前言
自动驾驶技术是一项复杂的系统工程，涵盖了众多技术领域。本文将从硬件和软件两个方面，详细介绍自动驾驶汽车涉及的关键技术，希望能为您提供有益的参考。
一、硬件
自动驾驶汽车的实现离不开各种硬件的支持。以下是一张自动驾驶研究所需硬件的示意图。
各传感器的功能如下：
77GHz radar：77GHz毫米波雷达传感器，用于检测车辆周围的障碍物和其他车辆，提供距离和速度信息。
Multi-layer laser scanner：多层激光扫描仪，用于获取车辆周围的三维信息，对障碍物进行高精度检测。
Brake actuator：制动执行器，根据自动驾驶系统的指令控制车辆的制动。
APS signal：自动驾驶系统(Auto Pilot System)信号，用于与车辆的其他系统进行通信。
Gear shift actuator：换档执行器，根据自动驾驶系统的指令控制车辆的变速器。
DMI：插电式混合动力汽车的系统，用于监控和管理车辆的能量分配。
2D laser scanner：二维激光扫描仪，用于检测车辆前方的障碍物和路况。
IMU：惯性测量单元，提供车辆的姿态和加速度信息，用于辅助定位和导航。
Vehicle controller：汽车控制器，负责控制车辆的各种执行器，如油门、刹车和转向。
INS solution：惯性导航系统解决方案，提供车辆的位置和速度信息，辅助GPS定位。
GPS antenna：GPS天线，接收卫星信号，提供车辆的位置信息。
Velodyne：Velodyne三维激光雷达，一种高精度激光传感器，用于检测和跟踪车辆周围的障碍物。
Camera：相机，用于捕捉车辆周围的视觉信息，用于车道线、交通标志和行人检测。
Steering actuator：转向执行器，根据自动驾驶系统的指令控制车辆的转向。
硬件组件
自动驾驶汽车首选应为混合动力或纯电动汽车，原因如下：
a) 自动驾驶系统功耗大，混动和纯电动在这方面具有优势；
b) 与内燃机相比，电机底层控制算法更简单，便于专注于高层算法的研发。
传感器与执行器
在算法研究初期，推荐使用工控机(IPC)作为控制器，因其稳定性、可靠性和丰富的社区支持。随着算法成熟，可转向嵌入式系统。
控制器选择
工控机与汽车底盘的通信依赖于CAN总线。通过解析底盘发至CAN总线的数据，获取车速、方向盘转角等信息，并将计算结果转换为底盘可识别的信号。
定位与导航
自动驾驶汽车依赖GPS和IMU提供定位和导航信息，包括经纬度、航向、横滚角速度等，以支持车辆定位和决策控制。
环境感知系统
环境感知系统由视觉传感器、激光传感器和雷达传感器等组成。
a) 视觉传感器：包括单目和双目摄像头，用于检测车道线、交通标志等。
b) 激光传感器：分为单线和多线，用于检测障碍物。
c) 雷达传感器：已广泛应用于汽车，用于检测障碍物和其他车辆。
二、软件
自动驾驶汽车集成了环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能，运用了计算机、传感、信息融合、通讯、人工智能和自动控制等技术。
自动驾驶技术主要包括以下四个关键环节：
环境感知
环境感知是自动驾驶的第一步，涉及道路边界、车辆和行人检测等技术。多传感器融合技术是关键，以应对单个传感器的局限性。通过激光雷达、摄像头、雷达等多种传感器的数据融合，实现对周围环境的全面感知，为后续的决策和规划提供准确的信息。
行为决策
根据感知系统的信息，自动驾驶汽车需要进行决策判断，确定工作模型和控制策略。这包括预测车辆与其他交通参与者的未来状态，涉及模糊推理、强化学习等技术。通过对交通场景的理解和对交通规则的遵循，自动驾驶汽车能够做出合理且安全的驾驶决策。
路径规划
自动驾驶汽车的路径规划分为全局路径规划和局部路径规划，分别基于完整环境信息和传感器实时获取的环境信息。全局路径规划根据起点和终点，规划出一条最优路径。局部路径规划则根据实时的环境变化，如障碍物、交通拥堵等，实时调整路径，确保车辆能够安全、高效地行驶。
运动控制
运动控制包括横向控制和纵向控制，涉及滑模控制、模糊控制等多种方法。智能车辆的协同控制技术是这一部分的技术难点。自动驾驶汽车需要精确控制车辆的油门、刹车和转向，以实现预定的行驶轨迹。同时，还需要考虑到车辆的动力学特性，确保行驶过程的平稳性和舒适性。
自动驾驶公司一览表
Tier1：科技巨头（华为 百度 大疆 中兴 腾讯（智能座舱/高精地图/仿真工具链））上汽零速 初创公司 （智驾科技 佑驾创新 宏景智驾 ）
Robotaxi：百度 小马智行 文远知行 元戎启行 滴滴 momenta Autox 轻舟智航 驭势科技 智行者
Robotruck：图森未来 智加科技 赢彻科技 小马智行 主线科技 斯年智驾 西井科技 飞步科技 牧月科技（文远知行） 挚途科技 畅行智能 环宇智行 阿里达摩院 希迪智驾 千挂 擎天 行猩 友道智途 卡睿智行 前晨 纬度 吉利远程 恒润 宏景 希迪
Robobus：百度 文远知行 轻舟智航 商汤 易成 领骏 蘑菇 中智行
物流配送：美团 阿里达摩院 京东 苏宁 中国邮政 百度Apollo 毫末智行（长城） 威盛电子 新石器 白犀牛 智行者 驭势科技 行深智能 一清创新 伽智科技 小狮科技 易成
新势力：蔚来 小鹏 理想 集度 小米 爱驰 零跑 哪吒 滴滴
老牌主机厂：上汽（智己和非凡） 广汽（埃安） 北汽（极狐） 一汽 长城（毫末智行） 比亚迪 长安+阿维塔 吉利（福瑞泰克） 东风 奇瑞 吉利（极氪等）
农用自动驾驶：丰疆智能 中联重科 中国一拖 悟牛智能 中科原动力 雷沃重工 超星智能 博创联动 皓行科技
矿区自动驾驶：易控智驾 踏歌智行 慧拓智能 路凯智行 伯镭科技 盟识科技
环卫自动驾驶：智行者 酷哇 仙途 高仙机器人 深兰科技 浩睿智能 于万智驾
泊车：百度 纵目 追势 德赛西威 东软睿驰 禾多科技 纽励科技 恒润科技 领世科技 磨视智能 欧特明 智行者 驭势科技
计算平台：华为 地平线 黑芝麻 超星未来 国汽智控
高精地图：百度 高德 四维图新 腾讯 华为 滴滴 京东 美团 宽凳 深动 中海庭 亿咖通。
车路协同：中智行 蘑菇车联 觉非科技 百度 华为 大唐高鸿 华砺智行 阿里 海康。
总结
自动驾驶技术的现状是正在快速发展中，而未来展望显示了一个更加智能、安全和高效的交通系统的可能性。随着技术的不断进步和相关问题的解决，自动驾驶车辆有望在未来几十年内成为我们日常生活的一部分。
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