作品名稱：無人駕駛汽車
學校名稱：集寧師范學院
參賽隊伍：瀟小笑
參賽學生：王瀟棟 康子豪 楊宇龍
指導老師：馮榮
1.項目名稱：無人駕駛汽車
2.項目簡介：無人駕駛汽車是一種跨技術、跨產業領域的新興汽車體系，不同角度、不同背景對它的理解是有差異的，各國對于無人駕駛汽車的定義不同，叫法也不盡相同，但終極目標是一樣的，即可上路安全行駛的無人駕駛汽車。
無人駕駛汽車更側重于解決安全、節能、環保等制約產業發展的核心問題，其本身具備自主的環境感知能力，其聚焦點是在車上，發展重點是提高汽車安全性。
從狹義講，無人駕駛汽車是搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現V2X智能信息交換共享，具備復雜的環境感知、智能決策、協同控制和執行等功能，可實現安全、舒適、節能、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車。
從廣義講，無人駕駛汽車是以車輛為主體和主要節點，融合現代通信和網絡技術，使車輛與外部節點實現信息共享和協同控制，以達到車輛安全、有序、高效、節能行駛的新一代多車輛系統。
3.項目開發背景：為與國際先進無人駕駛汽車技術水平保持同步發展，開發具有自主知識產權的無人駕駛汽車產品和技術，積極推進行業亟需的無人駕駛汽車技術規范與標準，在國家相關部委支持下，2013年，中國汽車工程學會聯合包括汽車整車企業、科研院所、通信運營商、軟硬件廠商等30多家單位共同發起成立“車聯盟產業技術創新戰略聯盟”，2015年7月更名為“無人駕駛汽車產業技術創新戰略聯盟”。“聯盟成立后，通過協同創新和技術共享，在無人駕駛汽車領域完善相關的標準法規體系，搭建共性技術平臺，促進形成示范試點工程，推動建設可持續發展的無人駕駛汽車產業發展環境，為我國無人駕駛汽車產業發展奠定良好基礎。”中國汽車工程學會副秘書長、無人駕駛汽車產業技術創新戰略聯盟副秘書長工維潔表示，聯盟的成立也為各單位智能汽車的技術研發和共享提供了平臺，節約了我國智能汽車研發的時間和成本。
北汽、一汽、長安、比亞迪等汽車廠商也已在無人駕駛汽車這一領域深耕多年。2015年，樂視、蔚來、車和家、智車優行、小鵬汽車等一批國內互聯網企業也紛紛跟進。“將傳統優勢和前沿優勢結合起來能加快汽車產業的發展。”工業和信息化部部長苗圩此前表示，鼓勵非傳統汽車產業的企業與當下的汽車制造商開展合作，促進創新，增強競爭。
4. 項目基本原理
（1）環境感知模塊相當于無人駕駛汽車的眼和耳，無人駕駛汽車通過環境感知模塊來辨別自身周圍的環境信息，。單一傳感器只能對被測對象的某個方面或者某個特征進行測量無法滿足測量的需要。因而，必需采用多個傳感器同時對某一個被測對象的一個或者幾個特征量進行測量，將所測得的數據經過數據融合處理后，提取出可信度較高的有用信號。無人駕駛汽車周圍環境感知以雷達等主動型測距傳感器為主，被動型測距傳感器為輔，采用信息融合的方法實現。。同時進行路徑規劃時可以直接利用激光返回的數據進行計算，無需知道障礙物的具體信息自動駕駛技術日趨成熟。車輛通過感知周圍世界來進行自主導航，這一切都基于車輛定位精確性。實現自動駕駛汽車的各種復雜功能，精確而又可靠的位置信息開始變得不可或缺。
（2）自動駕駛汽車在失去GPS/GNSS信號的情況下,IMU技術開始凸顯它的重要作用。感知傳感器作為自動駕駛主動決策的主要信息來源，可以感知車輛周圍的世界。包括雷達，激光雷達，紅外，超聲波和攝像機視覺等，但所有這些都需要強大的計算能力作為支撐后盾。
導航系統能夠告訴自動駕駛汽車它們在哪里，它們需要去哪里。這些系統由GNSS / GPS接收機和INS（慣性導航系統）組成，而慣導系統包括慣性運動傳感器和來自里程計和轉向傳感器的輸入。
隨著自動駕駛汽車技術和安全標準的進步和完善，IMU和INS所需的定位精度已接近航空航天和戰術級設備標準——統一且可靠的厘米級精度，而非米級精度。
截止目前，能夠達到這種性能水平和安全性的IMU對于汽車等大批量市場來說依舊十分昂貴。但現在我們看到了設計和制造方面的創新，能夠使高性能IMU技術在廣泛的自動化應用和工業應用中更具價格優勢。
（3）路徑規劃是指在一定的環境模型基礎上給定無人駕駛汽車起始點和目標點后，按照性能指標規劃出一條無碰撞、能安全到達目標點的有效路徑。
路徑規劃主要包含兩個步驟：建立包含障礙區域與自由區域的環境地圖 以及在環境地圖中選擇合適的路徑搜索算法快速實時地搜索可行駛路徑。路徑規劃結果對車輛行駛起著導航作用。它引導車輛從當前位置行駛到達目標位置。
（4）決策控制模塊相當于無人駕駛汽車的大腦，其主要功能是依據感知系統獲取的信息來進行決策判斷，進而對下一步的行為進行決策，然后對車輛進行控制。決策技術主要包括模糊網絡等技術。 決策控制系統的行為分為反應式推理、強化學習、神經網絡和貝葉斯、反射式和綜合式三種方案：反應式控制是一個反饋控制的過程，根據車輛當前位姿與期望路徑的偏差，不斷地調節方向盤轉角和車速.直到到達目的地。反射式控制是一種低級行為，用于對行進過程中的突發事件做出判斷，并迅速做出反應。 綜合式控制在反應層中加入機器學習模塊，將部分決策層的行為轉化成基于傳感器的反應層行為，從而提高系統的反應速度。
5. 未來前景
（1）國家政策大力支持無人駕駛汽車行業發展
（2）技術進步為無人駕駛汽車發展賦能
（3）新能源汽車勢頭強勁，引領汽車行業復蘇態勢
（4）消費者對無人駕駛汽車需求增加
得益于技術進步、需求增加、政策支持、新能源汽車市場的開拓，我國無人駕駛汽車市場得到了高速拓展。數據顯示，2020年全球無人駕駛汽車銷量為4266萬輛，中國市場銷量占比達16%。隨著無人駕駛汽車如ADAS、泊車輔助等實用功能為用戶帶來的便利進一步刺激了民眾的消費欲望，預計2023年我國無人駕駛汽車銷量占全球無人駕駛汽車銷量的比重將達到20.8%。
我國無人駕駛汽車市場規模由2016年的490億元增長至2021年的1650億元，2021年我國無人駕駛汽車市場規模占全球無人駕駛汽車市場規模的比重達40.6%。在智能駕駛和交通數字化轉型帶動無人駕駛汽車需求持續提升背景下，預計2025年我國無人駕駛汽車市場規模達4999億元，占全球無人駕駛汽車市場規模的比重達54.9%。
