无人驾驶汽车技术原理与实现

　　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，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。

　　无人驾驶汽车是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智能汽车。

　　它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。

　　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一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景 。

　　随着汽车技术的快速发展，带动行业对自动驾驶、无人驾驶的认识渐渐趋于理性，关注点由最开始一味地热炒概念、画大饼转为自动驾驶相关技术的开发，如传感器技术、信息处理、智能互联、人机交互、生物识别等。其中，车载激光雷达作为应用于自动驾驶汽车最重要的传感器之一，由于可以精准测量、识别和跟踪目标物，帮助自动驾驶汽车避开障碍物，对于保证自动驾驶汽车行车安全具有重要意义，正吸引越来越多企业的关注和加入。

　　目前来看，车载激光雷达领域，以老牌企业Velodyne技术最为成熟，产品种类最为丰富。此外，像国外的Waymo、Quanergy以及速腾聚创、巨星科技、镭神智能等自主品牌，也在积极布局，开发新技术、新产品，共同推动车载激光雷达进入小型化、低成本化时代。

　　车载激光雷达工作原理

　　所谓车载激光雷达就是通过发射和接受激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出目标对象与车的相对距离，并利用此过程中收集的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。目前市场上比较常见的有8线、16线和32线激光雷达，64线产品也有，不过相对较少。从效果上来讲，激光雷达线束越多，测量精度越高，安全性也越高。

　　图  激光雷达工作原理

　　激光雷达扫描生成的图像

　　与其他汽车感应识别技术相比，激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率，探测精度高；探测范围广；抗干扰能力强；获取的信息量丰富，可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息，生成目标多维度图像；能全天时工作，不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性。

　　但另一方面，激光雷达线束越多，价格也越昂贵，这是其劣势之一。此外，激光雷达容易受天气影响，在雨、雪、雾天气条件下性能较差，尤其在下雪天，利用激光雷达感知周围环境或导航时，会出现摄像头无法识别车道线、无法绘制有效的环境地图等情况，难以保证行车安全。这也是为什么现在很多研发自动驾驶汽车的企业在测试时，没有专门针对雪地和极端低温环境做测试的原因。