科普：自動駕駛汽車究竟是如何工作的？
前不久，Uber在美國三藩市開通了自動駕駛汽車服務。穀歌的母公司Alphabet幾乎同一時間對外宣佈：將自動駕駛專案從X實驗室拆分出來，以Waymo的名字獨立運營。美國聯邦政府開始針對自動駕駛汽車制定官方的行業規範。這一系列的消息都在向我們說明：自動駕駛距離廣大普通消費者的生活越來越近了。
然而所謂的自動駕駛，究竟是如何實現的呢？雷鋒網將在這篇文章中做一個全面的解答。
主要零部件
如圖所示，一般的自動駕駛汽車通常都會具備如下的4種主要零部件。
雷射雷達。
工作過程中會一直旋轉，通過激光束探測的方式生成汽車周圍環境的360度成像資訊。
攝像頭。
利用多攝像頭的成像視差來測算周圍物體和汽車之間的距離。同時也被用來識別紅綠燈和各種交通指示牌，以及周圍的行人和自行車等物體。
無線感測器。
與攝像頭協同工作，通過無線信號直接探測周圍近處物體距離汽車的精確距離。
主控系統。
通常位於汽車的尾箱，用於處理各種感測器的感知信號，並與預先存儲在系統內的地圖資料對比，評估自動駕駛汽車的即時狀況。
自動駕駛汽車究竟看到了什麼？
通過各種感測器的協同作用，自動駕駛汽車將收集到周圍物體的一系列相關資訊——例如體積大小、運行速度等。之後，主控系統會根據這些物體的運動特徵將其分類並顯示出來。例如用紅色的方塊代表自行車，用黃色的方塊代表行人，紫色的方塊代表機動車等（如上圖所示）。
一些你可能用過的自動駕駛特性
防碰撞系統
有些普通汽車已經具備了自動防碰撞的功能。這些汽車可以利用車身的無線感測器、雷射雷達或者攝像頭判斷前方的物體，並提前刹車。有些系統還能區分前方的物體到底是行人還是其他車輛。如果駕駛員一不小心忽略了警告資訊，一部分系統會在碰撞發生之前強制停車。
變道警告
有些汽車可以防止駕駛員變道，從而避免由此引發的危險。當駕駛員轉動方向盤試圖變道時，這些車輛會發出蜂鳴警告，或者亮起警告指示燈，有些系統甚至會強制性地微調方向盤，將汽車引回自己原本的車道。
盲區探測
有些汽車可以利用無線感測器或者攝像頭探測駕駛員視線盲區的物體，一旦發現有其他車輛或者行人靠近，就會發出蜂鳴警告，或者亮起警告指示燈。例如有些系統探測到右後方有車輛靠近時，就會在右側後視鏡或者擋風玻璃右側的支柱上顯示警告資訊。
自動巡航
有些汽車可以根據預先設定好的距離，與前方車輛保持相對車距恒定不變，當前方車輛加速時，自動巡航的車輛也會跟著加速，反之也會跟著減速。如果在巡航過程中有其他車輛匯入，則系統會自動調整車速，與後來加入的車輛依舊保持預先設定好的車距。這一功能在塞車長隊中非常適用。
自動停車
現在許多汽車都具有自動停車功能，具有這一功能的車輛可以根據車身的超聲波感測器和攝像頭自動控制汽車停靠在既定的停車位元，而不需要駕駛員的介入（但也有需要駕駛員按照語音命令手動操作的情況）。這一功能最早出現在2003年的豐田Prius車型，後來逐漸推廣，現在包括寶馬、福特和其他眾多品牌都有這一功能。
各大汽車廠商的自動駕駛現狀
特斯拉
今年10月，特斯拉宣佈未來旗下的車型將配備足夠的硬體裝置，使得這些汽車擁有完整的自動駕駛能力，而不是現在的自動巡航（Autopilot）。此前，特斯拉剛剛針對首起自動駕駛車禍致死案進行了自動巡航功能的軟體系統升級。
通用
今年1月，通用向美國第二大打車應用Lyft投資5億美元研發自動駕駛，隨後又對外宣佈將於年內在公開道路上測試具備自動駕駛功能的計程車。此外，通用還在今年3月份花費10億美元收購了自動駕駛初創公司Cruise Automation。據雷鋒網瞭解，目前通用正在研發一套名為Super Cruise的自動巡航系統，類似於特斯拉的Autopilot。
福特
今年8月，福特宣佈將於2021年實現完全自動駕駛汽車的大規模商用。據稱，福特目前正在與4家自動駕駛技術相關的初創公司合作，或者已經對其進行了投資。而且福特最近正在擴張自家在矽谷的自動駕駛研發團隊。
克萊斯勒
今年5月，克萊斯勒宣佈與穀歌母公司Alphabet達成合作，將後者的自動駕駛技術應用於自家的廂式旅行車上。目前，Alphabet在克萊斯勒的總部密西根州設有聯合研發實驗室。
本田
今年6月，本田謳歌在美國加州的GoMentum Station自動駕駛汽車測試場展示了多款自動駕駛汽車。有專利顯示，本田目前正在研究通過增強現實（AR）技術讓駕駛員看到障礙物背後的物體。
富豪
今年9月，富豪在瑞典哥德堡開啟了一項針對旗下XC90車型的自動駕駛改裝計畫。有傳言稱，富豪還計畫在倫敦和中國展開更多的自動駕駛測試。同時，富豪已經與Uber達成合作，目前正在美國匹茲堡進行自動駕駛項目的聯合研發。
其他企業（機構）的自動駕駛現狀
谷歌
谷歌於12月中旬對外宣佈，將自動駕駛專案從X實驗室拆分出來，以Waymo的名字獨立運營。分析認為，這說明穀歌在自動駕駛領域多年的研究已經順利跨過了實驗室研發階段，正式步入了大規模商業化。
蘋果
蘋果的造車計畫一直充滿了神秘感。今年9月，根據三位元知情人士的透露，蘋果已經暫停了自動駕駛專案Titan，並展開了大規模裁員。但隨後不久，又有媒體爆料，蘋果已經和全球知名的英國賽車製造商邁凱倫展開洽談，計畫對後者進行投資，共同推進自動駕駛技術的研發。同時，也有爆料稱蘋果打算收購一家位於美國三藩市的自動平衡摩托車初創公司Lit Motors。
Autoliv
Autoliv是一家位於瑞典的汽車安全設備製造商，全球絕大多數的汽車安全氣囊都來自這家公司。今年9月，Autoliv宣佈與富豪展開合作共同研發自動駕駛汽車。
英特爾和Mobileye
今年7月，英特爾、Mobileye、寶馬公司宣佈展開合作，共同進行自動駕駛技術的研發，並計畫於2021年將這一技術投入商用。
對於英特爾和寶馬，大家可能並不陌生，這裡單獨介紹一下Mobileye。該公司是全球知名的車載雷射雷達和攝像頭設備、軟體製造商，總部位於以色列，在全球ADAS（汽車先進駕駛輔助系統）OEM（整車配套）市場具有壟斷地位，在汽車圖像檢測和處理領域具有全球領先的技術優勢。包括特斯拉、賓士、寶馬和富豪等眾多知名的汽車廠商都是Mobileye的客戶。
nuTonomy
nuTonomy是一家從麻省理工分離出來的創業公司，主要從事無人駕駛計程車的研發。今年8月，nuTonomy領先Uber在新加坡展開了全球首次無人駕駛計程車的公開測試。
美國交通運輸部
今年9月，美國交通運輸部發佈了“聯邦自動駕駛汽車條例”，針對自動駕駛汽車在製造和研發中的各種問題做出了明確規定。另外，該部門還在今年12月制定了一條新規，要求所有新款轎車和卡車都必須配備通訊裝置，即時上傳自身的行駛速度、地理位置以及目的地。
美國密西根大學
今年7月，美國密西根大學宣佈接手原本隸屬於通用集團的Willow Run建築群（二戰期間福特曾在此地生產B-24轟炸機）。密西根大學計畫將此地改造成全美最大的自動駕駛汽車測試基地，並將之命名為美國移動中心（American Center for Mobility）。
在哪可以乘坐自動駕駛汽車
今年9月，Uber在美國匹茲堡開通了面向普通民眾的自動駕駛計程車服務。據雷鋒網瞭解，當時可以提供此項服務的汽車只有100輛，並且為了防止意外狀況的發生，每一輛自動駕駛汽車在提供服務時都配備了一位安全駕駛員。12月中旬，Uber在美國三藩市開通了全美第二個自動駕駛服務點。因此，在美國境內想要嘗試一下自動駕駛汽車的小夥伴，目前有匹茲堡和三藩市兩個選擇。
特斯拉有什麼不同
特斯拉專屬的Autopilot沒有使用常見的雷射雷達技術，而是基於電腦視覺識別。根據該公司的介紹，Autopilot並非完整的自動駕駛，它要求駕駛員在使用過程中雙手不能離開方向盤。特斯拉Autopilot的技術特點主要體現在如下的4個方面。
前置攝像頭。
通過前置攝像頭，主控系統可以通過電腦影像處理技術識別出車道邊緣的分界線、路邊的交通標識以及其他物體。
前置雷法。
通過微波反射原理探測車速和周邊環境，但有時準確度不高。
超聲波感測器。
通過超聲波反射原理探測周圍物體的距離。
GPS。
聯合內置的高精度地圖，GPS可以準確定位汽車的即時位置。
潛在危險：首起自動駕駛交通事故致死
今年5月，在美國佛羅里達州的一個路口，來自俄亥俄州的40歲男子Joshua Brown“駕駛”的特斯拉Model S與一輛卡車發生猛烈撞擊，事故導致他不幸身亡。當時，他駕駛的Model S正處於自動駕駛(Autopilot)模式，Joshua Brown由此成為了因特斯拉Autopilot致死的第一人。隨後，特斯拉對Autopilot發佈了一系列的軟體系統升級。
據專家分析，此次交通事故的成因可能是由於事故發生時特斯拉的防撞系統沒有發生作用。因為特斯拉的防撞系統必須要滿足微波雷達探測和電腦圖像分析的結果達成一致才能啟動，而當時的情況可能並不滿足。專家認為，如果特斯拉使用了雷射雷達，或許就能避免此類事故的發生。但特斯拉的創始人兼CEO Elon Musk隨後公開表示，進行軟體升級後的Autopilot已經足夠安全。
來源：
nytimes