汽车厂210
研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新
中国设备工程 2022.06 (下)
L2（部分自动驾驶）：具有复合功能的自动驾驶，系统除了能控制加减速，还对方向盘进行控制，如“ACC+车道保持”同时作用。
L3（有条件自动控制）：在特定的驾驶环境下驾驶员完全不需要控制汽车，能根据检测环境的结果决定是否启用人工模式，通用汽车Super Cruise 系统、特斯拉新版Autopilot 属于该级别。
L4（高度自动驾驶）：系统完全控制车辆，巡视交通环境，乘员只需提供目的地或者导航信息，但这个级别自动驾驶适用部分场景，某些环境或路况无法执行。
L5（完全自动驾驶）：适应各种环境与路况，乘员只需提供目的地或者输入导航信息，不参与对车辆进行操控，称为“全自动驾驶”。2 ECU 与VCU 的原理
燃油汽车的ECU 也叫行车电脑，由CPU、存储器（ROM，RAM）、输入输出接口、模数转换器以及整流驱动等模块组成，能够判断车辆状态以及司机的意图并通过执行机构来驾驶汽车。
ROM 中存放的程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。运算的结果用来控制发动机的点火、怠速、废气循环等参数的控制，具备较强的故障诊断和保护功能。
电控自动变速器、ABS 系统、四轮驱动、主动悬架、电控座椅等都有自己的ECU。为加强自动控制和简化接线，需要用CAN 数据总线将整车的ECU 形成一个网络系统。
国内比较注重自主研发能力的企业如潍柴、比亚迪汽车、奇瑞汽车等已经自主研究成功ECU 并配套在部分车型上，展示了中国制造的实力。
电动汽车VCU（Vehical Control Unit）负责协调发动机、驱动电机、变速箱、动力电池等各部件的工作，提高新能源汽车的经济性、动力性、安全性并降低排放污染。VCU 通过采集信号分析出汽车状态，反馈给系统，然后接受系统指令，通过控制的电气信号控制汽车的运行姿态。
VCU 通过CAN 总线连接各单元，接受指令并完成车速、转向角度等控制。CAN 总线的传输方式是串行数据传输，CAN 总线用报文形式广播的方式从一个节点向另一个节点发送数据。当一个节点要发送数据的时候，这个节点将要发送的数据和标识符发送给本节点的CAN 芯片，全部节点都会对这段报文进行接收检测来判断这些报文是不是发给自己的。
CAN 通信步骤如下：（1）起动自检。（2）加速过程和制动过程通信。（3）数据刷新与过程监控。3 定位、感知与规划
车辆内部通信和计算能力具备之后，还需要有外部道路和环境的高精地图服务于自动驾驶车辆，运用高精
定位、环境感知、决策规划、仿真运行4大场景，解决林荫道路GNSS 信号弱，红绿灯定位与感知以及十字路口通过等难题。
GPS 首先确定四颗以上卫星的位置并计算出GPS 接收设备与卫星之间的距离，使用三维空间三边测量法计算出自己所在位置。高精地图的采集则要靠传感器来完成，主要包括GPS，惯性导航IMU，轮测距器，激光雷达等。
在一定程度上自动驾驶是模仿人的动作，机器视觉系统就相当于人的眼睛，机器视觉(相机、镜头、光源)将目标转换成图像信号传送给电脑，再把像素分布及亮度、颜等信息转变成数字化信号、并运用图像处理软件对图像进行识别、检测以及做出各种信号的输出。
环境感知包含障碍物检测、红绿灯识别功能模块。障碍物检测识别模块通过输入雷达点云数据，障碍物的种类、形状位置、速度及方向等信息。红绿灯检测识别模块通过输入不同焦距下的相机图像数据，输出红绿灯的位置，颜状态等信息。
感知模块主要完成三个功能：（1）定位。GPS 频率低但位置准确，IMU 频率高但位置准确性较低，可以通过滤波方式
加以融合。（2）物体识别。激光雷达能够产生准确的深度信息，在自动驾驶系统中承担物体识别和追踪任务。卷积神经网络（CNN）中卷积层使用滤波器从图像中提取特征，过滤器负责抽取学习参数，激活层负责启动目标神经元，汇聚层压缩特征图空间，CNN 识别物体后将实现轨迹预测和追踪。（3）物体追踪。通过追踪车辆或行人以避免发生碰撞，深度学习技术优于计算机视觉技术，通过使用辅助的自然图像，从中学习图像的共有属性训练出模型用于物体追踪。
自动驾驶系统将GPS 和IMU 提供的信息作为输入，处理后生成规划信息，包括路径和速度信息，提供给控制模块，然后来实现车辆控制。云端标定服务功能使开发者无需在用户端配置标定程序，提升了跨平台标定的灵活性。
4 海量数据与更新
自动驾驶汽车需要用复杂的算法策略解决运行多变的场景，海量数据的积累是必不可少的。这些数据是怎样产生的呢？
激光雷达向目标物体发射激光，根据接收-反射的时间来确定物体的距离，再用距离及激光发射的角度，推导出物体位置的信息。
车辆在二维平面上行驶，主要分为纵向和横向运动。车辆的纵向控制主要为速度控制，通过控制制动、节气门、档位等实现对车速的控制，对于自动挡车辆来说，控制对象其实就是制动和节气门。横向控制主要控制航向，通过改变方向盘转矩或角度的大小等，使车辆按照设想的方向行驶，横向控制主要由前馈开环控制器和反馈闭
自动驾驶系统有很多种，比较有代表性的
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