无人驾驶汽车是智能汽车的一种，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目标。从20世纪70年代开始，美国、英国、德国等发达国家开始进行无人驾驶汽车的研究，在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年，首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。

1.国外无人驾驶汽车技术的发展

(1）美国谷歌(Google）无人驾驶汽车

谷歌无人驾驶汽车是斯坦福大学人工智能实验室的主任塞巴斯蒂安-特龙的智慧结晶，他也是谷歌的工程师和谷歌街景地图服务的创造者之一(如图6-16）。

谷歌无人驾驶汽车通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来“看到”其他车辆，并使用详细的地图来进行导航。手动驾驶车辆收集来的信息是如此巨大，必须将这些信息进行处理转换，谷歌数据中心将这一切变成了可能，它的数据处理能力是如此强大。所面临的难题是自动驾驶汽车和人驾驶的汽车如何共处而不引起交通事故的问题。

虽然，谷歌的无人驾驶汽车还处于原型阶段，不过即便如此，它依旧展示出了与众不同的创新特性。和传统汽车不同，谷歌无人驾驶汽车行驶时不需要人来操控，这意味着方向盘、油门、刹车等传统汽车必不可少的配件，在谷歌无人驾驶汽车上通通看不到，软件和传感器取代了它们。

(2）英国优尔特拉(ULTra）无人驾驶汽车

优尔特拉(ULTra）无人驾驶汽车由英国的先进交通系统公司和布里斯托尔大学联合研制，并于2010年投放希斯罗机场作为出租车运送旅客(如图6-17）。这种超前的独立舱没有驾驶员，也没有喋喋不休的谈话声伴随你的旅途，只有一个装在墙上的按钮。按钮旁边写着“开始”。该无人驾驶汽车有4个座位，形状似气泡，看起来就像一艘外星人飞船：这种汽车依靠电池产生动力，而且乘客可以通过触摸屏来选择他们的目的地，它们的时速可达40千米，而且会自动沿着其狭长的道路系统行使。一旦乘客选择好了目的地，控制系统会记录下要求，并向舱车发送一条信息。随后舱车会遵循一条电子传感路径前进。在旅程期间，如果需要的话，乘客可以按下一个按钮和控制人员通话。

图6-16　谷歌无人驾驶汽车

图6-17　优尔特拉无人驾驶汽车

(3）法国标致雪铁龙无人驾驶汽车

标致雪铁龙(PSA Peugeot Citroën）的无人驾驶汽车在完全自动驾驶模式下已经通过高速公路成功从巴黎到达波尔多(Bordeaux），全程共计580公里(360英里）(如图6-18）。该无人驾驶汽车能够根据路况和交通来调整车速，并能在拥堵路段自行更换车道，整个行程没有发生交通事故，增加了无人驾驶汽车的可靠性。除了无人驾驶技术，标致雪铁龙公司还最新研发了车对车和车对基础设施通信系统，车载传感器和其他车辆、交通基础设施之间的通信将大幅提升公共交通安全系数，车头部分的传感器可识别行人并避免碰撞，从根据动态道路信号向用户发出提醒。

图6-18　标致雪铁龙无人驾驶汽车

(4）德国Ibeo公司的无人驾驶汽车

在德国汉堡的Ibeo公司应用先进的激光传感技术把无人驾驶汽车变成了现实：如图6-19所示这辆无人驾驶智能汽车在车身安装了6台名为“路克斯”(LUX）的激光传感器，由普通轿车改装而成，可以在错综复杂的城市公路系统中无人驾驶。这归功于车内安装的无人驾驶设备，包括激光摄像机、全球定位仪和智能计算机。

在行驶过程中，车内安装的全球定位仪将随时获取汽车所在准确方位。隐藏在前灯和尾灯附近的激光摄像机随时探测汽车周围180米内的道路状况，并通过全球定位仪路面导航系统构建三维道路模型。此外，它还能识别各种交通标志，保证汽车在遵守交通规则的前提下安全行驶。安装在汽车后备箱内的计算机将汇总、分析两组数据，并根据结果向汽车传达相应的行驶命令。

激光扫描器能够探测路标并提醒是否有车离开车道。在激光扫描器的帮助下，无人汽车便可以实现自行驾驶：如果前方突然出现汽车，它会自动刹车：如果路面畅通无阻，它会选择加速；如果有行人进入车道，它也能紧急刹车。此外，它也会自行绕过停靠的其他车辆。

图6-19　Ibeo公司的无人驾驶汽车(www.daowen.com)

(5）日本日产公司的无人驾驶汽车

日产汽车和NASA合作打造了一项技术—“日产智行科技”，简单说就是用人类智能支持更大的自动驾驶系统，并且帮助实时地改进车辆的人工智能，就像一个24小时远程客服一样时刻保证你的安全。“日产智行科技”包括智能驾驶、智能动力、智能集成三大核心领域，但和其他汽车公司大谈“无人化”不同，“日产智行科技”拒绝剥夺人的驾驶体验。相反，他们希望它能令日产汽车的驾驶者更加从容，移动出行更智能。自动驾驶的基础技术也已经随日产汽车一系列安全技术，如智能全景式影像监控系统(Intelligent Around-View Monitor，AVM），智能车道调整(Intelligent Lane Intervention）等搭载在众多车型中(如图6-20）。

图6-20　日产智能驾驶规划

日产Vmotion 2.0概念车不仅代表了日产汽车未来的轿车设计和发展方向，更进一步诠释了“日产智行科技”的未来(如图6-21）。当进入自动驾驶模式时，车尾扰流器会和车头的进气格栅一样亮起指示灯，从而在高速公路、交通拥堵路段以及遍布交叉路口的城市道路上实现自动驾驶。但在目前日产仅仅用于高速公路上的单车道驾驶。系统通过处理摄像头获取的信息实现对车辆的加速、刹车和转向等操控，能够在三维空间内快速识别前方的车辆和车道标线。从而减轻高速公路上的交通拥堵和长途驾驶给驾驶者带来的负担。在“日产智行科技”的理念下，日产就是希望不断提升了车辆的安全性能，从而降低交通事故几率。

图6-21　日产Vmotion2.0概念车

2.国内无人驾驶汽车技术的发展

(1）红旗HQ3无人驾驶汽车

由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车，2011年7月14日首次完成了从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验，创造了中国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录，标志着中国无人车在复杂环境识别、智能行为决策和控制等方面实现了新的技术突破，达到世界先进水平。红旗HQ3无人车由国防科技大学自主研制，2011年7月中旬它从京珠高速公路长沙杨梓冲收费站出发，历时3小时22分钟到达武汉，总距离286公里。实验中，无人车自主超车67次，途遇复杂天气，部分路段有雾，在咸宁还遭逢降雨(如图6-22）。

图6-22　红旗HQ3无人驾驶汽车

红旗HQ3全程由计算机系统控制车辆行驶速度和方向，系统设定的最高时速为110公里。在实验过程中，实测的全程自主驾驶平均时速为87公里。国防科技大学方面透露，该车在特殊情况下进行人工干预的距离仅为2.24公里，仅占自主驾驶总里程的0.78%。从20世纪80年代末开始，在贺汉根教授带领下，2001年研制成功时速达76公里的无人车，2003年研制成功中国首台高速无人驾驶轿车，最高时速可达170公里；2006年研制的新一代无人驾驶红旗HQ3，则在可靠性和小型化方面取得突破。此次红旗HQ3无人车实验成功创造了中国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录，这标志着中国在该领域已经达到世界先进水平。

(2）百度无人驾驶汽车

百度无人驾驶车项目于2013年起步，由百度研究院主导研发，其技术核心是“百度汽车大脑”，包括高精度地图、定位、感知、智能决策与控制四大模块。其中，百度自主采集和制作的高精度地图记录完整的三维道路信息，能在厘米级精度实现车辆定位。同时，百度无人驾驶车依托国际领先的交通场景物体识别技术和环境感知技术，实现高精度车辆探测识别、跟踪、距离和速度估计、路面分割、车道线检测，为自动驾驶的智能决策提供依据(如图6-23）。

图6-23　百度无人驾驶汽车

百度无人驾驶汽车可自动识别交通指示牌和行车信息，具备雷达、相机、全球卫星导航等电子设施，并安装同步传感器。车主只要向导航系统输入目的地，汽车即可自动行驶，前往目的地。在行驶过程中，汽车会通过传感设备上传路况信息，在大量数据基础上进行实时定位分析，从而判断行驶方向和速度。

(3）清华无人驾驶汽车

90年代初期清华大学开始研究无人驾驶车辆的相关技术。90年代后期，清华大学研发的无人驾驶试验平台THMR系列无人车问世(如图6-24）。2003年，清华大学研制成功THMR-V(Tsinghua Mobile Robot-V）型无人驾驶车辆，能在清晰车道线的结构化道路上完成巡线行驶，最高车速超过100km/h。

2008年，由中国工程院李德毅院士带队组成了清华大学智能车团队，清华大学智能车团队是隶属于清华大学计算机科学与技术系人工智能方向，共有老师、博士生等二十余人。主要从事汽车无人驾驶的研发，具体涉及图像识别、导航定位、车辆改造，人工智能软件算法等。目前已经多条开放道路无人驾驶实验，无人驾驶行驶里程超过30万公里，在国内人工智能领域属于顶尖水平，有较高知名度。清华大学智能车团队多次参加中国智能车未来挑战赛，并取得第二、第三的优秀成绩。

图6-24　清华无人驾驶汽车