人工智能技術(shù)與應(yīng)用（案例版）課件 第7章 智能汽車自動駕駛1

第7章

智能汽車自動駕駛-1人工智能技術(shù)與應(yīng)用ArtificialintelligencetechnologyandApplication1.智能汽車概述2.自動駕駛車輛的應(yīng)用3.智能技術(shù)——機(jī)器學(xué)習(xí)4.應(yīng)用案例案例引入近日來關(guān)于智能自動駕駛汽車的報(bào)道越來越多。都市快報(bào)橙柿互動報(bào)道，2024年1月15日至2月5日，“市民中心-杭州東站”“市民中心-蕭山機(jī)場”自動駕駛出租車線路在杭州試運(yùn)營。運(yùn)營車輛配備了50個(gè)高清傳感器，包括28個(gè)高清攝像頭，它具有強(qiáng)大的算力，能夠?qū)崟r(shí)對道路上的車輛和物體進(jìn)行識別，并精準(zhǔn)計(jì)算，在保障安全的同時(shí)提供高效的出行服務(wù)。早在2018年，杭州就在全國率先進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)車輛道路測試。智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展，已駛?cè)搿翱燔嚨馈薄?.智能汽車概述智能汽車是搭載先進(jìn)傳感系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)，運(yùn)用信息通信、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)，具有部分或完全自動駕駛功能，由單純交通運(yùn)輸工具逐步向智能移動空間轉(zhuǎn)變的新一代汽車。改裝的自動駕駛車輛

一款由豐田車改裝的自動駕駛車輛，它搭載了毫米波雷達(dá)、攝像機(jī)以及激光雷達(dá)等環(huán)境感知設(shè)備。其中，在前后保險(xiǎn)杠上分布有四個(gè)雷達(dá)，用來探測較遠(yuǎn)處的障礙物。后視鏡附近有一個(gè)攝像機(jī)，用于檢測道路指示牌和交通燈情況。在行駛過程中，車載傳感器將感知信息發(fā)送給車載計(jì)算機(jī)，車載計(jì)算機(jī)通過輸入的感知信息進(jìn)行路徑規(guī)劃并生成相應(yīng)控制量，且將控制量下發(fā)給自動駕駛車輛控制系統(tǒng)進(jìn)行橫向和縱向控制，實(shí)現(xiàn)智能駕駛。改裝的自動駕駛車輛

另一款是谷歌在CodeConference上展示了一款原型車。沒有制動踏板，沒有方向盤，也沒有油門踏板，只有一個(gè)用于開啟汽車的按鍵，其內(nèi)部設(shè)計(jì)可以大大增加乘客的乘車空間，提高舒適性。它搭載了64線激光雷達(dá)、GPS定位系統(tǒng)、車載雷達(dá)、攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、車輪編碼器以及開關(guān)。在車輛行駛過程中，車載計(jì)算機(jī)通過處理接收到的感知環(huán)境信息進(jìn)行規(guī)劃，并生成可行路徑以及對應(yīng)的控制量，最后將其發(fā)送給車輛底層執(zhí)行層，進(jìn)行智能駕駛。自動駕駛車輛也可以分為更容易理解的四大部分，包括感知部分、定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃以及路徑跟蹤。感知系統(tǒng)：可以通過激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波、GPS慣性導(dǎo)航傳感器來感知周圍的環(huán)境。這些傳感器不斷收集到的數(shù)據(jù)。然后經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，生成了車輛周圍的三維地圖和障礙物信息。決策系統(tǒng)通過人工智能算法和深度學(xué)習(xí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)決策系統(tǒng)。到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從而做出最優(yōu)的駕駛決策。執(zhí)行系統(tǒng)：通過電動機(jī)剎車和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來控制車輛行駛。系統(tǒng)會根據(jù)決策系統(tǒng)做出的決策，自動控制車輛行駛、轉(zhuǎn)向、制動等操作，從而實(shí)現(xiàn)自動駕駛。當(dāng)自動駕駛車輛在行駛過程中遇到一個(gè)路口，感知系統(tǒng)會將收集到的三維地圖信息，可稱為車輛的數(shù)據(jù)，然后傳輸?shù)浇巧到y(tǒng)，決策系統(tǒng)會根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和人工智能算法來決定最佳行駛路線和速度。執(zhí)行系統(tǒng)通過控制車輛行駛和轉(zhuǎn)向，確保車輛安全通過路口。如果傳感器檢測到前方有障礙物、其他車輛或行人，那么汽車的計(jì)算機(jī)將根據(jù)距離和速度等因素做出相應(yīng)的反應(yīng)，如減速或停車；與此同時(shí)，汽車的計(jì)算機(jī)還可以通過使用先進(jìn)的路線規(guī)劃算法來決定最佳的行駛路線，以避免擁堵或危險(xiǎn)情況。智能汽車組成智能感知設(shè)備集成的硬件系統(tǒng)：自動駕駛汽車是以智能汽車為代表，可以被理解為“站在四個(gè)輪子上的機(jī)器人”，利用傳感器、攝像頭及雷達(dá)感知環(huán)境，使用GPS和高精度地圖確定自身位置，從云端數(shù)據(jù)庫接收交通信息，利用處理器將收集到的各類數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)加速、剎車、變道、跟隨等各種操作。智能汽車組成智能駕駛輔助集成的軟件系統(tǒng)：高級駕駛輔助系統(tǒng)是利用安裝在車上的各式各樣傳感器，在汽車行駛過程中隨時(shí)感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。智能汽車起源與發(fā)展智能汽車的挑戰(zhàn)與未來在智能汽車技術(shù)變革過程中，智能駕駛汽車的廣泛部署仍面臨許多困難。其中最重要的問題是系統(tǒng)性能、網(wǎng)絡(luò)安全和處理快速發(fā)展的技術(shù)組合的正確管理框架。基于自動駕駛概念和出行方式，未來汽車的商業(yè)模式必定會發(fā)生改變，自動駕駛與“互聯(lián)網(wǎng)+”的結(jié)合將會極大地改變現(xiàn)有的汽車概念，甚至改變現(xiàn)有的物流系統(tǒng)、交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代公路物流的全自動化。同時(shí)，自動駕駛的概念與共享的概念完全契合?，F(xiàn)在很多國家都步入老年化，自動駕駛可以完美地解決老年人和殘疾人的出行問題。2.自動駕駛車輛的應(yīng)用自動駕駛分級國際自動機(jī)工程師學(xué)會（SAE-International）發(fā)布的SAEJ3016標(biāo)準(zhǔn)提出自動駕駛分級標(biāo)準(zhǔn)L0~L5級，共6個(gè)等級的自動駕駛分類方法。多數(shù)人所理解的高度自動化的自動駕駛是Level5級別，也就是自動駕駛的最高形態(tài)，但Level5級別的高度自動化駕駛離量產(chǎn)目前還比較遙遠(yuǎn)。所以，先擁有成熟的駕駛輔助系統(tǒng)（也就是滿足Level1~Level3級別）是實(shí)現(xiàn)高度自動化的基礎(chǔ)。自動駕駛車輛在智能交通中的應(yīng)用自動駕駛與車聯(lián)網(wǎng)：自動駕駛汽車完全取代傳統(tǒng)汽車之前，必然有并存期。自動駕駛汽車不僅要實(shí)現(xiàn)有人駕駛和自動駕駛的無縫接軌，完全實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、車與車交互。車聯(lián)網(wǎng)通常是指車與車（V2V）、車與路面基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車與人（V2P）、車與傳感設(shè)備的交互，實(shí)現(xiàn)車輛與公眾網(wǎng)絡(luò)通信的動態(tài)移動通信系統(tǒng)，并在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對多源采集的信息進(jìn)行加工、計(jì)算、共享和安全發(fā)布。自動駕駛車輛在智能交通中的應(yīng)用自動駕駛與智能交通系統(tǒng)：智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，從而建立起一種在大范圍內(nèi)全方位發(fā)揮作用的、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。它以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通參與者提供多樣性服務(wù)，即利用高科技使傳統(tǒng)交通模式變得更加智能化，更加安全、節(jié)能、高效率。自動駕駛車輛在國防安全領(lǐng)域的應(yīng)用“黑騎士”無人作戰(zhàn)平臺是美國陸軍“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)”的重要組成部分，主要用于前沿火力偵察與監(jiān)視等作戰(zhàn)任務(wù)?！昂隍T士”研發(fā)項(xiàng)目由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國家機(jī)器人工程中心負(fù)責(zé)研制傳感器、車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和硬件，包括自主導(dǎo)航和行動系統(tǒng)。以色列自