像头、激光雷达、雷达、超声波传感器、GPS 等。然后将感测到的数据发送到感知单元进行解释。

感知单元

自动驾驶汽车的这个组件负责处理和分析传感器的数据。它基本上解释车辆周围的环境，并允许车辆检测障碍物、识别道路标志、识别道路状况、理解车道标记等。

因此，感知单元创建周围环境的精确视图，帮助车辆制定驾驶计划并做出决策。

规划和决策模块

该模块使用感知单元提供的信息来制定路径规划和决策。它通过寻找最佳路线、避开障碍物、自我决策和安全驾驶等来执行路径规划等功能。

规划和决策模块还使用来自地图、GPS、用户等的外部数据来做出有关转向、加速、制动等的正确决策。

运动和车辆控制单元<​​/h3>

该组件将从规划和决策模块收到的指令转换为物理动作以控制车辆的运行。它的工作原理是向执行器发送命令来执行转向、加速、制动等功能。

执行器

执行器是控制车辆物理动作的组件，如加速、转动车轮、停止汽车等。这些动作是根据从运动和车辆控制单元收到的命令执行的。

监控系统

该组件负责监控或监督整个车辆系统。它确保自动驾驶汽车的所有其他组件都按预期运行。

它执行系统诊断、故障或故障预防、持续监控等功能。

自动驾驶汽车如何工作?

自动驾驶汽车使用智能传感器、人工智能等先进技术来操作和导航，无需任何人工干预。这些先进技术是利用来自 GPS、地图、图像处理等的大量数据开发的。

机器学习和神经网络等技术用于确定这些数据中的模式，使自动驾驶汽车能够了解周围环境。

自动驾驶汽车使用 LiDAR、RADAR、摄像头、GPS 等传感器收集信息，以识别周围环境中存在的元素和物体，如其他车辆、道路标志、障碍物、交通信号灯、车道等。

利用这些数据，车辆可以创建周围环境的地图，并通过识别和选择到达目的地的最安全和最快路线来规划路径。一些更先进的自动驾驶汽车使用一种名为地理围栏的技术，通过 GPS 创建虚拟边界，并确保车辆停留在安全驾驶区域内。

自动驾驶汽车的特点

以下是市场上可用的自动驾驶汽车的一些主要特点 −

• 自动驾驶汽车提供免提转向，无需驾驶员干预即可将汽车置于中央。
• 自动驾驶汽车具有自适应巡航控制 (ACC)，可以自动保持车辆与前方车辆之间的安全距离。
• 许多自动驾驶汽车支持地理围栏，可将车辆保持在安全车道区域内。
• 自动驾驶汽车还具有自动停车功能，可以使用传感器自动转向、加速和引导车辆在停车位内行驶。
• 自动驾驶汽车有一个车道变换助手，可以监控车辆周围的交通情况并帮助安全变道。
• 自动驾驶汽车还具有自动紧急制动 (AEB) 系统，可检测即将发生的碰撞并停止车辆以防止事故发生。

结论

在本章中，我们详细解释了典型自动驾驶汽车的基本含义、结构和工作原理。让我们进入下一章，讨论不同类型的自动驾驶汽车。

自动驾驶汽车的类型

自动驾驶汽车分为几种类型。这种分类的基础就是自动驾驶水平，即车辆在不需要人类控制的情况下可以自主行驶的程度。

在自动驾驶汽车领域，使用由美国汽车工程师学会 (SAE) 定义的自动驾驶汽车分类系统，该系统得到了广泛认可。

根据 SAE，自动驾驶汽车大致分为六个不同的类别或级别，它们是−

• 1 级汽车
• 2 级汽车
• 3 级汽车
• 4 级汽车
• 5 级汽车

这种自动驾驶汽车分类清楚地区分了自动驾驶汽车中自动驾驶技术的开发和采用。让我们更详细地讨论一下每一类自动驾驶汽车。

0 级汽车

没有任何自动驾驶能力、需要人类驾驶员控制的汽车被归类为0 级汽车。因此，零级是无自动化级别。

但是，这些汽车支持一些基本功能，例如，

• 盲点警告
• 前方碰撞警告等

1 级汽车

1 级汽车提供一些基本的自动化功能，以提供驾驶辅助。尽管如此，大多数驾驶功能和车辆控制都需要人类驾驶员来执行。在 1 级车辆中，一次只能执行一项自动化功能。

1 级车辆支持的自动化功能包括 −

• 自适应巡航控制 (ACC) 可控制车辆速度，但转向必须由驾驶员控制。
• 车道保持辅助 (LKA) 可操纵车辆保持车道，但速度必须由驾驶员控制。

2 级车辆

2 级在车辆中被称为部分自动化级别。2 级车辆能够根据驾驶条件同时管理速度和转向。尽管如此，为了安全驾驶，人类驾驶员仍然参与驾驶活动。

2 级车辆包含的主要功能包括 −

• 特斯拉自动驾驶仪
• 通用超级巡航
• 奥迪交通拥堵辅助等

因此，2 级车辆可以在高速公路上处理一些基本的驾驶任务，但人类驾驶员必须持续监控驾驶功能并立即采取行动。

3 级车辆

3 级自动驾驶在车辆中也称为有条件自动化。3 级车辆可以在特定驾驶环境中执行大多数驾驶功能。但如果车辆要求，则需要人类驾驶员的干预。

因此，在 3 级车辆中，人类驾驶员可以暂时脱离驾驶活动，但必须准备好在需要时恢复驾驶。

3 级车辆可以执行以下关键功能 −

• 高速公路或交通拥堵时的导航
• 转向控制
• 制动和加速等

4 级车辆

4 级被称为车辆的高度自动化级别。4 级车辆能够在特定的地理围栏区域或条件下进行自动驾驶，无需任何人类驾驶员。但是，如果车辆超出了指定的条件或区域，则必须有人类驾驶员来接管控制，否则车辆将安全停止。

4 级车辆的主要功能列在此处 −

• 如果车辆在指定的条件或地理围栏区域内行驶，则无需驾驶员注意。
• 车辆可以在没有人为干预的情况下运行，如果超出操作区域，车辆将停止。

5 级车辆

5 级车辆支持完全自动化，因此它们可以在任何驾驶环境中自主运行。这些车辆在任何情况下都不需要人类驾驶员。因此，这些车辆不需要方向盘、刹车踏板等部件，因为它们在任何时候都不需要人工干预。

5 级车辆目前正在开发中，尚未投入商业使用。

关于自动驾驶汽车的要点

下面重点介绍了自动驾驶汽车的一些重要特征 −

• 人为干预 − 当我们从 0 级升级到 5 级时，对人为干预的需求会减少，5 级车辆不需要任何类型的人为干预。
• 驾驶环境 − 0 级至 2 级车辆需要人类驾驶员在所有驾驶环境中监控车辆运行，而 3 级至 5 级车辆可以根据驾驶环境做出自动驾驶决策。
• 基于传感器的技术 − 车辆自动驾驶水平的提高需要先进的传感器来了解周围环境。
• 智能基础设施 − 更高级别的自动驾驶需要智能基础设施，如智能道路、车对车和车对万物通信等。

结论

自动驾驶汽车的分类是基于 SAE 定义的自动驾驶级别进行的。总之，根据 SAE，自动驾驶汽车分为六种类型，从 0 级到 5 级。0 级不是自动驾驶汽车，而 5 级是完全自动驾驶汽车。阅读下一章，了解我们为什么需要自动驾驶汽车。

我们为什么需要自动驾驶汽车?

自动驾驶汽车在交通运输行业、道路安全和交通管制中发挥着至关重要的作用。在这个科技时代，由于社会、环境、经济等各种因素，对自动驾驶汽车(无人驾驶汽车)的需求正在增加。在交通运输行业开发和部署自动驾驶汽车的主要目的是克服效率低下、安全问题、可访问性相关问题等。

在本章中，我们将了解各种因素，使自动驾驶汽车技术成为现代交通和运输的重要组成部分。

为什么需要自动驾驶汽车?

在本节中，我们重点介绍了一些鼓励在交通运输领域开发和部署自动驾驶汽车的主要因素 −

安全性增强

安全性增强是推动自动驾驶汽车发展的最重要的需求之一。众所周知，驾驶时的人为失误是造成交通事故的主要原因。这些人为失误背后的主要原因包括判断力差、注意力分散、醉酒和疲劳。自动驾驶汽车使用人工智能等先进技术以及智能传感器和摄像头等工具来监控周围环境，比人类驾驶员更快地检测障碍物。因此，自动驾驶汽车大大减少了人为驾驶失误，从而减少了交通事故。

此外，自动驾驶汽车还配备了一种称为 ACAS(高级防撞系统)的技术，该系统结合使用 LiDAR、RADAR、摄像头等智能传感器来提前检测可能发生的碰撞，并通过控制速度和自动制动来避免碰撞。该系统旨在保持车辆与前方车辆之间的安全距离。

这两种做法大大降低了道路事故的发生频率和严重程度，提高了道路安全性。

提高机动性和可达性

自动驾驶汽车使身体有障碍和无法驾驶的老年人也能驾驶汽车。因此，机动性和可达性是自动驾驶汽车发展的另一个主要需求。

因年龄或身体残疾而无法驾驶的人可以从自动驾驶汽车中受益。自动驾驶汽车通过提供无需任何帮助的门到门交通设施，提高了他们在交通方面的机动性和独立性。因此，自动驾驶汽车允许这些人参与社会活动并获得医疗保健、购物等服务​​。

在没有公共交通设施的农村和不发达地区，自动驾驶汽车可以成为一种可靠且经济实惠的选择。在这些地区，可以使用共享自动驾驶汽车(如机器人出租车、自动驾驶出租车或公交车)提供定期或按需的交通服务。该设施可以解决交通不便地区在接受教育、工作、医疗保健等方面的障碍。

减少交通拥堵

当今，交通运输的最大问题之一是交通拥堵，这导致大量时间、燃料和生产力的浪费。自动驾驶汽车配备了智能传感器，使它们能够与其他车辆和交通控制基础设施进行通信，以优化道路上的交通流量。这使得通勤速度更快，并减少了交通拥堵问题。

自动驾驶汽车的设计也严格遵守交通规则，避免不必要的车道变换、不安全超车、超速等低效操作。这进一步有助于减少交通拥堵。

因此，自动驾驶汽车也得到了开发并部署到交通基础设施中，以减少交通拥堵。

环境可持续性

传统和驾驶员驾驶的车辆会产生排放和污染物，而且由于手动操作，它们的能源效率也有限。这是对自动驾驶汽车产生需求的另一个原因。

自动驾驶汽车的能源效率更高，减少了交通运输的碳足迹。这是可能的，因为自动驾驶汽车能够保持最佳速度，减少怠速时间，并提供平稳加速。与人力驾驶的车辆相比，所有这些活动都提高了能源效率。

一些自动驾驶汽车是电池驱动的电动汽车，因此与发动机驱动的汽车相比，它们提供了额外的环境效益。

自动驾驶汽车通过减少走走停停的交通状况，进一步减少了因交通拥堵造成的排放，而走走停停是城市污染的主要原因。

经济效益

自动驾驶汽车有助于消费者大幅节省成本。由于这些汽车优化了燃油消耗，因此降低了车主的燃油成本。此外，自动驾驶汽车提高了道路安全性，减少了事故发生的频率和严重程度。因此，它们还降低了各种成本，如保险费、维修费、医疗费等。

在货运和物流行业，自动驾驶汽车可以 24 小时不间断运行，而不像人类司机那样需要休息。这减少了运输时间并提高了交付速度。因此，它有助于建立具有成本效益的高速供应链。

实时交通管理

自动驾驶汽车能够实时收集和处理大量交通数据。因此，它们可以通过动态控制交通信号来帮助管理交通。自动驾驶汽车还可以确定到达目的地的最佳路线，并防止交通拥堵。

预测性维护

自动驾驶汽车还可以通过预测性维护减少因故障导致的停机时间。自动驾驶汽车使用先进的诊断系统和智能传感器来持续监测发动机健康状况、轮胎压力和其他重要部件。如果车辆存在任何可能导致严重问题的潜在问题，诊断系统会提前向车辆操作员发出警告。

结论

总之，自动驾驶汽车有助于减少运输行业的潜在问题，提高安全性和机动性。这些车辆还可以减少燃料消耗和对环境的影响。然而，在交通运输领域全面部署自动驾驶汽车需要面对多项技术、监管、道德和可靠性问题。

阅读下一章，以更好地了解使用自动驾驶汽车的优势。

自动驾驶汽车的优势

阅读本章，了解使用自动驾驶汽车的优势。自动驾驶汽车最显著的优势是改善驾驶体验和道路安全。让我们详细讨论更多优势。

自动驾驶汽车的优势

使用自动驾驶汽车(无人驾驶汽车)的主要优势或好处如下所述 −

提高道路安全性

大多数道路交通事故的主要原因是人为驾驶失误。这些失误主要是因为需要对车辆周围环境进行 360° 连续监控，这是一项繁琐的任务。

自动驾驶汽车采用智能传感器和摄像头设计，可连续执行此任务而不会感到疲劳。这些传感器和摄像头可以持续准确地检测障碍物、其他车辆和道路状况，这对人类驾驶员来说几乎是不可能的。

因此，自动驾驶汽车减轻了驾驶员持续监控周围环境的负担。此外，自动驾驶汽车的设计遵循交通规则，以避免潜在的交通风险。

所有这些做法都有助于减少道路交通事故、损害和伤害。因此，自动驾驶汽车提高了道路安全性。

提高交通运输的可靠性

自动驾驶汽车可以在极少甚至没有人工指令和干预的情况下运行。因此，这些车辆为那些由于衰老、身体残疾等原因无法驾驶的人提供了可靠的交通方式。通过提供可靠的出行方式，自动驾驶汽车使残疾人能够获得基本服务，例如社交活动、教育、医疗保健等。

改善道路交通管理

自动驾驶汽车采用车对万物技术与其他车辆以及道路基础设施进行通信。因此，这些车辆可以规划具有优化路线的行程。他们还可以调节速度，以避免导致道路和高速公路交通拥堵的问题。

自动驾驶汽车能够根据实时道路状况平稳地进行制动和加速。这种一致的驾驶模式有助于管理交通，减少道路拥堵。此外，它还提高了车辆的燃油效率。

减少碳排放和污染

自动驾驶汽车旨在提高燃油效率，从而减少碳排放并最大限度地减少环境污染。当这些车辆配备电动动力系统时，它们会变得更加环保。

降低运营和维护成本

由于自动驾驶汽车加速和制动平稳，因此减少了车辆运动部件的磨损。因此，自动驾驶汽车需要的维护更少，从而降低了维护成本。它还延长了车辆的使用寿命。

此外，自动驾驶汽车可以为行程规划优化路线，从而提高燃油效率，从而降低相关的运营成本。

提高生产力

完全自动驾驶汽车可以节省驾驶时间。因此，在这些车辆中，乘客可以专注于其他任务，如阅读、放松、办公等。这提高了人们的工作效率，从而提高了生活质量。

减少交通违规和相关成本

自动驾驶汽车的设计严格遵守交通规则，如不闯红灯、不超速等。通过避免所有这些交通规则违规行为，自动驾驶汽车可以减少罚款、事故、伤害等。这降低了这些不良活动所涉及的成本。

结论

上述优点共同使自动驾驶汽车成为移动和运输领域的一项变革性技术。总之，自动驾驶汽车可以帮助我们改善道路安全、效率和环境条件。

自动驾驶汽车可能带来的影响

随着自动驾驶汽车的不断发展和部署，汽车制造商和整个汽车行业面临着各种挑战和机遇，这些挑战和机遇正在重塑传统的汽车格局。

本章旨在强调自动驾驶汽车对汽车行业和汽车制造商可能带来的所有挑战和影响。

自动驾驶汽车对汽车制造商的影响

随着自动驾驶汽车技术的进步，以下影响和挑战正在影响汽车制造商和整个汽车行业−

改变商业模式和收入来源

传统上，汽车制造商专注于设计、制造和销售汽车。直接向消费​​者销售汽车是所有汽车制造商的主要收入来源之一。但随着自动驾驶汽车技术的发展，新的商业模式已经诞生，如共享机器人出租车、叫车服务、基于订阅的汽车服务等。所有这些商业模式都通过使用自动驾驶汽车创造了经常性收入模式。

总体而言，自动驾驶汽车正在实施移动即服务 (MaaS)。MaaS 还鼓励汽车制造商与科技公司或运输服务提供商建立合作伙伴关系。

新的竞争格局

自动驾驶汽车的发展吸引了科技公司和初创公司进入汽车行业。谷歌、苹果、特斯拉等科技公司正在大力投资自动驾驶汽车技术，为传统汽车制造商创造新的竞争格局。因此，传统汽车制造商面临着更加激烈的竞争环境，并试图将安全可靠的自动驾驶汽车推向市场。

车辆设计和架构修改

在自动驾驶汽车中，由于自动驾驶，对人为干预的需求被最小化。因此，自动驾驶汽车需要改变内饰设计，以提供更多的舒适度和功能，以提高生产力或娱乐性。

此外，自动驾驶汽车配备了各种先进的传感器和人工智能技术，因此汽车制造商必须在车辆设计和架构上进行必要的修改，以优化这些传感器的位置。这有助于确保可靠和安全的运行。

大数据管理

自动驾驶汽车使用传感器和人工智能技术，因此会产生大量数据。这些数据对于增强自动驾驶算法、提高道路安全性和优化道路交通流量至关重要。

监管机构和基础设施公司可以利用这些大数据来了解驾驶模式、交通流量，并可以创新改善道路基础设施的方法。

对汽车供应链和制造业的影响

自动驾驶汽车也会对供应链产生影响。汽车制造商需要与新的供应商合作，为自动驾驶汽车提供传感器、AI 处理器、摄像头等零部件。

此外，自动驾驶汽车技术需要与传统制造工艺不同的制造工艺。在自动驾驶汽车制造中，改进质量控制和测试程序对于确保自动驾驶汽车所需的可靠性和安全性非常重要。

监管和安全挑战

自动驾驶汽车还带来了复杂的监管和责任挑战。因此，政府和政策制定者必须共同努力，制定标准和法律框架，确保自动驾驶汽车安全部署到公共道路上。

汽车制造商还需要与政策制定者合作，制定监管标准，以管理安全的自动驾驶汽车操作、责任、安全测试、数据隐私和安全，同时促进创新。

结论

在本章中，我们解释了自动驾驶汽车对汽车制造商和汽车制造商的一些关键影响。自动驾驶汽车技术的进步正在通过改变汽车制造商的商业模式、车辆设计和合作伙伴关系来重塑汽车行业。让我们进入下一章，了解驾驶中的自主性水平。

驾驶中的自主性水平

自动驾驶汽车技术并不是一个未来的梦想；相反，它已经成为一个快速发展的现实。自动驾驶或无人驾驶技术正在彻底改变和改造交通运输行业。它提高了驾驶舒适度和道路安全性，并改变了我们与车辆互动的方式。

无人驾驶技术具有不同的自主性水平。根据自主性水平，车辆可分为六种不同的类别，从全手动到完全自动驾驶。这种驾驶自主性级别的分类是由美国汽车工程师学会 (SAE)完成的。

在本章中，我们将解释驾驶自主性的每个级别，并了解其技术、功能和当前使用状态。了解自动驾驶级别对于洞察自动驾驶汽车的未来非常重要。

什么是驾驶自主性级别?

车辆在无人干预的情况下自主执行驾驶功能的程度称为驾驶自主性级别。自主性级别基本上描述了人类驾驶员对车辆操作的控制参与程度。

自动驾驶级别可以从零自动化到完全自动化不等，具体取决于人类驾驶员对车辆的控制能力。这一概念主要用于阐明车辆在自动驾驶技术方面的能力和局限性。

驾驶的自主性级别

美国汽车工程师学会 (SAE) 根据其特点、能力和局限性定义了六个驾驶自主性级别。这里将详细解释这六个驾驶自主性级别 −

0 级 - 无驾驶自动化

SAE 0 级被称为无驾驶自动化。在 0 级自主性下，车辆完全手动，需要人类驾驶员执行所有驾驶任务并控制车辆。

但是，这些车辆配备了一些基本的安全和警告功能，如紧急制动和车道变换警告。这些功能只是协助人类驾驶员，但不提供车辆的任何驾驶自动化。我们今天在路上看到的大多数汽车和其他车辆都是 0 级自动驾驶汽车，完全由人类驾驶员控制。

1 级 - 驾驶员辅助

SAE 1 级被称为驾驶员辅助。在 1 级自动驾驶下，车辆能够通过转向或加速提供驾驶员辅助，但不能同时提供这两种功能。因此，在这些车辆中，驾驶员需要不断监督车辆的运行。

1 级车辆中最常用的技术包括自适应巡航控制 (ACC) 和车道保持辅助。ACC 负责保持车辆与前方车辆之间的恒定速度和安全距离。因此，具有巡航控制、停车助手等功能的汽车属于这一类。

2 级 - 部分驾驶自动化

SAE 2 级被称为部分驾驶自动化。2 级车辆能够在特定驾驶环境下同时提供转向和加速辅助。然而，重要的是，人类驾驶员必须持续监控周围环境，并随时准备在需要时接管。

2 级车辆使用高级驾驶辅助系统 (ADAS) 执行自动转向、速度控制和制动功能。目前可用的 2 级自动驾驶系统的一些常见示例包括特斯拉的自动驾驶仪、通用汽车的超级巡航等。

3 级 - 有条件驾驶自动化

SAE 3 级被称为有条件驾驶自动化。3 级车辆能够动态检测环境条件并据此做出决策。例如，这些车辆可以自动加速超越慢速行驶的车辆。然而，仍然需要人类驾驶员进行持续监督。如果自动驾驶系统无法执行该功能，驾驶员必须准备好接管控制。

此类别的车辆配备了先进的传感器和 AI(人工智能)技术。利用这些技术，3 级车辆可以在人类驾驶员的监督下进行交通导航和速度调整。配备 Traffic Jam Pilot 的奥迪 A8L 是 3 级自动驾驶汽车的常见示例。

4 级 - 高度驾驶自动化

SAE 4 级被称为高度驾驶自动化。在 4 级，车辆能够在指定的地理围栏区域内执行完全驾驶自动化。此外，这些车辆在正常条件和指定区域内不需要人类驾驶员。

在 4 级车辆中，最广泛使用的技术包括高清地图、强大的人工智能技术和冗余系统。所有这些技术共同使该类别的车辆无需任何人工干预即可安全运行。尽管如此，4 级车辆仍然无法在不受限制的环境中自主行驶。

4 级自动驾驶汽车的例子包括 Waymo 的无人驾驶出租车和 Navya 的自动驾驶班车。

5 级 - 完全驾驶自动化

SAE 5 级是完全驾驶自动化。在 5 级，车辆能够在任何条件下执行所有驾驶任务，无需任何人工干预。因此，5 级车辆被称为完全自动驾驶汽车。这些车辆没有方向盘、刹车踏板等人类驾驶员控制装置。

在这些车辆中，先进的人工智能技术和智能传感器套件用于提供对周围环境的准确可靠监控。这些车辆可以自主了解道路状况、交通流量、道路标志和信号。因此，5 级车辆可以称为完全无人驾驶汽车或自动驾驶汽车。

驾驶自主性级别总结

结论

总之，SAE 定义了总共六个驾驶自动驾驶级别。每个级别都有自己的特点和能力。今天，我们在路上看到的大多数车辆都属于 2 级驾驶自动驾驶类别，因为它们只为人类驾驶员提供辅助，而不是完全自动驾驶。

3 级车辆即将投入生产和商业化，但在许多国家/地区仍有待监管部门批准。4 级和 5 级车辆正处于开发和测试阶段。然而，随着技术的进步，预计在不久的将来就会实现完全自动驾驶。让我们进入下一章，了解自动驾驶汽车内部的技术。

自动驾驶汽车 - 技术

自动驾驶汽车或无人驾驶汽车使用各种先进技术来执行驾驶任务，无需任何人工干预或协助。因此，这些车辆完全依赖于各种技术，这些技术共同作用，在道路上执行控制、监控和决策功能。

在本章中，我们将讨论自动驾驶或无人驾驶汽车中使用的每种技术。

自动驾驶汽车内部的技术

以下是无人驾驶汽车自主运行背后的一些关键技术 −

高级传感器

传感器充当自动驾驶汽车的眼睛和耳朵。在自动驾驶汽车中，各种先进的传感器用于从周围环境收集数据。这些传感器可帮助车辆了解其周围元素，如其他车辆、障碍物、路标、行人等。

以下是自动驾驶汽车中主要使用的一些传感器类型 −

LiDAR

LiDAR 代表 光检测和测距。LiDAR 是一种基于激光的传感器技术，用于自动驾驶汽车创建周围环境的 3D 地图。该传感器允许车辆识别附近的物体并测量它们与车辆的距离。

LiDAR 以其高精度和深度感知而闻名，它在夜间或恶劣天气条件下检测物体非常有用。然而，它是一种非常昂贵的传感器技术，在大雨或降雪条件下无法正常工作。

RADAR

RADAR 代表 无线电检测和测距。它也是一种利用无线电波的传感器技术，用于自动驾驶汽车，以检测附近物体(如道路上的其他车辆)的位置和速度。

RADAR 技术最显著的优势在于它可以在大多数天气条件下正常工作，并且能够测量自动驾驶汽车周围环境中移动车辆的速度。

然而，由于分辨率有限，RADAR 可能无法检测到小物体。它在识别物体的特定形状方面也不太准确。

摄像头

摄像头用于自动驾驶汽车，让它们能够看到周围的环境。它们负责检测道路标志、交通信号灯、车道标记和其他道路基础设施组件。

摄像头能够提供周围环境的详细图像，而且比 LiDAR 和 RADAR 便宜。然而，它们在弱光、雨、雾和其他恶劣天气条件下无法正常工作。此外，还需要复杂的算法来准确解释摄像头捕获的视觉数据。

超声波传感器

超声波传感器通过发射声波工作，用于检测停车位等短距离和封闭范围内的物体。这些传感器用于自动驾驶汽车，执行自动停车等功能。这些传感器价格较低，但工作范围有限。

人工智能 (AI) 和机器学习

人工智能和机器学习充当自动驾驶汽车的大脑，执行决策、从行动中自我学习、理解周围环境等功能。

自动驾驶汽车使用基于人工智能的神经网络来处理和解释传感器捕获的数据。人工智能使自动驾驶汽车能够识别物体、做出预测和决策、规划和控制车辆的移动等。总的来说，人工智能和机器学习帮助自动驾驶汽车准确地做出实时决策。

然而，人工智能和机器学习是基于数据的技术，需要大量数据来做出决策和发布命令。

计算机视觉

计算机视觉也是人工智能的一部分，涉及图像和视频处理等任务。它用于自动驾驶汽车，处理摄像头的视觉数据以了解周围环境。

计算机视觉使自动驾驶汽车能够识别障碍物、车道标记以及交通标志和信号。它负责确保车辆准确行驶，即使在复杂的环境中也能提供安全的自动驾驶。

然而，这项技术需要先进的硬件和复杂的程序来处理意外事件和能见度低的条件。

GPS 和地图

自动驾驶汽车需要有关位置和路线的精确数据才能准确导航。这些数据由 GPS(全球定位系统)和高清地图提供。

GPS 是一种基于卫星的系统，集成到自动驾驶汽车中以确定其确切位置。它还与高清地图集成，以帮助车辆了解其位置并确定优化路线。然而，由于信号阻塞，GPS 系统在拥挤的城市地区或隧道中会变得不那么准确。

高清地图提供了道路和基础设施的详细布局，以及有关车道标记、交通信号和标志等的信息。地图对于规划优化路线和安全驾驶车辆至关重要。然而，快速的基础设施变化需要更新地图，这是一项具有挑战性且成本高昂的任务。

车对万物 (V2X) 通信

通信或连接是自动驾驶汽车中最重要的技术之一。它允许车辆与其他车辆、道路基础设施和服务器进行通信和交换数据和信息。

在自动驾驶汽车中，使用几种不同类型的通信，例如车对车通信、车对基础设施通信、与云服务器通信。

车对车 (V2V) 通信允许自动驾驶汽车与其他车辆共享速度、方向等信息。它负责在道路上提供安全导航。

车对基础设施 (V2I) 通信允许车辆与道路标志、交通信号等基础设施组件进行通信。这种通信可确保更好的交通管理并减少道路拥堵。然而，由于它需要对现有基础设施进行重大改造，因此实施起来非常具有挑战性且成本高昂。

云连接或与云服务器的通信使自动驾驶汽车能够访问地图、位置详细信息和交通更新。这种通信可确保车辆掌握最新信息。不过，这种通信容易受到网络故障和连接问题的影响，从而干扰车辆运行并影响道路安全。

路径规划系统

它是自动驾驶汽车的一个软件组件，有助于规划优化路线并提供安全导航的方向。该系统对于车辆平稳安全地自动驾驶至关重要。

运动控制系统

在自动驾驶汽车中，运动控制系统接收来自人工智能系统的输入，并相应地执行转向、加速、制动等操作。该系统负责提供精确控制，以确保车辆安全平稳运行。

边缘计算

自动驾驶汽车需要实时数据处理才能快速执行操作。边缘计算使它们能够做到这一点。该技术在自动驾驶汽车中实现了在本地处理数据的功能，而无需依赖云服务器。边缘计算在减少延迟方面发挥着重要作用，并使自动驾驶汽车的决策速度更快。

网络安全系统

自动驾驶汽车使用先进的连接、软件和数据，容易受到网络威胁。因此，这些车辆中使用了加密、防火墙、入侵检测系统等网络安全系统来保护它们免受各种网络威胁。这些系统对于保护车辆的敏感数据和黑客攻击至关重要。

结论

自动驾驶汽车是各种先进技术的有趣融合，这些技术使这些汽车能够观察、思考和采取行动，而无需任何人类驾驶员。这些技术中的每一种都在这些汽车的安全自动驾驶中发挥着重要作用。

自动驾驶汽车技术中的风险

自动驾驶汽车或无人驾驶汽车正在通过提高效率、安全性和便利性来彻底改变交通运输行业。然而，自动驾驶汽车技术也带来了新的风险，必须谨慎考虑和管理。自动驾驶汽车技术的主要风险与安全和网络安全有关。

在本章中，我们将了解与自动驾驶汽车技术相关的主要风险。

安全风险

自动驾驶汽车完全依赖于先进的技术、传感器、摄像头、雷达和人工智能来实现自动驾驶。这些部件中的任何一个发生故障都可能导致危险情况，例如无法检测到障碍物、道路标志、交通信号、行人等。这种情况可能带来严重的安全风险。

以下是与自动驾驶汽车相关的一些安全风险示例 −

• 传感器故障 −自动驾驶汽车使用各种先进的传感器，如激光雷达、雷达、摄像头等来监控和了解周围环境。如果这些传感器中的任何一个发生故障或失灵，那么车辆可能无法识别特定物体，并可能做出错误的决定。
• 意外的自动驾驶功能 − 有时，如果驾驶员没有准备好接管控制，自动驾驶汽车可能会执行意外的自动驾驶功能，这可能会导致危险情况。
• 交通模式的误解 − 自动驾驶汽车使用交通模式识别来安全地在道路上导航车辆并做出驾驶决策。但它们有时会由于基础设施的临时变化而误解交通模式，并可能带来安全风险。

可以通过以下方式将自动驾驶汽车的所有这些安全风险降至最低: −

• 持续测试和升级自动驾驶算法。
• 实施严格的安全标准。
• 开发故障安全系统，以便在发生错误时安全停止自动驾驶汽车。

网络安全威胁的风险

自动驾驶汽车连接到通信网络、其他车辆、云服务器和基础设施组件。此外，这些车辆使用大量数据进行自动驾驶。这些数据和连接使自动驾驶汽车容易受到网络威胁和黑客攻击。网络犯罪分子可能会试图入侵这些车辆以获取其控件和数据。

下面解释了与自动驾驶汽车相关的一些潜在网络安全风险 −

• 劫持 − 黑客可以尝试访问和控制自动驾驶汽车的关键系统。它们可能会进行不安全的制动、加速和转向，使乘客和其他车辆或道路上的行人面临严重风险。
• 敏感数据盗窃 − 自动驾驶汽车收集和存储敏感数据，如位置历史、用户偏好、驾驶习惯、交通规则等。网络犯罪分子可以窃取这些数据并将其用于各种目的，如身份盗窃、计划非法活动、跟踪个人等。
• 车对万物通信中断 − 众所周知，车对万物通信是自动驾驶汽车安全可靠运行的支柱。它涉及自动驾驶汽车与其他车辆、云服务器和基础设施组件的通信。网络犯罪分子可以破坏这种通信和连接，从而导致道路混乱，并可能导致不安全的驾驶行为和严重事故。

我们可以遵循以下做法来保护自动驾驶汽车免受网络安全威胁−

• 实施多层安全措施，如加密、身份验证等。
• 定期更新软件。
• 开发有弹性的网络安全系统以应对潜在风险。

辐射暴露风险

自动驾驶汽车使用大量传感器和其他电子设备，所有这些组件都会发出大量电磁辐射以进行彼此通信和连接。然而，电磁辐射在低于一定水平时被认为是安全的，但长时间暴露在电磁辐射中会对乘客造成许多健康问题。

以下是与自动驾驶汽车相关的一些常见健康风险 −

• 头痛和偏头痛 − 长时间暴露在自动驾驶汽车发出的电磁辐射中会导致某些人头痛和偏头痛。
• 睡眠障碍 − 长时间暴露在电磁辐射中也会影响睡眠周期并可能导致失眠。
• 长期影响 − 根据一些研究，长时间暴露在电磁辐射中会导致焦虑、疲劳、认知障碍等问题。

自动驾驶汽车制造商可以尝试通过遵循这些做法来最大限度地减少辐射暴露 −

• 引入屏蔽技术
• 监管电磁辐射源
• 传播辐射暴露风险意识
• 采用安全的车辆设计
• 投资研究和测试辐射对健康的长期影响等。

电池故障风险

自动驾驶汽车依靠可充电电池来接收电力。大多数自动驾驶汽车使用锂离子电池，由于技术成熟，这种电池非常强大且可靠。但是，如果这些电池因任何原因损坏，它们就会变得不稳定。这些电池还面临热失控的风险，这是一种不良情况，电池会因过热而开始释放无法控制的能量。此类电池故障可能导致车辆起火和爆炸。

此处列出了与自动驾驶汽车相关的一些关键电池相关风险 −

• 火灾和爆炸危险 − 损坏的电池容易着火，控制起来非常困难，并且可能引起爆炸。这些电池爆炸还会使破碎的部件以高速从车辆中飞出，从而伤害附近的人。
• 有毒气体排放 −过热的锂离子电池会释放一氧化碳、氟化氢等有毒气体。这些气体会对乘坐自动驾驶汽车的乘客造成严重的健康问题。

以下是汽车制造商可以遵循的一些做法，以解决自动驾驶汽车中与电池相关的风险−

• 准备安全的电池设计
• 提供适当的冷却系统以降低热失控的风险
• 使用防火材料制造电池等。

硬件故障风险

在自动驾驶汽车中，风险有时是由于制动系统、转向控制、雷达、激光雷达等硬件组件故障而造成的。这些故障使车辆无法导航和响应周围环境和障碍物。它们可能导致与其他车辆相撞和发生事故。

为了降低硬件故障风险，车辆必须配备坚固的硬件组件并定期进行维护检查。实时诊断工具等系统也可以集成到自动驾驶汽车中，以便在实际故障之前检测和响应硬件相关问题。

道德指导风险

自动驾驶汽车依靠人工智能进行决策。这就产生了一个问题，即在需要人类判断的情况下，车辆如何做出正确的决定以确保公共安全和公平。

例如，考虑一种不可避免的道路事故情况。现在，在这种情况下，自动驾驶汽车将如何决定首先保护乘客还是其他道路使用者。

结论

总之，自动驾驶汽车必须经过精心设计，以避免所有这些风险和问题，使自动驾驶更安全并符合监管标准。让我们进入下一章，了解自动驾驶汽车的关键应用。

自动驾驶汽车 - 应用

自动驾驶汽车或无人驾驶汽车在各个行业中发挥着至关重要的作用，它们无需任何人工干预即可行驶。如今，自动驾驶汽车正在使用先进的传感器技术、人工智能和连接技术。这些技术使自动驾驶汽车成为从城市交通到采矿等多个行业的宝贵资源。

阅读本章以了解自动驾驶汽车的应用，并了解它们如何改变不同的行业，提高交通运输的效率和安全性。

交通领域的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车在交通领域取得了重大发展，尤其是在城市地区。这些车辆最大限度地减少了驾驶中的人为错误，并提高了道路安全性。自动驾驶汽车正在减少驾驶的不确定性，从而减少事故的发生。

随着客户对更安全、更快捷、更高效的出行选择的需求不断增加，许多出行公司正在升级现有车辆并设计新的自动驾驶汽车，如可在城市环境中有效运行的自动驾驶汽车和公共汽车。

智慧城市中的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车还被用于智慧城市，以实现公共交通、垃圾收集、应急响应等各种服务的自动化。

在智慧城市中，自动驾驶汽车通过减少道路交通拥堵、提高道路安全、提供更好的交通管理、提高运营效率等发挥着至关重要的作用。所有这些活动对于更好的城市规划都至关重要。

物流中的自动驾驶汽车

在物流行业，存在劳动力短缺、燃料成本高、运营效率低下等挑战。

自动驾驶汽车，如人行道配送系统、公路货车和自动驾驶卡车有助于减少所有这些问题。因此，自动驾驶汽车为公司提供了多种好处，例如供应链自动化、最小化排放、增加车道容量、降低维护成本等。

制造业中的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车也在改善制造业的运营。它们提供自动化物料处理和运输等设施，从而简化工作流程。

在制造业中，自动驾驶汽车还参与了起重、装载和运输材料等自动化任务，这使制造商能够扩大运营规模，满足市场需求并减轻供应链负担。

医疗保健中的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车还通过提供增强的应急响应和移动医疗设施重塑了医疗保健行业。

自动驾驶汽车帮助患者和残疾人到达医院并获得医疗服务。这些车辆还使医疗保健提供者能够有效地提供医疗援助。

农业中的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车还通过使用物联网和运营技术系统来自动执行耕作、收割和运输材料等耗时且费力的任务，从而推动农业产业的发展。这些车辆正在降低所涉及的劳动力成本并提高生产率。

航空航天中的自动驾驶汽车

在航空航天工业中，自动驾驶汽车技术使航空旅行更加安全高效。这种车辆技术提高了长途飞行的安全性并降低了相关风险。它还降低了运营成本并提高了客户满意度。

建筑业中的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车还通过替代危险环境中的人力并自动执行推土、拖运、搬运重物等任务来改变建筑业。这些车辆正在创造安全的工作环境，提高燃油效率并减少排放。

采矿业中的自动驾驶汽车

自动驾驶汽车也被用于采矿业，以实现连续生产，减少错误，提高效率，增强安全性并降低运营成本。

结论

这就是自动驾驶汽车在各个行业中的应用。自动驾驶汽车提高了生产力、安全性和效率，同时降低了成本。自动驾驶汽车的使用正在重塑移动和运输行业，并使其可持续发展。

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