一文讀懂自動駕駛研究現狀

　　自動駕駛載具或將引爆人類的下一次出行方式革命，而我們目前又已經走到了哪一步?近日，巴西圣埃斯皮里圖聯邦大學的研究者在 arXiv 上發(fā)布了一篇自動駕駛汽車研究情況總結，并簡單梳理了產業(yè)界的進展。本文摘取了其中的主干部分，更詳細的論述請參閱原文。

　　我們調查了有關自動駕駛汽車的研究文獻，重點關注的是自 DARPA 挑戰(zhàn)賽以來開發(fā)的配備有可歸類為 SAE 3 級或更高級的自主系統(tǒng)的自動汽車。

　　自動駕駛汽車的自主系統(tǒng)的架構通?？煞譃楦兄到y(tǒng)和決策系統(tǒng)。

　　感知系統(tǒng)通常分為負責自動駕駛汽車定位、靜態(tài)障礙物地圖測繪、移動障礙物檢測與跟蹤、道路地圖測繪、交通信號檢測與識別等多種任務的許多子系統(tǒng)。

　　決策系統(tǒng)通常也分為許多子系統(tǒng)，分別負責路線(route)規(guī)劃、路徑(path)規(guī)劃、行為選擇、運動規(guī)劃、控制等。在本調查報告中，我們會介紹自動駕駛汽車的自主系統(tǒng)的典型架構。

　　我們還會總結在感知和決策相關方法方面的研究成果。此外，我們還將詳細描述巴西圣埃斯皮里圖聯邦大學(UFES)的汽車 IARA 的自主系統(tǒng)的架構。最后，我們會列出科技公司開發(fā)的和媒體報道的突出的自動駕駛研究汽車。

　　1. 引言

　　自動汽車(也被稱為無人駕駛汽車和自動駕駛汽車)自 1980 年代中期以來已經得到了全球很多大學、研究中心、汽車公司和其它行業(yè)公司的研究和開發(fā)。過去二十年里重要的自動駕駛研究平臺案例有德國慕尼黑聯邦國防軍大學的汽車 [DIC87]、Navlab 的移動平臺 [THO91]、慕尼黑聯邦國防軍大學和戴姆勒-奔馳的汽車 VaMP 和 VITA-2 [GER14]、意大利帕維亞大學和帕爾馬大學的汽車 ARGO [BRO99]、慕尼黑聯邦國防軍大學的載具 VaMoRs 和 VaMP [GRE00]。

　　為了促進自動駕駛汽車技術的發(fā)展，美國國防高級研究計劃局(DARPA)在 2000 年代組織了三次競賽。第一次名為 DARPA Grand 挑戰(zhàn)賽，于 2004 年在美國莫哈維沙漠舉辦，要求無人駕駛的汽車在 10 小時的時間限制內跑完一條沙漠通道中的長 142 英里的道路。所有參賽車輛都在前幾英里內失敗了。

　　DARPA Grand 挑戰(zhàn)賽 [BUE07] 在 2005 年再次舉辦，要求機器人車輛跑過一條長 132 英里的路線，其中有平地、干涸湖床和山路，包含 3 個狹窄通道和超過 100 個左右急轉彎。這次比賽共有 23 輛決賽者，其中 4 輛車在規(guī)定時間內跑完了賽道。斯坦福大學的汽車 Stanley [THR07] 獲得了第一名，卡內基·梅隆大學的汽車 Sandstorm 和 H1ghlander 分列第二和第三名。

　　第三場比賽名為 DARPA Urban 挑戰(zhàn)賽 [BUE09]，于 2007 年在美國加州前喬治空軍基地舉辦，要求無人駕駛車輛通過一條長 60 英里的模擬城市環(huán)境的路線，其中也有其它無人駕駛車輛和人類駕駛的汽車，時間限制為 6 小時。這些汽車必須遵守加州的交通規(guī)則。

　　這場比賽有 11 輛決賽者，其中 6 輛在規(guī)定時間內跑完了路線。卡內基·梅隆大學的汽車 Boss [URM08] 獲得第一，斯坦福大學的汽車 Junior [MON08] 第二，弗吉尼亞理工大學的汽車 Odin [BAC08] 第三。盡管這些比賽中的挑戰(zhàn)遠比人們日常交通中所遇到的情況簡單，但它們已被譽為自動駕駛汽車發(fā)展的里程碑。

　　自 DARPA 這些挑戰(zhàn)賽以來，又出現了很多自動駕駛汽車競賽和試驗。

　　相關的案例包括：從 2006 年舉辦至今的歐洲陸地機器人試驗(ELROB)[ELR18]、2009 年到 2013 年舉辦的智能載具未來挑戰(zhàn)賽 [XIN14]、2009 年到 2017 年舉辦的自動化載具競賽 [AUT17]、2010 年的現代自主汽車挑戰(zhàn)賽 [CER11]、2010 年的 VisLab 洲際自主汽車挑戰(zhàn)賽 [BRO12]、2011 年和 2016 年的大型合作駕駛挑戰(zhàn)賽(GCDC)[GCD16]、2013 年的公共道路城市無人駕駛汽車測試 [BRO15]。

　　同時，全世界的學術界和產業(yè)界都在加速研究無人駕駛汽車。

　　研究機器人汽車的重要大學包括卡內基·梅隆大學 [CAR18]、斯坦福大學 [STA18]、麻省理工學院 [MIT17]、弗吉尼亞理工大學 [VIR18] 和 FZI 信息技術研究中心 [FZI18]。

　　主要公司包括谷歌 [WAY18]、Uber [UBE18]、百度 [APO18]、Lyft [LYF18]、Aptiv [APT18]、特斯拉 [TES18]、英偉達 [NVI18]、Aurora [AUR18]、Zenuity [ZEN18]、戴姆勒和博世 [BOS18]、Argo AI [ARG18]、Renesas Autonomy [REN18]、Almotive [AIM18]、AutoX [AUT18]、Mobileye [MOB18]、Ambarella [AMB18]、Pony.ai [PON18]、京東 [JD18]、Idriverplus [IDR18]、豐田 [TOY18]、福特 [FOR18]、沃爾沃 [VOLV18]、梅賽德斯-奔馳 [MER18]。