自动驾驶汽车教程

自动驾驶汽车是指无需任何人工干预即可执行所有驾驶相关任务的汽车。这些汽车也被称为无人驾驶汽车、机器人汽车或无人驾驶汽车。一些常见的自动驾驶汽车包括特斯拉 Model S、奥迪 A8、通用凯迪拉克 CT6 等。

自动驾驶汽车正在改变和革新汽车和运输行业。这些汽车可以使用各种传感器、摄像头和实时数据处理系统独立感知导航任务。使用这些组件，自动驾驶汽车可以了解道路状况、做出驾驶决策并执行安全导航任务，将车辆从一个位置移动到另一个位置。

本教程旨在解释自动驾驶汽车的基本概念及其潜在问题和应用领域。

什么是自动驾驶汽车?

自动驾驶汽车是现代汽车，也称为无人驾驶汽车。这些车辆的设计融合了多种技术，使其能够访问道路状况的实时数据，无需人工干预即可导航和操作。

自动驾驶汽车使用先进的控制和监控系统、人工智能 (AI) 和先进的计算技术来捕捉周围环境、做出驾驶决策并控制车辆的操作和移动。

自动驾驶汽车的关键部件

以下是自动驾驶汽车的关键部件及其功能 −

• 传感器 − 这些是用于实时捕获周围状况数据的设备。它们包括摄像头、雷达、激光雷达、GPS、声纳、IMU 等。这些组件充当自动驾驶汽车的眼睛和耳朵。
• 感知系统 − 该系统负责处理传感器收集的原始数据，以识别和跟踪周围区域的物体。该系统可以识别其他车辆、车道标记和道路标志。
• 规划系统 − 该系统用于根据感知系统的数据决定车辆的行为。该系统对于确保车辆正确安全地行驶至关重要。
• 控制系统 − 该系统包括对转向、刹车、发动机、速度、加速度等部件的控制。控制系统的主要功能是执行规划系统决定的操作。

下图描绘了典型的自动驾驶汽车或无人驾驶汽车的框图 −

自动驾驶汽车技术的历史

下表重点介绍了自动驾驶汽车技术领域的一些关键历史发展 −

自动驾驶汽车的自动化水平

下表简要介绍了自动驾驶汽车或无人驾驶汽车中使用的自动化水平 −

人工智能在自动驾驶汽车中的作用

人工智能 (AI)在自动驾驶汽车的开发和运行中发挥着重要作用。人工智能使自动驾驶汽车能够理解和解读周围环境，从而做出驾驶决策并安全导航，而无需任何驾驶员干预。

自动驾驶汽车中的人工智能主要负责解读来自摄像头、雷达、激光雷达、GPS 等传感器的原始数据，并为规划系统生成指令，以做出安全驾驶决策。

自动驾驶汽车——主要挑战

我们在此列出了与自动驾驶汽车的开发、运行和使用相关的一些主要挑战 −

• 需要复杂的软件和地图系统，以便提供详细的路况以实现安全导航。
• 开发可靠的自动驾驶汽车技术需要高成本。
• 消费者也存在信任问题，限制了采用。
• 关于自动驾驶汽车事故的法律规定不明确。
• 自动驾驶汽车使用的计算技术容易受到黑客攻击、数据盗窃、和其他隐私问题。
• 自动驾驶汽车将影响数百万专业司机的就业。
• 道路基础设施也会给自动驾驶汽车的运行带来问题。

自动驾驶汽车术语

下面给出了一些与自动驾驶汽车相关的重要术语及其定义 −

• ADAS − ADAS 代表高级驾驶辅助系统。它是一种车辆技术，可以执行车道保持辅助、紧急情况下自动刹车、巡航控制等功能，使驾驶更安全。
• LiDAR − LiDAR 代表光检测和测距。它是一种传感器技术，其中激光用于创建车辆周围环境的 3D 地图并识别障碍物。
• 自主级别 −这些是自动驾驶汽车使用的自动化级别，由 SAE(汽车工程师协会)定义。这些级别范围从 0 级(无自动化)到 5 级(全自动化)。
• 感知系统 − 该系统用于自动驾驶汽车，以处理传感器数据并解释周围情况。
• Robotaxi − 它是一种自动驾驶汽车，旨在在特定地理区域提供无人驾驶客运商业服务。
• 极端情况 − 在自动驾驶汽车中，极端情况被定义为不常见的驾驶情况，例如需要高级决策才能安全导航的异常交通情况。
• 自动送货车 − 这些是专门为无需驾驶员干预即可运输货物而设计的自动驾驶汽车。

本教程概述

在本自动驾驶汽车教程中，您将了解以下内容 −

• 自动驾驶汽车简介 − 在本章中，您将了解自动驾驶汽车技术的定义以及无人驾驶汽车无需人工干预即可运行。
• 自动驾驶汽车的类型 − 本章将介绍不同类型的自动驾驶汽车及其所使用的技术。
• 对自动驾驶汽车的需求 − 在本章中，您将了解这些汽车可以解决的问题。
• 自动驾驶汽车的优势 − 在本教程的这一章中，您将探索自动驾驶汽车的主要优势，例如增强的驾驶辅助、更好的交通控制、减少事故等等。
• 对汽车制造商的影响 − 本章将重点介绍自动驾驶汽车给汽车制造商带来的所有主要挑战和机遇。
• 驾驶的自主性水平 −本章将详细介绍 SAE 定义的六个自动驾驶级别。
• 自动驾驶汽车内部的技术 − 本教程的这一章将介绍支持自动驾驶汽车的各种技术和组件。
• 自动驾驶汽车中的风险 − 在本章中，您将探索与自动驾驶汽车相关的潜在风险和挑战。
• 自动驾驶汽车的应用 −本章将向您解释自动驾驶汽车的实际应用和主要用途。

谁应该学习自动驾驶汽车技术?

本自动驾驶汽车教程可作为初学者的入门资源，他们希望在自动驾驶汽车领域发展自己的事业，也可以作为执业工程师的参考。

本教程对以下类型的读者非常有帮助 −

• 对机器人汽车或自动驾驶汽车感兴趣的任何人。
• 任何想将自己的职业转向自动驾驶汽车和自动驾驶汽车领域的人。
• 对人工智能和汽车领域先进和尖端技术感兴趣的企业家。

学习自动驾驶汽车的先决条件技术

本自动驾驶汽车教程是针对初学者编写的，适用于没有汽车技术或机电一体化背景的人士。

但是，对传统车辆、传感器、发动机、人工智能、决策算法、GPS、基本编程技能等概念的基本了解将有助于轻松掌握本教程中解释的概念。

自动驾驶汽车常见问题解答

在本节中，我们收集了一些关于自动驾驶汽车的最常见问题 (FAQ)，并附上答案。