《无人驾驶汽车》PPT课件.ppt

无人驾驶,昳,引言,2014年12月5日,人民网的记者刘墨发表一篇篇名为不用怀疑，中国的无人驾驶时代已经到来的文章，这篇文章在结尾非常有力地说道：2015年将迎来属于中国人自己的无人驾驶时代！,引言,无人驾驶原来只出现在科幻电影和小说当中，后来随着科技水平的提高，在智能交通系统的迅猛发展的大背景下，无人驾驶技术应运而生，不再只是电影中的特效。今天，我将要展示的是无人驾驶技术的,引言,发展,分类,工作原理及关键技术,利弊分析,应用,无人驾驶技术的发展,从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，目前在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。我国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年，首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功，该车有望于两年之内率先在上海世纪公园进行示范运营，并在2010年世博会上一展身手。到时游客只需在公园的入口处按下一个按钮，一辆没有司机的四座敞篷汽车就会从远处开过来缓缓停下，然后搭载着乘客前往他们想去的景点。,我国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2011年7月14日红旗HQ3首次完成了从京珠高速公路长沙杨梓冲收费站出发，历时3小时22分钟到达武汉，全程286公里的高速无人驾驶实验，实验中，无人车自主超车67次，途遇复杂天气，部分路段有雾，在咸宁还遭逢降雨。创造了我国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录，标志着我国无人车在复杂环境识别、智能行为决策和控制等方面实现了新的技术突破，达到世界先进水平。,无人驾驶技术的发展,China,英国研制的无人驾驶汽车有4个座位，形状似气泡，看起来就像一艘外星人飞船,这种汽车依靠电池产生动力，而且乘客可以通过触摸屏来选择他们的目的地。它们的时速可达40千米，而且会自动沿着其狭长的道路系统行使。一旦乘客选择好了目的地，控制系统会记录下要求，并向舱车发送一条信息。随后舱车会遵循一条电子传感路径前进。在旅程期间，如果需要的话，乘客可以按下一个按钮和控制人员通话。,无人驾驶技术的发展,法国INRIA公司花费十年心血研制出“赛卡博”(Cycab)无人驾驶汽车，外形看起来像未来的高尔夫球车。该车使用类似于给巡航导弹制导的全球定位技术，通过触摸屏设定路线，“赛卡博”就能把你带到想要去的地方了。只不过给“赛卡博”带路的全球定位系统要比普通的全球定位系统功能强大许多。普通GPS系统的精度只能达到几米，而“赛卡博”却装备了名为“实时运动GPS”的特殊GPS系统，其精良高达1厘米。这款无人驾驶汽车装有充当“眼睛”的激光传感器能够避开前进道路上的障碍物，还装有双镜头的摄像头，来按照路标行驶，人们甚至可以通过手机控制驾驶汽车，每一辆无人驾驶汽车都能通过互联网来进行通信，这意味着这种无人驾驶汽车之间能够做到信息共享，这样多辆无人驾驶汽车能够组成车队，以很小的间隔顺序行驶。该车也能通过交通网络获取实对交通信息，防止交通阻塞的发生在行驶过程中，该车还会自动发出警告，提醒过往行人注意。,无人驾驶技术的发展,在德国汉堡一家公司应用先进的激光传感技术把无人驾驶汽车变成了现实：这辆无人驾驶智能汽车名为“路克斯”(Lux)，由普通轿车改装而成，可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶。这归功于车内安装的无人驾驶设备，包括激光摄像机、全球定位仪和智能计算机。在行驶过程中，车内安装的全球定位仪将随时获取汽车所在准确方位。隐藏在前灯和尾灯附近的激光摄像机随时探测汽车周围180米内的道路状况，并通过全球定位仪路面导航系统构建三维道路模型。此外，它还能识别各种交通标志，保证汽车在遵守交通规则的前提下安全行驶。安装在汽车后备箱内的计算机将汇总、分析两组数据，并根据结果向汽车传达相应的行驶命令。激光扫描器能够探测路标并提醒是否有车离开车道。在激光扫描器的帮助下，无人汽车便可以实现自行驾驶：如果前方突然出现汽车，它会自动刹车：如果路面畅通无阻，它会选择加速；如果有行人进入车道，它也能紧急刹车。此外，它也会自行绕过停靠的其他车辆。,无人驾驶技术的发展,该项目是塞巴斯蒂安-特龙（Sebastian Thrun）的智慧结晶，这位43岁的斯坦福大学人工智能实验室的主任是谷歌工程师和谷歌街景地图服务的创造者之一。2005年，他领导一个由斯坦福学生和教师组成的团队设计出了斯坦利机器人汽车，该车在由美国国防部高级研究计划局（DARPA）举办的第二届“挑战”（Grand Challenge）大赛中夺冠，该车在沙漠中行驶超过132英里（212.43公里），因此赢得了由五角大楼颁发的200万美元奖金。而且，这一支由15位工程师组成的团队继续投身于此项目。另外，谷歌聘请了至少12人，并且这些人均没有不良驾驶记录，这部分员工坐在主驾座上以观察汽车行驶状况，他们每小时的薪酬为15美元或者更多。谷歌在此项目中使用了六辆普锐斯和一辆奥迪TT。目前谷歌无人驾驶汽车已经行驶超过30万英里。技术人员表示：谷歌无人驾驶汽车通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来“看到”其他车辆，并使用详细的地图（我们通过手动驾驶车辆收集而来）来进行导航。我们的手动驾驶车辆收集来的信息是如此巨大，我们必须将这些信息进行处理转换，谷歌数据中心将这一切变成了可能，它的数据处理能力是如些强大。目前所面临的难题是自动驾驶汽车和人驾驶的汽车如何共处而不引起交通事故的问题。,美国Google版,无人驾驶技术的发展,2014年5月28日谷歌发布了一款自己设计的无人驾驶汽车。它能载人到处跑，还没个方向盘。这就是谷歌联合创始人谢尔盖布林领导的创新小组Google X的最新项目。,无人驾驶技术的发展,上海举办的2015 CESASIA上，无人驾驶技术可谓出尽了风头，而且这一技术已经成为各大车企最热衷的事情之一，沃尔沃的Drive Me自动驾驶项目、BBA、福特、丰田等车企也推出了自己的无人驾驶技术,无人驾驶技术的发展,无人驾驶汽车的分类,控制方式,有线控制型,感应控制型,自主控制型,遥控型,有线控制型：结构简单，造价低。但汽车行驶半径和距离均较小受拖缆线的限制使用场合有诸多局限和不便。感应控制型：汽车通过接收埋设在路面下或道路旁的辐射信息(如微波)，经识别、判断、控制并引导汽车有序行驶。自主控制型：借助车载雷达及计算机、控制系统主动导引汽车，避开行人及前方车辆沿正确线路安全行驶。遥控型：通过无线电遥控系统对远距离运行的汽车发送指令，以进行实时控制。遥控对象可以是单车或多车。,无人驾驶汽车的分类,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,车顶上的扫描器发射64束激光射线，然后激光碰到车辆周围的物体，又反射回来，这样就计算出了物体的距离。另一套在底部的系统测量出车辆在三个方向上的加速度、角速度等数据，然后再结合GPS数据计算出车辆的位置，所有这些数据与车载摄像机捕获的图像一起输入计算机，软件以极高的速度处理这些数据。这样，系统就可以非常迅速的作出判断。,工作原理,关健技术-Key technology 环境感知技术（Environment Perception）路径规划技术（Path Plan）导航控制技术（Navigation Control）避障防撞技术（Obstacle Detection&Avoidance）信息通讯技术（Information Communication）乘员安保技术（Passenger Safety）人机交互技术（Human-machine Communication）状态监测技术（Condition Monitoring）调度管理技术（Accommodating&Management）,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,效果图,1,2,6,3,5,1、雷达 Radar 无人驾驶汽车装载了4个标准自动高敏感度的雷达，其中三个在前面，另一个在后面保险杠上，它可以用来跟踪附近的物体。帮助驾驶者定位与其他事物的距离。当它在汽车的盲点内检测到物体时便会发出警报，车辆随之改变航向。,无人驾驶系统描绘出的3D地形图,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,2、车道保持系统 Lane-keeping 在挡风玻璃上装载的摄像头可以通过分析路面和边界线的差别来识别车道标记。如果汽车不小心离开了车道，方向盘会轻微震动来提醒驾驶者。,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,3、激光测距系统 LIDAR 谷歌采用了Velodyne公司的车顶激光测距系统。扫描器发射64束覆盖汽车周围360角内的区域距离可以精确到2cm以内的激光射线，然后激光碰到车辆周围的物体，又反射回来，这样就计算出了物体的距离。另一套在底部的系统测量出车辆在三个方向上的加速度、角速度等数据，然后再结合GPS数据计算出车辆的位置，所有这些数据与车载摄像机捕获的图像一起输入计算机，软件以极高的速度处理这些数据。这样，系统就可以非常迅速的作出判断。,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,4、红外摄像头 Infrared Camera 无人驾驶汽车的夜视辅助功能使用了两个前灯来发送不可见且不可反射的红外光线到前方的路面。而挡风玻璃上装载的摄像头则用来检测红外标记，并且在仪表盘的显示器上呈现被照亮的图像（其中危险因素会被突出）,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,5、立体视觉 Stereo Vision在无人汽车前挡风玻璃上装载了两个摄像头将会实时生成前方路面的3D图像，检测诸如行人之类的潜在危险，并且预测他们的行动。,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,6、全球定位系统GPS 一个自动驾驶员需要知道他正在去哪儿。谷歌使用Applanix公司的定位系统，以及他们自己的研制开发Google Map和GPS 技术。,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,7、车轮角度编码器 Wheel Encoder轮载传感器可以在Google汽车穿梭于车流中时测量它的速度。进而自动调节汽车的行驶速度。帮助汽车在地图上找到准确的位置。,无人驾驶汽车工作原理及关键技术,你能否想到它谷内饰采用两座布局，没有传统刹车踏板、油门踏板，甚至是方向盘该车拥有的仅是启动和停止两个功能按键，而车辆行驶、道路选择等均有车载电脑解决。谷歌无人驾驶原型车采用两套行驶系统（每套行驶系统包括一个驱动系统和一个制动系统），谷歌称这两套系统为容错架构。当车辆其中一套行驶系统发生故障时，另一套系统便会启动，以保证乘客的安全。此外，谷歌表示，为保证乘客的安全性，谷歌无人驾驶原型车的前保险杠采用了压缩泡沫支撑，前挡风玻璃采用了柔性材料打造。此外，该车的最大时速被限制在40km/h。,谷歌驾驶车的里里外外,1.改装车谷歌在旧金山湾区测试无人驾驶汽车已经有几年时间，已累计录得超过70万英里的行程，期间没有发生过重大意外事故。谷歌的车队使用的是这些经过改造的雷克萨RX 450h SUV，它还使用丰田普锐斯。,谷歌驾驶车的里里外外,2.LIDAR技术谷歌的无人驾驶汽车利用光探测和测距（LiDAR）技术来观察周围的情况。该系统安装于车顶的正中间，会不断旋转评估周遭环境。不过该系统的造价可不便宜。两年前，谷歌称其费用高达每辆汽车7万美元。谷歌预计，到那些汽车针对大众市场进行开发的时候，该成本会出现下降。,谷歌驾驶车的里里外外,3.“self-driving car”提示 除了车顶的LiDAR传感器外，谷歌的无人驾驶汽车跟其它的汽车并没什么两样。谷歌在汽车的每一侧都标上“self-driving car”（无人驾驶汽车）警示，以提醒旁边或者后面的汽车注意与之保持距离。,谷歌驾驶车的里里外外,4.logo位置的雷达装置 该汽车的前面并没有大大的雷克萨斯标志，取而代之的是一个能够检测前方物体及其行驶速度的雷达装置。该装置连通主系统，能够告知汽车应该加速还是减速。,谷歌驾驶车的里里外外,5.内部看似普通 除非你是仔细观察，否则谷歌无人驾驶汽车内部看起来并没什么不寻常之处。摄像头和传感器都是安装在挡风玻璃上方，而控制台则跟其它的汽车并没什么不同。,谷歌驾驶车的里里外外,6.大大的红按钮 汽车内部倒是有一大差异：这一大大的红按钮。按下它，汽车就会回到正常的人工驾驶模式。就把它看作是一个很大的电源按钮吧，只不过它是驱动汽车无人驾驶的计算机的电源按钮。,谷歌驾驶车的里里外外,7.车内摄像机 车内后视镜旁边的摄像机用于捕捉汽车前方的情况，属于该无人驾驶汽车整个复杂系统的一部分。该系统还包括一个方向传感器，上述的LiDAR扫描器，一个位置传感器，以及一个负责处理数据为汽车提供行驶指示的车载处理器。,谷歌驾驶车的里里外外,无人驾驶汽车的利弊,在解决城市交通问题上，无人驾驶汽车因不用司机而成本更低，此外无人驾驶汽车可和城市交通指挥中心联网，选择最好的路线，有效避免塞车，提高了运输效率，极大的缓解交通压力。防止交通意外，使出行更安全（因为去除了人为失误因素），给人们更多空闲时间，而且这些汽车采用电力驱动，更加环保，通过减少汽车的使用从根本上减少碳排放量。从而有效的减少环境污染。通过无人驾驶系统，所有自动驾驶汽车的数据就可以通过无线方式共享，网络系统就可以通过每辆车的周边的路况对全部车辆进行调节，从而预测车流量，合理安排车辆的路线。纵观无人驾驶技术的发展，它已在特定场合得到了很多应用，比如较好的战场环境、排爆地点、轨道驾驶环境、封闭的运输地段等 针对目前中国交通事故的多发率、汽车保有量的持续增长，中国高人口密度的现状，无人汽车对中国更具意义，它可以适应更窄的街道、取消红绿灯和路灯以及降低能源消耗，为政府节省万亿元的开支。,ADVANTAGES,无人驾驶汽车的利弊,DISADVANTAGES,（1）技术难度 由于把驾驶权完全交给机器，这就涉及到人工智能和机器学习的领域，机器如何模拟人类的道德和情感认知，并以此为标准来指导自己行为等问题。举例来说，无人驾驶汽车在面对不可避免的事故时，是以自己车上乘客的安危为重，还是以车外行人的安危为重？如果一辆无人驾驶汽车载着乘客行到红绿灯前，刹车突然失灵，汽车是选择急转方向避让前方行人，还是不避让以保证车上乘客安全？面对意外状况，人类做出判断可能是很自然的一个过程，但对于机器来说则并非易事。在算法层面如何划分优先级，如何考虑不同的情况，其涉及的因素所需要的计算量都大大超出了现行计算机的计算能力。而且这方面的标准和研究还处于初始阶段，并没有公认可行的人工智能道德和情感指导纲要。所以无人汽车要真正普及，人工智能是一道绕不开的坎。,无人驾驶汽车的利弊,（2）法律以及相关规章的完善 无人汽车领域，法律的制定进度远远落后于技术发展的速度，法律层面的制定可能需要相当长的过程。包括事故责任方如何划定，是由汽车制造商，还是无人驾驶系统软件商，或者是车上乘客承担责任？可能还有更多细节问题，比如喝了酒的人“开”无人驾驶汽车，算不算“酒驾”？目前无人驾驶汽车面临的最大法律问题在于能否获得生产许可。目前并无统一的测试与评估标准来证实无人驾驶汽车的安全性，谷歌自己的无人驾驶汽车出现事故后，也只能一直用同一套说辞来“力证”自己是安全的。目前为止，美国仅有4个州通过了允许自动驾驶汽车上路的法律，也有不少州在立法上受到阻碍。总体而言，法律上仍未通过的州占了多数。尽管有专项研究，相关标准也在推进，但涉及民事伤害、个人隐私等方方面面的问题，国外也没有明确的规定。（3）社会公众的认同相比于技术和法律，社会公众的心理认同可能是无人汽车更加需要面对的问题。大家可以想象一下，坐在一辆方向盘自己会动，或者压根就没有方向盘，而整个车自己会到处跑的场景，即使知道这是安全的，恐怕多少都有点坐立难安。,无人驾驶汽车的应用,无人驾驶出租车在德国，目前人们也可用自己的手机来打“无人的士”，科研人员推出命名为“德国制造”的无人驾驶汽车，乘客们只需利用iPad等智能手机向MIG打电话，MIG就可通过全球定位系统锁定乘客的方位并且带其到目的地。,无人驾驶探险车金字塔考古之所以引起世界普遍关注，其中还因为使用了一辆被称作“金字塔漫游者”的无人驾驶探险车。它形状大小如同一辆玩具火车，却成了这次考古行动的主角。这个代号为“金字塔漫游者”的无人驾驶探险车长30厘米，宽l2厘米，高11-28厘米。它能克服地面障碍，缓慢地进入地势较低的南侧通道。它装备精良，具有多种探测手段，包括高清晰度探头、探地雷达、厚度测距仪和高精度的传感设备等。,无人驾驶汽车的应用,无人驾驶月球车无人驾驶月球车属高科技产物是用于在月球表面行驶，并对月球考察和收集分析样品的专用车辆。无人驾驶月球车由轮式底盘和仪器舱组成，用太阳能电池和蓄电池联合供电。这类月球车的行驶是靠地面遥控指令。1970年11月17日，苏联发射的“月球”17号探测器把世界上第一台无人驾驶的月球车“月球车”1号送上月球。此车约重1.8吨，在月面上行驶了10.5公里，考察了8万平方米的月面。此后苏联送上月球的“月球车”2号行驶了37公里，并向地球发回了88幅月面全景图。,无人驾驶汽车的应用,无人驾驶车是如此的诱人以至于它看上去像是幻想。但是不能否认，无人驾驶车离我们的生活越来越近。汽车公司和相关行业，应该尽早对无人驾驶车市场进行分析和测试并随时准备进入这一领域。当谷歌或者其他冒险家纷纷把无人驾驶车视为宝物且随时准备掘第一桶金时，任何一家汽车企业都不应该当一个旁观者。当年IBM将PC操作系统让给微软、将X86处理器分给Intel都让蓝色巨人追悔莫及，因为后来事实证明，IBM把未来引领潮流的“杀手级应用”拱手让人了，当然微软放任苹果和谷歌统治移动操作平台也是一种失先机的表现。可以预见的是，大型汽车企业会率先进入无人驾驶领域，充当该领域的开拓者。哥伦比亚大学地球研究所的那份商业计划的部分研究费用正是由通用汽车和沃尔沃汽车公司赞助的。无人驾驶技术最后会发展到哪步，让我们拭目以待。,无人驾驶汽车，on the way,