自動駕駛汽車 - 快速指南

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自動駕駛汽車簡介

自動駕駛汽車是現代車輛或汽車，可以在沒有或最少的人工干預下駕駛。此類車輛也稱為自動駕駛車輛、自動駕駛汽車或機器人汽車。

為了實現自動駕駛，自動駕駛汽車使用智慧感測器、攝像頭、人工智慧、機器學習等現代工具和技術。這些元件和技術使車輛能夠感知、感受和理解其周圍環境，並自主執行駕駛、制動、轉向等重要功能。

開發自動駕駛汽車的主要目標是使駕駛更加舒適和安全。

在本自動駕駛汽車入門章節中，我們將學習自動駕駛汽車的基礎知識及其在交通運輸行業中的重要性和影響。

什麼是自動駕駛汽車？

自動駕駛汽車是指能夠自行駕駛，無需任何人類駕駛員干預的汽車或任何其他車輛。這些車輛使用感測器、攝像頭和 AI 技術來解讀其周圍環境。

自動駕駛汽車能夠根據道路上的交通狀況自主執行所有駕駛功能，從轉向到速度控制和制動。自動駕駛汽車基本上是傳統汽車和智慧技術的結合。

這些車輛使駕駛更加舒適和安全，並顯著減少了道路交通事故。

自動駕駛汽車的架構

自動駕駛汽車的架構框圖如下所示：

在這個框圖中，我們可以看到自動駕駛汽車由多個元件組成，這些元件協同工作，使車輛能夠理解其周圍環境、做出決策並控制車輛導航。這裡解釋了這種典型自動駕駛汽車的每個元件：

感測器

感測器只不過是捕獲車輛周圍環境資料的元件。它們檢測和測量附近物體的位置和大小、道路狀況、交通密度等。感測器充當自動駕駛汽車的眼睛和耳朵，使車輛能夠感知和感受其環境。

自動駕駛汽車中最常用的感測器包括攝像頭、雷射雷達、雷達、超聲波感測器、GPS 等。然後，感測到的資料被髮送到感知單元進行解釋。

感知單元

自動駕駛汽車的這個元件負責處理和分析感測器的輸出資料。它基本上解釋了車輛周圍的環境，使車輛能夠檢測障礙物、識別道路標誌、識別道路狀況、理解車道標記等。

因此，感知單元建立了周圍環境的精確檢視，這有助於車輛制定駕駛計劃並做出決策。

規劃和決策模組

此模組使用感知單元提供的資訊來制定路徑計劃和決策。它執行諸如路徑規劃（透過查詢最佳路線）、避障、決策以實現自身和安全駕駛等功能。

規劃和決策模組還使用來自地圖、GPS、使用者等外部資料來做出有關轉向、加速、制動等的正確決策。

運動和車輛控制單元

此元件將從規劃和決策模組接收到的指令轉換為物理動作，以控制車輛的操作。它透過向執行器傳送命令來執行轉向、加速、制動等功能。

執行器

執行器是控制車輛物理動作的元件，例如加速、轉動車輪、停車等。這些動作根據從運動和車輛控制單元接收到的命令執行。

監管系統

此元件負責監控或監管整個車輛系統。它確保自動駕駛汽車的所有其他元件都能按預期工作。

它執行系統診斷、故障或故障預防、持續監控等功能。

自動駕駛汽車是如何工作的？

自動駕駛汽車使用智慧感測器、人工智慧等先進技術來操作和導航，無需任何人工干預。這些先進技術是使用來自 GPS、地圖、影像處理等的大量資料開發的。

機器學習和神經網路等技術用於確定這些資料中的模式，使自動駕駛汽車能夠理解其周圍環境。

自動駕駛汽車使用雷射雷達、雷達、攝像頭、GPS 等感測器收集資訊，以識別其周圍環境中存在的元素和物體，例如其他車輛、道路標誌、障礙物、交通訊號燈、道路車道等。

利用這些資料，車輛建立其周圍環境的地圖並規劃路徑，透過識別和選擇到達目的地的最安全和最快路線。一些更先進的自動駕駛汽車使用名為地理圍欄的技術，利用 GPS 建立虛擬邊界，並確保車輛將停留在安全駕駛區域內。

自動駕駛汽車的特點

以下是市場上一些自動駕駛汽車的主要特點：

• 自動駕駛汽車提供免手動轉向功能，無需駕駛員干預即可將車輛居中。
• 自動駕駛汽車具有自適應巡航控制 (ACC) 功能，可以自動在車輛與其前方車輛之間保持安全距離。
• 許多自動駕駛汽車支援地理圍欄，使車輛保持在安全車道區域內。
• 自動駕駛汽車還具有自動泊車功能，可以利用感測器自動轉向、加速和引導車輛在停車位上操作。
• 自動駕駛汽車具有車道變更輔助功能，可以監控車輛周圍的交通狀況，並幫助安全地變更車道。
• 自動駕駛汽車還具有自動緊急制動 (AEB) 系統，可以檢測即將發生的碰撞並停止車輛以防止事故。

結論

在本節中，我們詳細解釋了典型自動駕駛汽車的基本含義、結構和工作原理。讓我們進入下一章，討論不同型別的自動駕駛汽車。

自動駕駛汽車的型別

自動駕駛汽車分為幾種型別。這種分類的基礎只不過是自動化程度，即車輛在無需人工控制的情況下可以自主駕駛多少。

在自動駕駛汽車領域，使用了一種廣泛認可的自動駕駛汽車分類系統，該系統由汽車工程師協會 (SAE) 定義。

根據 SAE，自動駕駛汽車大致分為六個不同的類別或級別，它們是：

• 1 級車輛
• 2 級車輛
• 3 級車輛
• 4 級車輛
• 5 級車輛

這種自動駕駛汽車的分類清楚地表明瞭自動駕駛汽車中自動駕駛技術的開發和應用之間的差異。讓我們更詳細地討論每類自動駕駛汽車。

0 級車輛

在駕駛方面沒有任何自動化功能並且需要人類駕駛員進行控制的車輛被歸類為0 級車輛。因此，0 級是無自動化級別。

但是，這些車輛支援一些基本功能，例如：

• 盲點警告
• 前方碰撞警告等。

1 級車輛

1 級車輛提供一些基本的自動化功能以提供駕駛員輔助。儘管如此，人類駕駛員仍然需要執行大多數駕駛功能和車輛控制。在 1 級車輛中，一次只能執行一項自動化功能。

1 級車輛支援的自動化功能包括：

• 自適應巡航控制 (ACC) 用於控制車輛的速度，但轉向必須由人類駕駛員管理。
• 車道保持輔助 (LKA) 用於轉向車輛以保持車道，但速度必須由人類駕駛員控制。

2 級車輛

2 級被稱為車輛中的部分自動化級別。2 級車輛能夠同時管理速度和轉向，具體取決於駕駛條件。儘管如此，人類駕駛員仍然參與駕駛活動以確保安全駕駛。

2 級車輛包含的關鍵功能包括：

• 特斯拉自動駕駛儀
• 通用汽車超級巡航
• 奧迪交通擁堵輔助等。

因此，2 級車輛可以在高速公路上處理一些基本的駕駛任務，但人類駕駛員必須持續監控駕駛功能並立即採取行動。

3 級車輛

3 級自主性在車輛中也稱為有條件的自動化。3 級車輛可以在特定的駕駛環境中執行大多數駕駛功能。但是，如果車輛發出請求，則需要人類駕駛員的干預。

因此，在 3 級車輛中，人類駕駛員可以暫時脫離駕駛活動，但必須準備好根據要求恢復駕駛。

3 級車輛可以執行以下關鍵功能：

• 在高速公路或交通擁堵中導航
• 轉向控制
• 制動和加速等。

4 級車輛

4 級被稱為車輛中的高度自動化級別。4 級車輛能夠在特定的地理圍欄區域或條件下自動駕駛，無需任何人類駕駛員。但是，如果車輛超出指定的條件或區域，則必須有人類駕駛員可用以接管控制，否則車輛將安全停止。

這裡列出了 4 級車輛的關鍵功能：

• 如果車輛在指定的條件或地理圍欄區域內行駛，則無需駕駛員關注。
• 車輛可以在無人干預的情況下執行，如果超出操作區域則停止。

5 級車輛

5 級車輛支援完全自動化，因此它們可以在任何駕駛環境中自主執行。這些車輛在任何情況下都不需要人類駕駛員。因此，這些車輛不需要方向盤、制動踏板等元件，因為它們在任何時候都不需要人工干預。

5 級車輛目前正在開發中，尚未商業化。

關於自動駕駛汽車的重要事項

下面重點介紹了自動駕駛汽車的一些重要特徵：

• 人工干預- 當我們從 0 級到 5 級時，對人工干預的需求下降，而 5 級車輛不需要任何人工干預。
• 駕駛環境- 0 級到 2 級車輛需要人類駕駛員在所有駕駛環境中監控車輛操作，而 3 級到 5 級車輛可以根據駕駛環境做出自動駕駛決策。
• 基於感測器的技術- 車輛自動化程度的提高需要先進的感測器來理解周圍環境。
• 智慧基礎設施- 更高的自動化水平需要智慧基礎設施，例如智慧道路、車聯網和萬物互聯等。

結論

自動駕駛汽車的分類是根據 SAE 定義的自動化級別進行的。總之，根據 SAE，自動駕駛汽車有六種型別，從 0 級到 5 級。0 級是無自動駕駛車輛，而 5 級是完全自動駕駛車輛。閱讀下一章以瞭解我們為什麼需要自動駕駛汽車。

我們為什麼需要自動駕駛汽車？

自動駕駛汽車在交通運輸行業、道路安全和交通控制中發揮著至關重要的作用。在這個科技時代，由於社會、環境、經濟等多種因素，對自動駕駛汽車（無人駕駛汽車）的需求日益增長。在交通運輸行業開發和部署自動駕駛汽車的主要目標是克服效率低下、安全問題、可及性相關問題等。

在本章中，我們將學習各種因素，這些因素使自動駕駛汽車技術成為現代出行和運輸的重要組成部分。

為什麼需要自動駕駛汽車？

在本節中，我們重點介紹了一些促進自動駕駛汽車在出行領域開發和部署的主要因素：

安全增強

安全增強是推動自動駕駛汽車發展最顯著的需求之一。眾所周知，駕駛員的人為錯誤是造成道路交通事故的主要原因。這些人為錯誤背後的關鍵原因包括判斷失誤、分心駕駛、酒駕和疲勞駕駛。自動駕駛汽車利用人工智慧等先進技術以及智慧感測器和攝像頭等工具來監控周圍環境並比人類駕駛員更快地檢測障礙物。因此，自動駕駛汽車顯著減少了人為駕駛錯誤，從而減少了道路交通事故。

此外，自動駕駛汽車配備了名為ACAS（高階碰撞避免系統）的技術，該技術結合使用雷射雷達、雷達、攝像頭等智慧感測器，提前檢測潛在的碰撞並透過自主控制速度和剎車來避免碰撞。該系統旨在保持車輛與其前車之間的安全距離。

這兩種做法顯著降低了道路交通事故的發生頻率和嚴重程度，提高了道路安全。

出行便利性和可及性增強

自動駕駛汽車使行動不便和老年人能夠駕駛，而這些人以前無法駕駛。因此，出行便利性和可及性是自動駕駛汽車開發的另一個主要需求。

由於年齡或任何身體殘疾而無法駕駛的人可以從自動駕駛汽車中獲益。自動駕駛汽車透過提供無需任何協助的門到門交通設施，增強了他們在交通方面的出行能力和獨立性。因此，自動駕駛汽車使這些人能夠參與社會活動並獲得醫療保健、購物等服務。

在公共交通設施不完善的農村和欠發達地區，自動駕駛汽車可以成為一種可靠且經濟實惠的選擇。在這些地區，共享自動駕駛汽車（如機器人計程車、自動駕駛出租車或巴士）可用於提供定期或按需的交通服務。這項設施可以解決交通不便地區在獲取教育、就業、醫療保健等方面的障礙。

緩解交通擁堵

在現代，交通運輸中最大的問題之一是交通擁堵，這導致了大量的時間、燃料和生產力的浪費。自動駕駛汽車配備了智慧感測器，使它們能夠與其他車輛和交通控制基礎設施通訊，以最佳化道路上的交通流量。這使得通勤更快，並減少了交通堵塞問題。

自動駕駛汽車的設計也嚴格遵守交通規則，避免了不必要的變道、危險超車、超速等低效操作。這進一步有助於緩解交通擁堵。

因此，自動駕駛汽車也被開發並部署到交通基礎設施中，以緩解交通擁堵。

環境可持續性

傳統的、駕駛員操作的車輛會產生排放和汙染物，並且由於人工操作，它們的能源效率也有限。這是產生對自動駕駛汽車需求的另一個原因。

自動駕駛汽車具有更高的能源效率，並減少了交通運輸的碳足跡。這是因為自動駕駛汽車能夠保持最佳速度、減少怠速時間並提供平穩的加速。與人工操作的車輛相比，所有這些活動都導致更高的能源效率。

一些自動駕駛汽車是電池驅動的電動汽車，因此與發動機驅動的汽車相比，它們提供了額外的環境效益。

自動駕駛汽車透過減少走走停停的交通狀況（這是城市地區汙染的主要原因）進一步減少了由交通擁堵引起的排放。

經濟效益

自動駕駛汽車有助於為消費者節省大量成本。由於這些車輛優化了燃油消耗，因此減少了車主的燃油成本。此外，自動駕駛汽車提高了道路安全，使事故發生頻率和嚴重程度降低。因此，它們還降低了各種成本，如保險費、維修費、醫療費用等。

在貨運和物流行業，自動駕駛汽車可以全天候不間斷地執行，而人類駕駛員則需要休息。這減少了運輸時間並提高了交付速度。因此，它有助於構建一個經濟高效且高速的供應鏈。

即時交通管理

自動駕駛汽車能夠即時收集和處理大量交通資料。因此，它們可以透過動態控制交通訊號燈來幫助管理交通。自動駕駛汽車還可以識別到達目的地的最佳路線，並防止與交通相關的瓶頸。

預測性維護

自動駕駛汽車還透過預測性維護減少了因故障導致的停機時間。自動駕駛汽車使用先進的診斷系統和智慧感測器持續監控發動機健康狀況、輪胎壓力和其他重要部件。如果車輛存在可能導致嚴重問題的任何潛在問題，診斷系統會提前向車輛操作員發出警告。

結論

總之，自動駕駛汽車有助於減少交通運輸行業中的潛在問題，並提高安全性和出行便利性。這些車輛還可以減少燃料消耗和對環境的影響。但是，在交通運輸領域全面部署自動駕駛汽車仍面臨著若干技術、監管、倫理和可靠性方面的挑戰。

閱讀下一章，深入瞭解使用自動駕駛汽車的優勢。

自動駕駛汽車的優勢

閱讀本章，瞭解使用自動駕駛汽車的關鍵優勢。自動駕駛汽車最顯著的優勢是改善駕駛體驗和道路安全。讓我們詳細討論更多優勢。

自動駕駛汽車的優勢

使用自動駕駛汽車（自動駕駛汽車）的關鍵優勢或益處如下：

提高道路安全

大多數道路交通事故背後的主要原因是駕駛員的人為錯誤。這些錯誤主要是由於需要360°持續監控車輛周圍環境，這是一項繁瑣的任務。

自動駕駛汽車的設計使用了智慧感測器和攝像頭來持續執行此任務，而不會感到疲勞。這些感測器和攝像頭可以持續準確地檢測障礙物、其他車輛和道路狀況，這對於人類駕駛員來說幾乎是不可能的。

因此，自動駕駛汽車減少了駕駛員持續監控周圍環境的負擔。此外，自動駕駛汽車的設計也遵循交通規則，以避免潛在的交通風險。

所有這些做法都有助於減少道路交通事故、損壞和人員傷亡。因此，自動駕駛汽車增強了道路安全。

提高交通運輸可靠性

自動駕駛汽車可以在最少或沒有人工指令和干預的情況下執行。因此，這些車輛為那些因衰老、身體殘疾等原因無法駕駛的人提供了可靠的交通方式。透過提供可靠的出行方式，自動駕駛汽車使殘疾人能夠獲得基本服務，例如社會活動、教育、醫療保健等。

改善道路交通管理

自動駕駛汽車採用車聯網技術與其他車輛以及道路基礎設施進行通訊。因此，這些車輛可以規劃具有最佳化路線的行程。它們還可以調節速度，以避免導致道路和高速公路交通擁堵的問題。

自動駕駛汽車能夠根據即時道路狀況平穩地進行制動和加速。這種一致的駕駛模式有助於管理交通，減少道路擁堵。此外，它還提高了車輛的燃油效率。

減少碳排放和汙染

自動駕駛汽車旨在提供更高的燃油效率，從而減少碳排放並最大限度地減少環境汙染。當這些車輛配備電動動力系統時，它們會變得更加環保。

降低運營和維護成本

由於自動駕駛汽車執行平穩的加速和制動，因此減少了車輛運動部件的磨損。因此，自動駕駛汽車需要較少的維護，因此維護成本也較低。它還延長了車輛的使用壽命。

此外，自動駕駛汽車可以規劃行程的最佳化路線，從而提高燃油效率，並降低相關的運營成本。

提高生產力

全自動駕駛汽車可以讓人們從駕駛中解放出來。因此，在這些車輛中，乘客可以專注於其他任務，例如閱讀、放鬆、辦公等。這提高了人們的生產力和生活質量。

減少交通違規和相關成本

自動駕駛汽車的設計嚴格遵守交通規則，例如不闖紅燈、不超速等。透過避免所有這些交通規則違規行為，自動駕駛汽車減少了罰款、事故、人員傷亡等。這降低了與這些不良活動相關的成本。

結論

上面列出的好處共同使自動駕駛汽車成為出行和運輸領域的一項變革性技術。總之，自動駕駛汽車可以幫助我們提高道路安全、效率和環境狀況。

自動駕駛汽車的潛在影響

隨著自動駕駛汽車的開發和部署不斷增加，汽車製造商和整個汽車行業正面臨著各種挑戰和機遇，這些挑戰和機遇正在重塑傳統的汽車格局。

本章旨在重點介紹自動駕駛汽車對汽車行業和汽車製造商可能帶來的所有挑戰和影響。

自動駕駛汽車對汽車製造商的影響

隨著自動駕駛汽車技術的進步，以下影響和挑戰正在影響汽車製造商和整個汽車行業 -

商業模式和收入來源的變化

傳統上，汽車製造商專注於汽車的設計、製造和銷售。直接向消費者銷售汽車是所有汽車製造商的主要收入來源之一。但隨著自動駕駛汽車技術的出現，新的商業模式已經產生，例如共享機器人計程車、網約車、基於訂閱的汽車服務等。所有這些商業模式都透過使用自動駕駛汽車創造了經常性收入模式。

總體而言，自動駕駛汽車正在實施“出行即服務”（MaaS）。MaaS 也鼓勵汽車製造商與科技公司或交通服務提供商建立合作關係。

新的競爭格局

自動駕駛汽車的開發吸引了科技公司和初創企業進入汽車行業。谷歌、蘋果、特斯拉等科技公司正在大力投資自動駕駛汽車技術，為傳統汽車製造商創造新的競爭格局。因此，傳統汽車製造商正面臨著更加競爭的環境，並努力將安全可靠的自動駕駛汽車推向市場。

車輛設計和架構修改

在自動駕駛汽車中，由於自動駕駛，對人工干預的需求降至最低。因此，自動駕駛汽車需要改變內飾設計，為生產力或娛樂提供更多舒適性和功能。

此外，自動駕駛汽車配備了各種先進的感測器和人工智慧技術，因此汽車製造商必須對車輛設計和架構進行必要的修改，以最佳化這些感測器的放置。這有助於確保可靠和安全的執行。

大資料管理

自動駕駛汽車使用感測器和人工智慧技術，因此會產生大量資料。這些資料對於增強自動駕駛演算法、提高道路安全和最佳化道路交通流量至關重要。

監管機構和基礎設施公司可以使用這些大資料來了解駕駛模式、交通流量，並創新改進道路基礎設施的方法。

對汽車供應鏈和製造的影響

自動駕駛汽車也會對供應鏈產生影響。汽車製造商需要與新的供應商合作，為自動駕駛汽車中使用的零部件（例如感測器、人工智慧處理器、攝像頭等）提供支援。

此外，自動駕駛汽車技術需要與傳統制造工藝不同的製造工藝。在自動駕駛汽車製造中，改進的質量控制和測試程式對於確保自動駕駛汽車所需的可靠性和安全性非常重要。

監管和安全挑戰

自動駕駛汽車也帶來了複雜的監管和責任挑戰。因此，政府和決策者必須共同努力，制定標準和法律框架，以確保自動駕駛汽車安全部署到公共道路上。

汽車製造商還需要與決策者合作，建立監管標準，以規範安全的自動駕駛汽車運營、責任、安全測試、資料隱私和安全，同時促進創新。

結論

在本章中，我們解釋了自動駕駛汽車對汽車製造商和汽車製造商的一些關鍵影響。自動駕駛汽車技術的進步正在透過改變汽車製造商的商業模式、車輛設計和合作夥伴關係來重塑汽車行業。讓我們進入下一章，瞭解駕駛中的自動駕駛級別。

駕駛中的自動駕駛級別

自動駕駛汽車技術不再是未來的夢想；相反，它已經成為快速發展的現實。自動駕駛或自動駕駛技術正在徹底改變和轉型運輸行業。它提高了駕駛舒適性和道路安全，並改變了我們與車輛互動的方式。

自動駕駛技術具有不同的自動駕駛級別。根據自動駕駛級別，車輛可以分為六個不同的類別，從完全手動到完全自動。這種駕駛自動駕駛級別分類由汽車工程師協會 (SAE) 進行。

在本章中，我們將解釋駕駛中的每個自動駕駛級別，並瞭解其技術、功能和當前的使用狀態。瞭解自動駕駛級別對於深入瞭解自動駕駛汽車的未來至關重要。

什麼是駕駛中的自動駕駛級別？

車輛在沒有任何人工干預的情況下自主執行駕駛功能的程度稱為駕駛中的自動駕駛級別。自動駕駛級別基本上描述了人類駕駛員參與控制車輛操作的程度。

自動駕駛級別可以從零自動化到完全自動化不等，具體取決於車輛的人工駕駛員控制能力。此概念主要用於闡明車輛在自動駕駛技術方面的功能和侷限性。

駕駛中的自動駕駛級別

汽車工程師協會 (SAE) 根據其功能、能力和侷限性定義了六個級別的駕駛自動駕駛級別。這裡詳細解釋了這六個級別的駕駛自動駕駛級別 -

級別 0 – 無駕駛自動化

SAE 級別 0 稱為無駕駛自動化。在級別 0 自動駕駛中，車輛完全手動，需要人類駕駛員執行所有駕駛任務並控制車輛。

但是，這些車輛配備了一些基本的安全和警告功能，例如緊急制動和車道變更警告。這些功能只是輔助人類駕駛員，但沒有在車輛中提供任何駕駛自動化。我們今天在道路上看到的絕大多數汽車和其他車輛都是級別 0 自動駕駛汽車，完全由人類駕駛員控制。

級別 1 – 駕駛輔助

SAE 級別 1 稱為駕駛輔助。在級別 1 自動駕駛中，車輛能夠提供轉向或加速方面的駕駛輔助，但不能同時提供兩者。因此，在這些車輛中，駕駛員需要始終對車輛的操作進行監督。

級別 1 車輛中最常用的技術包括自適應巡航控制 (ACC) 和車道保持輔助。ACC 負責保持車輛與前方車輛之間的恆定速度和安全距離。因此，配備巡航控制、泊車輔助等功能的汽車屬於此類。

級別 2 – 部分駕駛自動化

SAE 級別 2 稱為部分駕駛自動化。級別 2 車輛能夠在特定的駕駛環境下同時提供轉向和加速方面的輔助。但是，重要的是人類駕駛員必須持續監控周圍環境，並在需要時準備好接管控制權。

級別 2 車輛使用高階駕駛輔助系統 (ADAS) 來執行自動轉向、速度控制和制動功能。目前可用的級別 2 自動駕駛系統的一些常見示例包括特斯拉的自動駕駛儀、通用汽車的超級巡航等。

級別 3 – 條件駕駛自動化

SAE 級別 3 稱為條件駕駛自動化。級別 3 車輛能夠動態地檢測環境條件並根據這些條件做出決策。例如，這些車輛可以自主加速超越緩慢行駛的車輛。但是，仍然需要人類駕駛員進行持續監督。如果自動系統無法執行該功能，駕駛員必須準備好接管控制權。

此類車輛配備了先進的感測器和人工智慧 (AI) 技術。使用這些技術，級別 3 車輛可以在人類駕駛員的監督下執行交通導航和速度調整。奧迪配備交通擁堵輔助的 A8L 是級別 3 自動駕駛汽車的一個常見示例。

級別 4 – 高階駕駛自動化

SAE 級別 4 稱為高階駕駛自動化。在級別 4，車輛能夠在指定的地理圍欄區域內執行完全的駕駛自動化。此外，在正常條件下以及指定區域內，這些車輛不需要人類駕駛員。

在級別 4 車輛中，最廣泛使用的技術包括高畫質地圖、強大的 AI 技術和冗餘系統。所有這些技術共同使此類車輛能夠在沒有任何人工干預的情況下安全執行。儘管如此，級別 4 車輛仍然無法在不受限制的環境中自主執行。

級別 4 自動駕駛汽車的示例包括 Waymo 的無人駕駛出租車和 Navya 的自動駕駛班車。

級別 5 – 完全駕駛自動化

SAE 級別 5 是完全駕駛自動化。在級別 5，車輛能夠在所有條件下執行所有駕駛任務，而無需任何人工干預。因此，級別 5 車輛被稱為完全自動駕駛汽車。這些車輛沒有人類駕駛員控制裝置，如方向盤、制動踏板等。

在這些車輛中，先進的人工智慧技術和智慧感測器套件用於提供對周圍環境的準確可靠的監控。這些車輛可以自主理解道路狀況、交通流量、道路標誌和訊號。因此，級別 5 車輛可以稱為完全無人駕駛汽車或自動駕駛汽車。

駕駛自動駕駛級別總結

結論

總之，SAE 定義了總共六個自動駕駛級別。每個級別都有其自身的功能和特性。如今，我們在道路上看到的絕大多數車輛都屬於自動駕駛的 2 級，因為它們只為人類駕駛員提供輔助，而不是完全自動駕駛。

3 級車輛接近生產和商業化階段，但許多國家仍在等待監管部門的批准。4 級和 5 級車輛正處於開發和測試階段。然而，隨著技術的進步，預計在不久的將來將實現完全自動駕駛。讓我們進入下一章，瞭解自動駕駛汽車內部的技術。

自動駕駛汽車 - 技術

自動駕駛汽車或無人駕駛汽車使用各種先進技術來執行駕駛任務，無需任何人工干預或輔助。因此，這些車輛完全依賴各種協同工作的技術來執行道路上的控制、監控和決策功能。

在本節中，我們將討論自動駕駛或無人駕駛汽車中使用的每項技術。

自動駕駛汽車內部的技術

以下是自動駕駛汽車自動執行背後的一些關鍵技術：

高階感測器

感測器充當自動駕駛汽車的眼睛和耳朵。在自動駕駛汽車中，使用各種先進的感測器來收集來自周圍環境的資料。這些感測器幫助車輛瞭解其周圍的環境，例如其他車輛、障礙物、道路標誌、行人等。

以下是自動駕駛汽車中一些主要使用的感測器型別：

雷射雷達

雷射雷達代表光探測和測距。雷射雷達是一種基於雷射的感測器技術，用於自動駕駛汽車建立周圍環境的 3D 地圖。該感測器允許車輛識別附近的物體並測量它們與車輛的距離。

雷射雷達以其高精度和深度感知而聞名，在夜間或惡劣天氣條件下檢測物體非常有用。然而，它是一種非常昂貴的感測器技術，在強降雨或降雪條件下無法正常工作。

雷達

雷達代表無線電探測和測距。它也是一種感測器技術，利用無線電波，用於自動駕駛汽車檢測附近物體（如道路上的其他車輛）的位置和速度。

雷達技術的最大優勢在於它可以在大多數天氣條件下良好工作，並且能夠測量自動駕駛汽車周圍環境中移動車輛的速度。

然而，由於解析度有限，雷達可能無法檢測到小型物體。它在識別物體的特定形狀方面也精度較低。

攝像頭

攝像頭用於自動駕駛汽車，使它們能夠看到周圍的環境。它們負責檢測道路標誌、交通訊號燈、車道標記和其他道路基礎設施元件。

攝像頭能夠提供周圍環境的詳細影像，並且比雷射雷達和雷達更便宜。但是，它們在弱光、雨、霧和其他惡劣天氣條件下無法正常工作。此外，需要複雜的演算法才能準確解釋攝像頭捕獲的視覺資料。

超聲波感測器

超聲波感測器透過發射聲波來工作，用於檢測短距離和封閉範圍內的物體，例如停車位。這些感測器用於自動駕駛汽車執行自動停車等功能。這些感測器成本較低，但工作範圍有限。

人工智慧 (AI) 和機器學習

人工智慧和機器學習充當自動駕駛汽車的大腦，執行決策、從行動中自主學習、理解周圍環境等功能。

自動駕駛汽車使用基於 AI 的神經網路來處理和解釋感測器捕獲的資料。AI 允許自動駕駛汽車識別物體、進行預測和決策、規劃和控制車輛的運動等。總的來說，AI 和機器學習幫助自動駕駛汽車準確地做出即時決策。

然而，AI 和機器學習是基於資料的技術，需要大量資料才能做出決策併發布命令。

計算機視覺

計算機視覺也是人工智慧的一部分，涉及影像和影片處理等任務。它用於自動駕駛汽車處理攝像頭的視覺資料，以理解周圍的環境。

計算機視覺允許自動駕駛汽車識別障礙物、車道標記以及交通標誌和訊號。它負責確保車輛的準確移動，並在複雜的環境中提供安全的自動駕駛。

但是，這項技術需要先進的硬體和複雜的程式來處理意外事件和能見度差的條件。

GPS 和地圖

自動駕駛汽車需要關於位置和路線的精確資料才能準確導航。這些資料由 GPS（全球定位系統）和高畫質地圖提供。

GPS 是一種基於衛星的系統，整合到自動駕駛汽車中以確定其確切位置。它還與高畫質地圖整合，以幫助車輛瞭解其所在位置並識別最佳路線。儘管如此，由於訊號阻塞，GPS 系統在擁擠的城市地區或隧道中精度會降低。

高畫質地圖提供了道路和基礎設施的詳細布局，以及有關車道標記、交通訊號和標誌等資訊。地圖對於規劃最佳路線和安全導航車輛至關重要。但是，基礎設施的快速變化需要更新地圖，這是一項具有挑戰性和成本高的任務。

車聯網 (V2X) 通訊

通訊或連線是自動駕駛汽車中最關鍵的技術之一。它允許車輛與其他車輛、道路基礎設施和伺服器通訊和交換資料和資訊。

在自動駕駛汽車中，使用幾種不同的通訊型別，例如車對車通訊、車對基礎設施通訊、與雲伺服器的通訊。

車對車 (V2V) 通訊允許自動駕駛汽車與其他車輛共享速度、方向等資訊。它負責在道路上提供安全的導航。

車對基礎設施 (V2I) 通訊允許車輛與道路標誌、交通訊號等基礎設施元件通訊。這種通訊確保了更好的交通管理並減少了道路擁堵。但是，由於需要對現有基礎設施進行重大更改，因此實施起來非常具有挑戰性和成本高昂。

雲連線或與雲伺服器的通訊使自動駕駛汽車能夠訪問地圖、位置詳細資訊和交通更新。這種通訊確保車輛掌握最新資訊。儘管如此，這種通訊容易受到網路故障和連線問題的影響，這些問題可能會干擾車輛操作並影響道路安全。

路徑規劃系統

它是自動駕駛汽車的軟體元件，有助於規劃最佳路線並提供安全導航的方向。該系統對於車輛自主平穩安全駕駛至關重要。

運動控制系統

在自動駕駛汽車中，運動控制系統接收來自 AI 系統的輸入，並相應地執行轉向、加速、制動等動作。該系統負責提供精確的控制，以確保車輛安全平穩執行。

邊緣計算

自動駕駛汽車需要即時資料處理才能快速執行操作。邊緣計算使它們能夠做到這一點。這項技術在自動駕駛汽車中實現了本地處理資料的能力，而無需依賴雲伺服器。邊緣計算在減少延遲方面發揮著重要作用，並使自動駕駛汽車的決策速度更快。

網路安全系統

自動駕駛汽車使用先進的連線、軟體和資料，這些都容易受到網路威脅。因此，這些車輛使用網路安全系統（如加密、防火牆、入侵檢測系統等）來保護它們免受各種網路威脅。這些系統對於保護車輛的敏感資料和防止駭客攻擊至關重要。

結論

自動駕駛汽車是各種先進技術的有趣融合，使這些車輛能夠看到、思考和採取行動，而無需任何人類駕駛員。這些技術中的每一項都在確保這些車輛安全自動駕駛方面發揮著重要作用。

自動駕駛汽車技術的風險

自動駕駛汽車或無人駕駛汽車正在透過提高效率、安全性和便利性來徹底改變交通運輸行業。但是，自動駕駛汽車技術也帶來了新的風險，必須認真考慮和管理這些風險。自動駕駛汽車技術的主要風險與安全和網路安全相關。

在本節中，我們將瞭解與自動駕駛汽車技術相關的主要風險。

安全風險

自動駕駛汽車完全依賴於複雜的技術、感測器、攝像頭、雷達和人工智慧來進行自動駕駛操作。任何一個元件的故障都可能導致危險情況，例如無法檢測障礙物、道路標誌、交通訊號、行人等。這種情況可能造成嚴重的安全風險。

以下是與自動駕駛汽車相關的一些安全風險示例：

• 感測器故障- 自動駕駛汽車使用各種先進的感測器（如雷射雷達、雷達、攝像頭等）來監控和了解其周圍環境。如果任何一個感測器發生故障或出現故障，則車輛可能無法識別特定物體，並可能做出錯誤的決策。
• 意外自動駕駛功能- 有時，自動駕駛汽車可能會執行意外的自動駕駛功能，如果駕駛員沒有準備好接管控制權，則可能導致危險情況。
• 交通模式誤判- 自動駕駛汽車使用交通模式識別來安全地駕駛車輛並在道路上做出駕駛決策。但由於基礎設施的臨時變化，它們有時可能會誤判交通模式，從而造成安全風險。

所有這些自動駕駛汽車的安全風險可以透過以下方式降到最低：

• 持續測試和升級自動駕駛演算法。
• 實施嚴格的安全標準。
• 開發故障安全系統，以便在發生錯誤時安全地停止自動駕駛車輛。

網路安全威脅的風險

自動駕駛汽車連線到通訊網路、其他車輛、雲伺服器和基礎設施元件。此外，這些車輛使用大量資料來自主執行駕駛。這些資料和連線使自動駕駛汽車容易受到網路威脅和駭客攻擊。網路罪犯可能會試圖入侵這些車輛以訪問其控制權和資料。

下面解釋了與自動駕駛汽車相關的一些潛在網路安全風險：

• 劫持- 駭客可能會試圖訪問和控制自動駕駛汽車的關鍵系統。他們可以執行不安全的制動、加速和轉向，從而使乘客以及道路上的其他車輛或行人面臨嚴重風險。
• 敏感資料盜竊- 自動駕駛汽車收集和儲存敏感資料，例如位置歷史、使用者偏好、駕駛習慣、交通規則等。網路罪犯可以竊取這些資料，並將其用於各種目的，例如身份盜竊、計劃非法活動、跟蹤個人等等。

• 車聯網通訊中斷 - 我們知道，車聯網通訊是自動駕駛汽車安全可靠執行的基石。它涉及自動駕駛汽車與其他車輛、雲伺服器和基礎設施元件之間的通訊。網路犯罪分子可以破壞這種通訊和連線，這可能導致道路混亂，並可能導致不安全的駕駛行為和嚴重的事故。

我們可以遵循以下實踐來保護自動駕駛汽車免受網路安全威脅 -

• 實施多層安全措施，例如加密、身份驗證等。
• 定期更新軟體。
• 開發能夠抵禦潛在風險的彈性網路安全系統。

輻射暴露風險

自動駕駛汽車使用大量的感測器和其他電子裝置，所有這些元件都會發出大量的電磁輻射，用於彼此之間的通訊和連線。然而，在一定水平以下，電磁輻射被認為是安全的，但長時間暴露於其中可能會對乘客造成許多健康問題。

以下是與自動駕駛汽車相關的、由電磁輻射引起的一些常見健康風險 -

• 頭痛和偏頭痛 - 長時間暴露於自動駕駛汽車發出的電磁輻射會導致某些人頭痛和偏頭痛。
• 睡眠障礙 - 長時間暴露於電磁輻射也會影響睡眠週期，並可能導致失眠。
• 長期影響 - 根據一些研究表明，長時間暴露於電磁輻射會導致焦慮、疲勞、認知障礙等問題。

自動駕駛汽車製造商可以透過遵循以下實踐來儘量減少輻射暴露 -

• 引入遮蔽技術
• 規範電磁輻射源
• 提高人們對輻射暴露風險的認識
• 採用安全的車輛設計
• 投資研究和測試輻射對健康的長期影響等。

電池故障風險

自動駕駛汽車依靠可充電電池供電。大多數自動駕駛汽車使用鋰離子電池，由於技術成熟，它們功能強大且可靠。但是，如果這些電池因任何原因損壞，它們就會變得不穩定。這些電池也面臨熱失控的風險，這是一種不希望出現的情況，在這種情況下，電池由於過熱而開始釋放無法控制的能量。這種電池故障會導致車輛起火和爆炸。

這裡列出了一些與自動駕駛汽車相關的關鍵電池相關風險 -

• 火災和爆炸危險 - 損壞的電池容易著火，這非常難以控制，並可能導致爆炸。這些電池爆炸還會以高速將車輛的碎片丟擲，從而傷及附近的人。
• 有毒氣體排放 - 過熱的鋰離子電池會釋放一氧化碳、氟化氫等有毒氣體。這些氣體可能對乘坐自動駕駛汽車的乘客造成嚴重的健康問題。

以下是汽車製造商可以採取的一些措施來解決自動駕駛汽車中與電池相關的風險 -

• 制定安全的電池設計
• 提供適當的冷卻系統以降低熱失控的風險
• 使用耐火材料製造電池等。

硬體故障風險

在自動駕駛汽車中，有時由於制動系統、轉向控制、雷達、雷射雷達等硬體元件故障而帶來風險。這些故障使車輛無法導航並對周圍環境和障礙物做出反應。它們可能導致與其他車輛發生碰撞和事故。

為了降低硬體故障風險，車輛必須配備強大的硬體元件並定期進行維護檢查。即時診斷工具等系統也可以整合到自動駕駛汽車中，以便在硬體出現實際故障之前檢測和響應硬體相關問題。

倫理指導風險

自動駕駛汽車依賴人工智慧做出決策。這引發了一個問題，即在需要人類判斷的情況下，車輛如何才能做出正確的決策以確保公共安全和公平。

例如，考慮一種無法避免的道路交通事故情況。現在，在這種情況下，自動駕駛汽車將如何決定首先保護誰，是其乘客還是其他道路使用者。

結論

總之，自動駕駛汽車必須設計良好，以避免所有這些風險和問題，使自動駕駛更加安全並符合監管標準。讓我們進入下一章，瞭解自動駕駛汽車的關鍵應用。

自動駕駛汽車 - 應用

自動駕駛汽車或無人駕駛汽車憑藉其無需任何人工干預即可駕駛的能力，在各個行業發揮著至關重要的作用。如今，自動駕駛汽車正在使用先進的感測器技術、人工智慧和連線性。這些技術使自動駕駛汽車成為多個行業的寶貴資源，從城市交通到採礦業。

閱讀本章以瞭解自動駕駛汽車的應用，並瞭解它們如何改變不同的行業，提高運輸效率和安全性。

自動駕駛汽車在交通領域的應用

自動駕駛汽車在交通領域取得了重大發展，尤其是在城市地區。這些車輛正在最大限度地減少人類駕駛錯誤並提高道路安全性。自動駕駛汽車正在降低駕駛的不確定性，從而減少事故的可能性。

隨著客戶對更安全、更快、更高效的出行方式的需求不斷增長，許多出行公司正在升級現有車輛並設計新的自動駕駛汽車，例如無人駕駛汽車和巴士，這些車輛可以有效地在城市環境中執行。

自動駕駛汽車在智慧城市中的應用

自動駕駛汽車還被用於智慧城市，以自動化各種服務，例如公共交通、垃圾收集、緊急響應等。

在智慧城市中，自動駕駛汽車透過減少道路交通擁堵、提高道路安全、提供更好的交通管理、提高運營效率等方面發揮著至關重要的作用。所有這些活動對於城市規劃至關重要。

自動駕駛汽車在物流領域的應用

在物流行業，存在著一些挑戰，例如勞動力短缺、燃料成本過高、運營效率低下等。

自動駕駛汽車，如人行道送貨系統、公路貨車和自動駕駛卡車，有助於減少所有這些問題。因此，自動駕駛汽車為公司提供了許多好處，例如供應鏈自動化、排放減少、車道容量增加、維護成本降低等。

自動駕駛汽車在製造業中的應用

自動駕駛汽車也在改善製造業的運營。它們提供了自動化物料搬運和運輸等設施，從而簡化了工作流程。

在製造業中，自動駕駛汽車還參與自動化起重、裝卸和運輸物料等任務，這使得製造商能夠擴大運營規模、滿足市場需求並減輕供應鏈的負擔。

自動駕駛汽車在醫療保健領域的應用

自動駕駛汽車還透過提供增強的緊急響應和移動醫療保健設施來重塑醫療保健行業。

自動駕駛汽車幫助患者和殘疾人到達醫院並獲得醫療保健服務。這些車輛還使醫療保健提供者能夠有效地提供醫療救助。

自動駕駛汽車在農業領域的應用

自動駕駛汽車還透過使用物聯網和運營技術系統來自動化耕作、收割和運輸物料等耗時費力的任務，從而推動農業行業發展。這些車輛降低了相關的勞動力成本並提高了生產力。

自動駕駛汽車在航空航天領域的應用

在航空航天行業，自動駕駛汽車技術正在使空中旅行更加安全和高效。這項車輛技術提高了長途飛行的安全性並降低了相關風險。它還降低了運營成本並增強了客戶滿意度。

自動駕駛汽車在建築行業的應用

自動駕駛汽車還在改變建築行業，在危險環境中取代人工勞動，並自動化推土、運輸、搬運重物等任務。這些車輛創造了安全的工作環境，提高了燃油效率並減少了排放。

自動駕駛汽車在採礦業中的應用

自動駕駛汽車也用於採礦業，以實現持續生產、最大限度地減少錯誤、提高效率、增強安全性和降低運營成本。

結論

這就是關於自動駕駛汽車在各個行業的應用。自動駕駛汽車提高了生產力、安全性、效率，同時降低了相關成本。自動駕駛汽車的使用正在重塑交通運輸行業，並使其變得更加可持續。