开题报告
无人驾驶汽车的现状及发展方向
无人驾驶汽车是一种智能汽车,也可以称之为轮式移动机器人,主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。

它一般是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

[1]
为了减少人类遭受的意外伤害，将人从交通系统中脱离出来，无人驾驶汽车渐渐成为未来汽车发展的主要方向。

[2]而在国外部分发达国家，在上世纪七十年代就开始了对无人驾驶汽车的研究，许多汽车企业和谷歌都在此领域的研究取得了很多进展。

而我国无人驾驶技术的发展进程则稍慢，由国防科技大学从上世纪80年代开始。

[3]
无论是基于智能交通的普及，车祸发生率的降低，还是交通拥堵的缓解，无人驾驶汽车的研究都有其必要性。

[4]如表1[5]所示
表1
而想要知道无人驾驶技术该如何发展，首先就要明白无人驾驶现在遇到的瓶颈在哪里。

目前研发人员面临的最棘手的技术问题是如何提高汽车的视觉能力，即如何将人类的视觉能力复制于电脑系统。

其次是如何准确的预测和回应人类的行为。

而在汽车界绝大多数人士看来，无人驾驶汽车产业化瓶颈则主要来自于成本，见表2。

最后就是社会及文化的影响和法律法规的完善问题了。

[6]
表2 Google无人驾驶汽车成本列表
目前主流无人驾驶汽车的简单工作原理如图1：
包括车载雷达，电脑处理系统，激光测距仪，微型传感器，视频摄像头，电脑资料库等。

[7, 8]其中装在车辆的微型传感器能够监控车辆是否偏离GPS导航仪指定的行驶路线。

[9]
接下来将介绍无人驾驶汽车中主要涉及和研究中的几项技术：
首先是无人驾驶汽车所采用的导航技术，它有以下几种：一、视觉导航，其中包括单目视觉双目视觉以及多目视觉[10]，即通过采集周围的图像信息到计算中心分析来对车辆的具体情况作出判断，区分它们不同的只是摄像头的个数。

二、磁导航，其中包括地磁导航和电磁导航，两者都是通过分析磁场作用来收集信息，不同的是地磁导航采用的是地磁场而电磁导航却是基于预铺设在地面下的导线完成的，许多智能车比赛特别是室内机器人也采用了这项技术[11, 12]。

三、惯性导航技术，它则是利用惯性传感器不间断采集载体的瞬时加速度、瞬时角速度和旋转角度，以牛顿力学三大定律为理论基础推算载体的运行速度和运行轨迹，现代惯性导航利用计算机将惯性传感器测量信号直接转变为导航信号（航向角、速度、当前位置）[13]；四、卫星导航，卫星导航(GNSS)系统通常由20-30 颗导航卫星、地面主控站、监测站组成。

目前运行的卫星导航系统有：美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS）、欧洲伽利略（GALILEO）和中国的北斗星导航系统（Bei Dou Navigation Satellite System）。

正在建设的卫星导航系统有日本的准天顶卫星系统（QZSS）和印度的印度区域卫星导航系统（IRNSS）。

其中我国的北斗星导航系统启动于1994 年，共有14颗导航卫星构建导航卫星网络[14]。

四、多传感器融合导航技术，在实际应用中常常需要以上多种技术的组合，从而使导航结果更加精确可信，与单一传感器相比多传感器融合技术具有：时空覆盖范围广、导航信息精确度和可靠性提高、鲁棒性好等优点。

[15]而具体到车辆在道路的行驶中，在“人—车—路”这一系统中，由于无人驾驶汽车脱离人的操控，所以自主进行路况观测和路径跟踪控制，形成“车辆―道路”闭环反馈系统是必要的。

而系统建模是系统控制的前提和基础，所以建立合理的车路系统模型是分析无人车路径跟踪控制问题的关键和基础。

[16]
图2
图3 图2和图3即是两种典型的车辆—道路平面关系模型。

对于无人驾驶汽车的稳定来说，无人驾驶智能车运动平稳性的控制系统[17]则主要由传感器，中央处理单元和执行机构三部分组成，传感器包括四个轮速传感器，横向加速度传感器，纵向加速度传感器，横摆角速度传感器，制动阀压力传感器，车载电池电流，电压测量传感器等。

执行机构包括车载交流笼型电机控制装置，方向盘交流伺服控制装置，变速换挡转换装置等。

[18]
联系我们的学科，智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）无疑是未来学科发展的大方向，它指的是在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信）之上，将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种在大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

从智能交通系统的概念可看出，ITS即为信息、传感、通信与控制技术综合运用的产物，[19]无人驾驶技术在该系统中，由于汽车可以依靠自身的控制系统实现无人驾驶或辅助驾驶，可以方便交通设施依靠智能检测系统对路况信息进行监管和调整。

当然智能交通系统另外还包括旅客出行的智能辅助系统，营运车辆
的智能调度系统[20]。

我们都知道智能交通在将来会是社会应用的潮流，它的发展也是解决交通问题提高交通效率的途径，而无人驾驶技术，由于它在各个方面都符合智能交通的特性，如何把无人驾驶技术与智能交通相结合应用于日常生活中，这也必定是适应未来所必须探讨的重要重要问题。

在这里我们也衷心希望，无人驾驶技术能克服现在存在的各种技术和社会伦理问题，开启汽车驾驶新的篇章，在人群中普及开来，也能真正地对人类的生活产生改变。

参考文献
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