自动驾驶概述一、基本概念定义：自动驾驶一般指车辆通过车身上布置的各种传感器，对周围环境进行感知并做出决策控制，在不需要

一、基本概念

定义：自动驾驶一般指车辆通过车身上布置的各种传感器，对周围环境进行感知并做出决策控制，在不需要驾驶员操作的情况下驾驶车辆。自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、计算机驾驶汽车或轮式移动机器人，是一种通过计算机系统实现无人驾驶的智能汽车。

优势

提高驾驶安全性。 自动驾驶不会受到人类驾驶者的生理因素的限制：它不会醉驾，不会疲劳驾驶，不会受情绪不佳的状况困扰，也不会随意超速，能够准确避开其它司机视野的盲区，对潜在危险做出比人类更为迅速的反应。自动驾驶可减少99%由于人类疏忽大意而造成的交通事故死亡。
减少驾驶者的劳动强度。 自动驾驶可以完成绝大部分驾驶的动作，比如入档，加速，刹车，转弯，都可以由计算机系统自动处理。用户需要做的可能就是启动汽车，打开无人驾驶系统，必要时再稍加控制就可以了。
降低驾驶者门槛。 传统的驾驶车辆对驾驶者年龄和身体状况都有一定的要求，自动驾驶者只要能够通过自动驾驶系统的操作培训即可。
缓解交通拥堵。 一是车载传感器将能够与智能交通系统协同运行，对交叉路口的车流进行优化，红绿灯的时间间隔会根据某些街道的车流量而进行实时动态调整，从而减少拥堵。二是自动驾驶车辆都是通过计算机控制，对于即时路况等信息的掌握要比人类驾驶者更及时、准确。
减少空气污染。 自动驾驶技术能提高燃料效率，通过更顺畅的加速、减速等操作，能比手动驾驶提高4%-10%的燃料效率，从而减少排放和污染。
降低驾驶人力成本。
提供移动空间。 自动驾驶实现后，驾乘者可以不再受方向盘和座椅的约束，汽车的布置将不再是以驾驶为中心，车内生活变得更自由，更个性。

分级标准

主要基于SAEJ3016(国际自动机工程师学会）自动驾驶分级标准：

L0级（人工驾驶）：仅能提供警告和瞬时辅助。比如：自动刹车、盲点监测、车道偏离预警和车身稳定系统。
L1级（辅助驾驶）：能够帮助驾驶员完成某些驾驶任务，且只能帮助完成一项驾驶操作。驾驶员需要监控驾驶环境并准备随机接管。比如：车道保持系统、定速巡航系统。
L2级（部分自动驾驶）：可以同时自动进行加减速和转向的操作，自适应巡航功能和车道保持辅助系统可以同时工作。
L3级（条件自动驾驶）：车辆在特定环境中可以实现自动加减速和转向，不需要驾驶员的操作。驾驶员可以不监控车身周边环境，但要随时准备接管车辆，以应对自动驾驶处理不了的路况。
L4级（高度自动驾驶）：可以实现驾驶全程不需要驾驶员，但是会有限制条件，例如：车速不能超过一定值，驾驶区域相对固定。实现L4级自动驾驶后已经可以不需要安装刹车和油门踏板了。
L5级（完全自动驾驶）：完全自适应驾驶，适应任何驾驶场景。

二、关键技术

自动驾驶是一个多学科交叉融合的研究领域，和手工驾驶一样，同样需要解决三个问题：我在哪？我要去哪？如何去？分别对应环境感知和精确定位、路径规划和决策、线控执行三大核心内容。

2.1、环境感知与定位

自动驾驶感知层包括环境感知与车辆运动感知两种类型。这一层的主要功能和目的是利用激光、毫米波、超声波雷达、摄像头等车载传感器和通过车联网获取的多源数据，为车辆提供规划决策所需的必要条件。

环境感知是为了确保自动驾驶汽车对环境的理解和把握，如同人的眼睛一样，能够识别周边的车辆、障碍物、行人、可行驶区域和交通规则等各种路况信息。环境感知部分通过传感器采集周边和自身信息，实时发送给处理器，进一步形成对周边环境的认知模型。目前常用的传感器类型包括激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波传感器、红外线传感器等。

仅凭环境感知并不能保证车辆的安全行驶。车辆运动感知通过MEMS、GNSS、IMU等传感器为自动驾驶车辆提供速度、位置、姿态等信息。环境感知和车辆运动感知一起为自动驾驶提供决策层需要的所有信息。定位是车辆运动感知中极为重要的内容。定位精度需要达到厘米级别才能保证驾驶的安全和高效，因此不能依靠单一的导航进行定位。

高精地图：具有精度高、数据实时性强、数据维度多等特点，能为车辆环境感知提供辅助，提供超视距路况信息，并能帮助车辆进行规划决策。
GNSS：是能够在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统，包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。
IMU：利用汽车的初始速度、加速度和初始位置计算汽车位置和速度的装置，其核心是三轴加速度计的传感器和陀螺仪。