科普：自动驾驶汽车究竟是如何工作的？

前不久，Uber在美国旧金山开通了自动驾驶汽车服务。谷歌的母公司Alphabet几乎同一时间对外宣布：将自动驾驶项目从X实验室拆分出来，以Waymo的名字独立运营。美国联邦政府开始针对自动驾驶汽车制定官方的行业规范。这一系列的消息都在向我们说明：自动驾驶距离广大普通消费者的生活越来越近了。

　　然而所谓的自动驾驶，究竟是如何实现的呢？将在这篇文章中做一个全面的解答。

　　主要零部件

　　如图所示，一般的自动驾驶汽车通常都会具备如下的4种主要零部件。

　　激光雷达。工作过程中会一直旋转，通过激光束探测的方式生成汽车周围环境的360度成像信息。

　　摄像头。利用多摄像头的成像视差来测算周围物体和汽车之间的距离。同时也被用来识别红绿灯和各种交通指示牌，以及周围的行人和自行车等物体。

　　无线传感器。与摄像头协同工作，通过无线信号直接探测周围近处物体距离汽车的精确距离。

　　主控系统。通常位于汽车的尾箱，用于处理各种传感器的感知信号，并与预先存储在系统内的地图数据对比，评估自动驾驶汽车的实时状况。

　　自动驾驶汽车究竟看到了什么？

　　通过各种传感器的协同作用，自动驾驶汽车将收集到周围物体的一系列相关信息——例如体积大小、运行速度等。之后，主控系统会根据这些物体的运动特征将其分类并显示出来。例如用红色的方块代表自行车，用黄色的方块代表行人，紫色的方块代表机动车等（如上图所示）。

　　一些你可能用过的自动驾驶特性：

　　防碰撞系统

　　有些普通汽车已经具备了自动防碰撞的功能。这些汽车可以利用车身的无线传感器、激光雷达或者摄像头判断前方的物体，并提前刹车。有些系统还能区分前方的物体到底是行人还是其他车辆。如果驾驶员一不小心忽略了警告信息，一部分系统会在碰撞发生之前强制停车。

　　变道警告

　　有些汽车可以防止驾驶员变道，从而避免由此引发的危险。当驾驶员转动方向盘试图变道时，这些车辆会发出蜂鸣警告，或者亮起警告指示灯，有些系统甚至会强制性地微调方向盘，将汽车引回自己原本的车道。

　　盲区探测

　　有些汽车可以利用无线传感器或者摄像头探测驾驶员视线盲区的物体，一旦发现有其他车辆或者行人靠近，就会发出蜂鸣警告，或者亮起警告指示灯。例如有些系统探测到右后方有车辆靠近时，就会在右侧后视镜或者挡风玻璃右侧的支柱上显示警告信息。

　　自动巡航

　　有些汽车可以根据预先设定好的距离，与前方车辆保持相对车距恒定不变，当前方车辆加速时，自动巡航的车辆也会跟着加速，反之也会跟着减速。如果在巡航过程中有其他车辆汇入，则系统会自动调整车速，与后来加入的车辆依旧保持预先设定好的车距。这一功能在塞车长队中非常适用。

　　自动停车

　　现在许多汽车都具有自动停车功能，具有这一功能的车辆可以根据车身的超声波传感器和摄像头自动控制汽车停靠在既定的停车位，而不需要驾驶员的介入（但也有需要驾驶员按照语音命令手动操作的情况）。这一功能最早出现在2003年的丰田Prius车型，后来逐渐推广，现在包括宝马、福特和其他众多品牌都有这一功能。