自动驾驶汽车感知系统关键技术综述

汽车电器２０１６年第１２期

自动驾驶汽车感知系统关键技术综述

王艺帆

（公安部道路交通安全研究中心，北京

100062）

摘要：提出自动驾驶系统由感知、控制、执行三部分组成的系统框架，重点介绍感知系统的传感器、定位导航、车联通信3个主要技术方向，简要分析各个关键技术的特点和应用情况。

关键词：自动驾驶；感知系统；传感器；定位导航；V2X 中图分类号：U463.6

文献标识码：A

文章编号：1003－8639（2016）12－0012－05

收稿日期：2016-07-13；修回日期2016-07-19

作者简介：王艺帆（1988-），男，河北，实习研究员，工学硕士，主要从事车辆安全性能运行安全研究，事故车辆案例深度调查，相关标准制定工作。

Overview on Key Technology of Perceptual System on Self -driving Vehicles

WANG Yi -fan

（Road Traffic Safety Research Center ，Ministry of Public Security ，Beijing 100062，China ）

Abstract ：In this paper ，an automatic driving system framework is put forward ，which consists of perception ，control and execution.Then the perception of sensors ，navigation and positioning system ，and vehicle communication are mainly introduced.The characteristics and applications of key technologies are also analyzed.

Key words ：self -driving ；perceptual system ；sensor ；positioning and navigation ；V2X

自动驾驶汽车是汽车电子、智能控制以及互联网等技术发展融合的产物，其原理为自动驾驶系统利用感知系统，获取车辆自身以及外界环境信息，经过计算系统分析信息、做出决策，控制执行系统实现车辆加速、减速或转向，从而在无需驾驶员介入的情况下，完成自动行驶。2013年，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA ）根据辅助控制系统的自动化功能，将自动驾驶技术分为0~4级，如表1所示［1］。从表1可了解到，自动驾驶的发展升级是从辅助驾驶到主宰驾驶，从提供单一功能、应对简单场景，到可掌控所有场合，完全解放驾驶人。期间，感知系统需不断提高

获取周边环境信息的全面性、准确性和高效性，它是自动驾驶的基础，也是贯穿升级的核心部分。本文将介绍自动驾驶感知系统常用方案，及其各自技术方法、特点和应用情况。

1系统框架

自动驾驶汽车首先应有一套完整的感知系统，代

替驾驶人的感知，提供周围环境信息；其次应有一套集智能算法、高性能硬件于一体的控制系统，代替驾驶人的大脑，制定驾驶指令、规划行驶路径；最后还需一套完善缜密的执行系统，可以代替驾驶员的手脚动作，执行驾驶指令、控制车辆状态。其中，感知系统应包括环境感知、内部感知、驾驶人感知。其中内部感知主要是通过CAN 总线采集车内各电子控制单元信息，以及装载在车上的各类传感器实时产生的数据信息，来获取车辆状态，包括车体（车内外温度、空气流量、胎压），动力（油压、转速、机油），车辆安全（安全带、气囊、门窗锁）等；驾驶人感知是通过人机交互界面或传感器获取驾驶人操控、手势、语音等控制指令，以及面部表情等检测信息，用来接收控制命令、检测驾驶人状态。本文介绍的感知系统针对环境感知、自动驾驶感知系统的关键点和难点，其功能是实时获取周边物体、行驶路况、导航定位、天气、

表1

NHTSA 对自动驾驶的等级划分

NHTSA 分级特点

0无自动化驾驶人操作汽车所有动作

1单项功能自动化

自动控制方向或加减速中一项，如自动紧急制动、自适应巡航控制等

2多项功

能自动化

自动控制方向和加减速等多项，驾驶人监控驾驶，如有突发情况，立即转到手动驾驶

3有限的自动驾驶自动控制所有驾驶操作，如有突发情况，车辆给与足够时间让驾驶人介入或接管控制。如高速公路自动驾驶

4

完全的自动驾驶

自动控制整个旅程，应对所有情况，驾驶人完全不用介入

·Overview ·

·综述·12

DOI:10.13273/http://www.77cn.com.cnki.qcdq.2016.12.006