无人驾驶技术是一种通过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的技术。它集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。
无人驾驶技术的核心技术体系可以分为感知、决策、执行三个层面:
- 感知系统:利用车内传感器感知外部环境信息与车内信息采集处理,主要进行动静态物体的辨识、侦测与追踪。通过融合激光雷达、相机、毫米波雷达等多种传感器的数据,获取障碍物的位置、速度、可行驶区域、交通规则等信息。感知系统还涉及到对激光雷达点云数据的分割和分类,以及利用相机进行道路检测(包括车道线检测、可行驶区域检测)和交通参与者的检测(如其他车辆、行人、交通标志和信号等)。为了提高感知的准确性和可靠性,通常会融合激光雷达和相机传感器的优点。
- 决策系统:进行数据整合、路径规划、导航和判断决策,其中包括高精度地图、车联网等核心技术。规划层通常又被细分为任务规划、行为规划和动作规划三层。决策系统需要根据感知系统提供的信息,为车辆规划出安全、高效的行驶路径,并做出相应的决策,例如超车、避让等。
- 执行系统:负责汽车的加速、刹车和转向等连续性驾驶动作,主要包括线控底盘等核心技术。执行系统要精准地执行决策系统规划好的动作,确保车辆能够按照预定的路线和策略行驶。
无人驾驶的核心技术包括环境感知、导航定位、路径规划、决策控制等。其中,环境感知相当于无人驾驶汽车的耳朵和眼睛,车辆通过环境感知模块辨别自身周围的环境,在多变恶劣环境下,利用多传感器融合技术准确地识别出周围的环境和威胁;导航定位则是确定车辆相对于环境的位置,目前常用的是融合全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(IMU)的定位方法,但在某些情况下(如 GPS 信号缺失或微弱的区域)存在局限性,地图辅助类定位算法(如同步定位与地图构建,SLAM)也是重要的定位手段;路径规划是根据目标和环境信息规划出车辆的行驶路径;决策控制则是根据各种情况做出相应的控制决策,以保证车辆的安全和稳定行驶。
无人驾驶技术的发展背后的重要驱动力量是人工智能技术。例如,深度学习在环境感知、精准定位、决策与规划、控制与执行等方面都发挥了重要作用,而最新的大模型技术更是为无人驾驶技术革新与落地按下了“加速键”,能大幅提升其在感知、泛化、数据处理、决策与规划、仿真训练、架构升级等各方面的能力。
无人驾驶技术的应用场景较为广泛,包括但不限于以下方面:
- 公共交通:如无人驾驶巴士在固定线路上运行。
- 物流配送:无人驾驶货车或配送车进行货物运输。
- 城市出行:无人驾驶出租车提供出行服务。
- 农业:无人驾驶农机进行播种、施肥、收割等作业。
- 工业领域:在一些特定区域进行货物搬运等工作。
- 景区:提供无人驾驶导览车服务。
然而,无人驾驶技术的广泛应用还面临一些挑战,如技术的安全性和可靠性需要进一步提高,相关法律法规和标准有待完善,公众对无人驾驶的接受程度也需要提升等。目前,各国都在积极推动无人驾驶技术的发展和相关政策法规的制定,以促进其商业化和普及应用。
在中国,无人驾驶技术发展迅速,众多企业和科研机构投入到相关研究和实践中。但同时也面临着来自国际的竞争压力,例如美国在无人驾驶领域采取了一系列措施来保持领先地位,包括对内加速政策松动和资金投入,对外试图扼杀中国的无人驾驶企业。中国要在未来的人工智能竞争特别是无人驾驶的竞争中抢得先机,需要政府、企业齐心协力,在立法、政策环境、技术创新等方面共同努力。
无人驾驶技术的发展有望改变人们的出行方式和生活方式,但也需要在技术进步、法规完善、社会接受等多方面取得平衡和突破。
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