自動駕駛汽車教程

自動駕駛汽車是指無需任何人工干預即可執行所有駕駛相關任務的車輛。這些車輛也被稱為自動駕駛車輛、機器人車輛或無人駕駛車輛。一些流行的自動駕駛汽車示例包括特斯拉Model S、奧迪A8、通用凱迪拉克CT6等。

自動駕駛汽車正在改變和徹底革新汽車和交通運輸行業。這些車輛可以使用各種感測器、攝像頭和即時資料處理系統獨立感知導航任務。利用這些元件，自動駕駛汽車可以訪問道路狀況，做出駕駛決策，並執行安全的導航任務，以將車輛從一個位置移動到另一個位置。

本教程旨在解釋自動駕駛汽車的基本概念及其潛在問題和應用領域。

什麼是自動駕駛汽車？

自動駕駛汽車是現代車輛，也稱為自動駕駛車輛或無人駕駛車輛。這些車輛的設計整合了允許它們訪問道路狀況即時資料並無需任何人工干預即可導航和操作的技術。

自動駕駛汽車使用先進的控制和監控系統、人工智慧 (AI) 和先進的計算技術來捕捉周圍環境，做出駕駛決策，並控制車輛的操作和移動。

自動駕駛汽車的關鍵元件

以下是自動駕駛汽車的關鍵元件及其功能：

• 感測器 - 這些是用於即時捕獲周圍環境資料的裝置。它們包括攝像頭、雷達、雷射雷達、GPS、聲納、IMU等。這些元件充當自動駕駛汽車的眼睛和耳朵。
• 感知系統 - 此係統負責處理感測器收集的原始資料，以識別和跟蹤周圍區域中的物體。該系統可以識別其他車輛、車道標記和道路標誌。
• 規劃系統 - 此係統用於根據感知系統的資料決定車輛的動作。此係統對於確保車輛正確安全地移動至關重要。
• 控制系統 - 此係統包括對轉向、制動、發動機、速度、加速等元件的控制。控制系統的主要功能是執行規劃系統決定的動作。

典型自動駕駛汽車或自動駕駛汽車的框圖如下所示：

自動駕駛汽車技術的歷史

下表重點介紹了自動駕駛汽車技術領域的一些關鍵歷史發展：

自動駕駛汽車中的自動化級別

下表簡要介紹了自動駕駛汽車或自動駕駛汽車中使用的自動化級別：

人工智慧在自動駕駛汽車中的作用

人工智慧 (AI) 在自動駕駛汽車的開發和執行中發揮著重要作用。人工智慧使自動駕駛汽車能夠理解和解釋其周圍環境，以便它們能夠做出駕駛決策並安全地導航，無需任何駕駛員干預。

在自動駕駛汽車中，人工智慧主要負責解釋來自攝像頭、雷達、雷射雷達、GPS等感測器的原始資料，併為規劃系統生成指令以做出安全的駕駛決策。

自動駕駛汽車——主要挑戰

我們在此列出了一些與自動駕駛汽車的開發、執行和使用相關的重大挑戰：

• 需要複雜的軟體和地圖系統，以提供詳細的道路狀況以實現安全導航。
• 開發可靠的自動駕駛汽車技術需要高昂的成本。
• 消費者也存在信任問題，限制了採用。
• 關於自動駕駛汽車事故的法律法規並不明確。
• 自動駕駛汽車使用容易受到駭客攻擊、資料盜竊和其他隱私問題的計算技術。
• 自動駕駛汽車將影響數百萬專業駕駛員的就業。
• 道路基礎設施也會給自動駕駛汽車的執行帶來問題。

自動駕駛汽車術語

下面列出了一些與自動駕駛汽車相關的術語及其定義：

• ADAS - ADAS 代表高階駕駛輔助系統。它是一種車輛技術，可以執行車道保持輔助、緊急自動制動、巡航控制等功能，以提高駕駛安全性。
• 雷射雷達 - 雷射雷達代表光探測和測距。這是一種感測器技術，其中使用雷射來建立車輛周圍環境的 3D 地圖並識別障礙物。
• 自動化級別 - 這些是自動駕駛汽車中使用的自動化級別，由 SAE（汽車工程師協會）定義。這些級別範圍從 0 級（無自動化）到 5 級（完全自動化）。
• 感知系統 - 此係統用於自動駕駛汽車中處理感測器資料並解釋周圍環境。
• 機器人計程車 - 這是一種自動駕駛汽車，旨在在特定地理區域內商業提供無人駕駛乘客運輸。
• 邊緣案例 - 在自動駕駛汽車中，邊緣案例定義為需要高階決策才能安全導航的不常見的駕駛情況，例如異常交通狀況。
• 自動送貨車輛 - 這些是專門設計用於在沒有駕駛員干預的情況下運輸貨物的自動駕駛車輛。

本教程大綱

在本自動駕駛汽車教程中，您將瞭解以下內容：

• 自動駕駛汽車簡介 - 在本章中，您將瞭解自動駕駛汽車技術的定義以及無人駕駛汽車在無人干預下的操作。
• 自動駕駛汽車的型別 - 本章將解釋不同型別的自動駕駛汽車及其使用的技術。
• 自動駕駛汽車的需求 - 在本章中，您將瞭解這些車輛可以解決的問題。
• 自動駕駛汽車的優勢 - 在本教程的本章中，您將探討自動駕駛汽車的關鍵優勢，例如增強的駕駛輔助、更好的交通控制、減少事故等等。
• 對汽車製造商的影響 - 本章將重點介紹自動駕駛汽車對汽車製造商帶來的所有主要挑戰和機遇。
• 駕駛中的自動化級別 - 本章將詳細概述 SAE 定義的六個自動化級別。
• 自動駕駛汽車內部的技術 - 本教程的本章將解釋賦能自動駕駛汽車的各種技術和元件。
• 自動駕駛汽車的風險 - 在本章中，您將探討與自動駕駛汽車相關的潛在風險和挑戰。
• 自動駕駛汽車的應用 - 本章將向您解釋自動駕駛汽車的有用之處以及主要應用領域。

誰應該學習自動駕駛汽車技術？

本自動駕駛汽車教程可作為希望在自動駕駛汽車領域發展職業生涯的初學者學生的入門資源，也可作為執業工程師的參考。

本教程對以下型別的讀者非常有幫助：

• 任何對機器人車輛或自動駕駛汽車感興趣的人。
• 任何想將職業轉向自動駕駛汽車和自動駕駛汽車領域的人。
• 有興趣從事人工智慧和車輛領域先進和尖端技術工作的企業家。

學習自動駕駛汽車技術的先決條件

本自動駕駛汽車教程的編寫水平相對較低，面向那些沒有車輛技術或機電一體化背景的人。

但是，對傳統車輛、感測器、發動機、人工智慧、決策演算法、GPS、基本程式設計技能等概念的基本瞭解將有助於輕鬆掌握本教程中解釋的概念。

關於自動駕駛汽車的常見問題

在本節中，我們收集了一些關於自動駕駛汽車的常見問題 (FAQ)及其答案。

完全自動駕駛汽車是否存在？

截至 2024 年年中，目前尚無（根據 SAE 5 級標準）可商用的完全自動駕駛汽車。但是，有一些部分自動駕駛汽車可在公共道路上使用。

使用自動駕駛汽車的目標是什麼？

自動駕駛汽車的主要目標是使駕駛更安全、更舒適，並增強駕駛體驗。這些車輛還應該有助於減少交通擁堵、燃油消耗和排放。

什麼是車輛中的自主系統？

在車輛中，自主系統不過是由感測器、資料處理器和軟體組合而成的一個系統，它使汽車能夠在無需人工干預的情況下自動駕駛。

無人駕駛汽車安全嗎？

根據資料和報告，發現在大多數事故場景中，無人駕駛汽車比人工駕駛的汽車相對更安全。

誰發明了自動駕駛汽車？

第一輛自動駕駛汽車是由諾曼·貝爾·蓋迪斯在1939年研發的。這是一輛電動汽車，由嵌入道路中的磁化金屬釘產生的無線電控制電磁場控制和導航。

無人駕駛汽車會被駭客攻擊嗎？

是的，無人駕駛汽車會被駭客攻擊，因為它們使用計算技術進行操作。主要的是，無人駕駛汽車透過其雷射雷達系統被駭客攻擊，該系統負責識別和避免路面上的障礙物。

自動駕駛汽車的未來是什麼？

預計自動駕駛汽車未來將在交通運輸中得到廣泛應用，這主要是因為以下幾個關鍵原因：

• 減少事故
• 減少汙染和排放
• 更容易獲得更好的出行便利
• 提高資源和資產利用率
• 自動化的交通設施等。

使用自動駕駛汽車的兩個主要好處是什麼？

自動駕駛汽車的兩個主要好處如下：

• 減少道路交通事故，提高安全性
• 減少交通擁堵、燃油消耗和排放

自動駕駛汽車的缺點是什麼？

自動駕駛汽車的主要缺點如下：

• 技術錯誤可能導致汽車故障和事故
• 網路威脅和駭客攻擊等問題
• 減少專業駕駛員的就業
• 需要準確且高質量的製圖系統才能安全導航
• 駕駛員可能會隨著時間的推移而失去駕駛技能

自動駕駛汽車面臨的最大挑戰是什麼？

自動駕駛汽車面臨的最大挑戰是安全性和可靠性問題。這主要是由於對車輛周圍環境的解讀不正確造成的。