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為什么我們需要無(wú)人駕駛車？

先來(lái)回顧一下從原始社會(huì)發(fā)展至今的“交通工具變遷史”吧：

通過(guò)上圖，我們可以發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)駕駛汽車比駕駛員駕駛汽車更具優(yōu)勢(shì)：

更安全。自汽車問(wèn)世以來(lái)，人類駕駛員被卷入大量汽車碰撞事故中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球每年有超過(guò)100萬(wàn)人死于車禍。與人類駕駛員相比，無(wú)人駕駛車有很多優(yōu)勢(shì)：不會(huì)喝醉，不會(huì)疲倦，不會(huì)分心。

更智能。無(wú)人駕駛車也可以相互學(xué)習(xí)。作為人類，我們每個(gè)人都必須從零開(kāi)始學(xué)習(xí)駕駛，我們會(huì)犯我們的祖輩父輩在學(xué)習(xí)駕駛時(shí)所犯的大多數(shù)類似錯(cuò)誤。另一方面，無(wú)人駕駛車可以向路上駕駛過(guò)的其他任何無(wú)人駕駛車輛學(xué)習(xí)，所以它們從一開(kāi)始就能成為“富有經(jīng)驗(yàn)”的駕駛員。

更方便。除安全外，無(wú)人駕駛還具有其他優(yōu)勢(shì)，想一想你上次去雜貨店的時(shí)間也許是在周末，你不得不開(kāi)車四處轉(zhuǎn)悠找停車位?，F(xiàn)在設(shè)想一個(gè)不存在停車位的未來(lái)世界，因?yàn)闊o(wú)人駕駛車會(huì)將你送到所需要的地方，就像出租車和共享車輛那樣。想一下這會(huì)增加多少歡樂(lè)，又會(huì)減輕多少壓力。

無(wú)人駕駛車的等級(jí)

汽車工程師已經(jīng)建立并確定了6個(gè)等級(jí)的無(wú)人駕駛車：0到5。

0級(jí)：基本等級(jí)，在該等級(jí)，駕駛員是系統(tǒng)的唯一決策者，駕駛員控制方向盤、油門、制動(dòng)器和所有其他車輛控制裝置；

1級(jí)：駕駛員輔助，在該等級(jí)，車輛為駕駛員提供轉(zhuǎn)向或加速支持，例如巡航控制為1級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)，在該等級(jí)中，駕駛員必須保持充分參與但可以放棄對(duì)自治系統(tǒng)的一些控制；

2級(jí)：部分自動(dòng)化，在該等級(jí)，車輛自動(dòng)控制幾項(xiàng)功能，如自動(dòng)巡航控制和車道保持，但是駕駛員仍然必須執(zhí)行自治系統(tǒng)處理的任何功能；

3級(jí)：有條件的自動(dòng)化，在該等級(jí)，車輛自主駕駛，但駕駛員必須準(zhǔn)備在必要的時(shí)候隨時(shí)接管；

4級(jí)：高度自動(dòng)化，在該等級(jí)，車輛控制駕駛體驗(yàn)的所有方面并且不期望駕駛員的介入，事實(shí)上，在該等級(jí)中車輛可能根本沒(méi)有方向盤或任何駕駛員控制裝置，但是在該等級(jí)中車輛可能被限制在某些區(qū)域，通常這被稱為“地理圍欄”，車輛可以在特定的地理圍欄內(nèi)完全自主地運(yùn)行，但是在地理圍欄之外，車輛不能自主操作或者根本無(wú)法操作。

5級(jí)：最高級(jí)別，即完全自動(dòng)化，在該等級(jí)，車輛可以在人類可以駕駛的任何地方完全自主地運(yùn)行，5級(jí)自動(dòng)化在所有情況下應(yīng)與人類駕駛員的水平一樣高或比其更高。

無(wú)人駕駛車的發(fā)展歷程

1986年，卡耐基梅隆大學(xué)的 Navlab 制造了一輛首批由計(jì)算機(jī)控制的汽車；1995年，Mercedes 完成了 EUREKA Prometheus 項(xiàng)目，該項(xiàng)目是有史以來(lái)最偉大的無(wú)人駕駛車輛研發(fā)項(xiàng)目，它重新定義了無(wú)人駕駛車輛的最新技術(shù)，許多大學(xué)和汽車制造商從1987年到1995年都參與了這個(gè)泛歐洲項(xiàng)目；2005年，Sebastian Thrun 也即優(yōu)達(dá)學(xué)城的創(chuàng)始人率領(lǐng)斯坦福車隊(duì)贏得了 DARPA 大挑戰(zhàn)賽，這是一場(chǎng)穿越加利福利亞州沙漠的100英里無(wú)人駕駛比賽，贏得 DARPA 大挑戰(zhàn)賽之后，Sebastian 加入了谷歌。2009年，Sebastian 啟動(dòng)了 Google 無(wú)人駕駛車項(xiàng)目。在過(guò)去的幾年里，無(wú)人駕駛車測(cè)試已經(jīng)在舊金山、鳳凰城、新加坡、匹茲堡、拉斯維加斯、底特律、波士頓、北京以及世界許多其他城市進(jìn)行。2017年，百度發(fā)布了名為 Apollo 的開(kāi)源無(wú)人駕駛項(xiàng)目，該平臺(tái)幫助合作伙伴整合自有車輛和硬件系統(tǒng)以構(gòu)建完整的無(wú)人駕駛系統(tǒng)。

無(wú)人駕駛車輛由專用計(jì)算機(jī)和傳感器組成，自主計(jì)算單元比個(gè)人計(jì)算機(jī)快10倍，甚至快更多倍。在 Apollo 系統(tǒng)中，車輛車載計(jì)算單元受到大規(guī)模且強(qiáng)有力的云集群支持，任何給定的無(wú)人駕駛車輛都有許多先進(jìn)的傳感器，它們可執(zhí)行感知和定位等任務(wù)，借助人工智能和這些傳感器，車輛可以獨(dú)立于任何人類駕駛員實(shí)現(xiàn)自主操作。

如何成為一名無(wú)人駕駛汽車工程師？

丨了解自動(dòng)駕駛的主要模塊

無(wú)人駕駛開(kāi)源平臺(tái)的主要部分包括高精度地圖、定位、感知、預(yù)測(cè)、規(guī)劃和控制。

高精度地圖：介紹無(wú)人駕駛車的核心模塊。高精度地圖幾乎支持著軟件棧的所有其他模塊，包括定位、感知、預(yù)測(cè)和規(guī)劃。

定位：討論汽車如何確定它所處的位置。汽車?yán)眉す夂屠走_(dá)數(shù)據(jù)，將傳感器感知內(nèi)容與高分辨率地圖進(jìn)行對(duì)比。這種對(duì)比使汽車能夠以個(gè)位數(shù)厘米級(jí)精度進(jìn)行自定位。

感知：了解無(wú)人駕駛車如何感知這個(gè)世界。深度學(xué)習(xí)使一個(gè)重要且強(qiáng)有力的感知工具，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成深度學(xué)習(xí)分支，對(duì)感知任務(wù)至關(guān)重要，如分類、檢測(cè)和分割。這些方法適用于幾種不同無(wú)人駕駛車傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)源，包括攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。

預(yù)測(cè)：學(xué)習(xí)幾種不同的方式，用于預(yù)測(cè)其他車輛或行人可能如何移動(dòng)。一種方法成為遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可對(duì)其他物體隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤，并使用該時(shí)間序列數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)；規(guī)劃課程將涵蓋如何將預(yù)測(cè)與路線相結(jié)合，以生成車輛軌跡。

規(guī)劃：涵蓋如何將預(yù)測(cè)與路線相結(jié)合，以生成車輛軌跡。你將了解到 Apollo 用于自動(dòng)駕駛車路徑規(guī)劃的幾種不同方式。

控制：講解自動(dòng)駕駛車是如何使用轉(zhuǎn)向、油門和制動(dòng)來(lái)執(zhí)行規(guī)劃軌跡，我們將闡述幾種不同類型的控制器，類型從簡(jiǎn)單到愈加復(fù)雜，而性能卻從弱到強(qiáng)。并掌握 Apollo 中不同類型的控制器。

我們將在后續(xù)課程中為大家具體詳述以上模塊。

丨了解無(wú)人車的工作原理

無(wú)人駕駛車包括五個(gè)核心部件：計(jì)算機(jī)視覺(jué)，傳感器融合，定位，路徑規(guī)劃以及控制。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)：通過(guò)攝像頭圖像弄清楚我們周圍的世界是怎樣的。

傳感器融合：合并來(lái)自其他傳感器的數(shù)據(jù)，如激光和雷達(dá)，從而更加深入地了解我們周圍的環(huán)境。

定位：只要我們對(duì)周圍的世界有了深刻的理解，就可以使用定位來(lái)精確地確定我們?cè)谀莻€(gè)世界所處的位置和環(huán)境。

路徑規(guī)劃：繪制這個(gè)世界的路線，幫助我們到達(dá)我們想去的地方。

控制：為了讓汽車沿著我們?cè)诼窂揭?guī)劃期間建立的軌道行駛，我們?cè)撊绾无D(zhuǎn)動(dòng)方向盤、踩油門、踩制動(dòng)器。

通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和傳感器融合，我們就會(huì)得到一幅關(guān)于我們周圍環(huán)境的豐富畫(huà)面，并可以使用定位來(lái)精確地確定我們?cè)谶@個(gè)世界所處的位置和環(huán)境，然后使用路徑規(guī)劃來(lái)繪制一條通過(guò)這個(gè)世界到達(dá)目的地的路徑，通過(guò)控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤、打開(kāi)油門、然后踩制動(dòng)器，沿著該軌跡行駛并最終移動(dòng)車輛。

所以說(shuō)，只要我們知道了這個(gè)世界是什么樣子的，以及如何測(cè)量它，就可以將這些信息結(jié)合在一起，從而得到一個(gè)關(guān)于我們周圍環(huán)境的豐富畫(huà)面。下一步就是在那個(gè)環(huán)境中定位自己，準(zhǔn)確度要精確到一位數(shù)厘米級(jí)別。

從本質(zhì)上講，其他一切無(wú)人車都是這些核心功能更復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)。