图2 自动驾驶技术分级标准
自动驾驶技术主要由车辆环境感知与决策、行驶过程中精准定位、行驶路径规划和车辆线控执行四个部分组成。
环境感知作为第一步,就是采集与处理环境信息和车内信息,它是实现智能车辆自主行驶的基础。车辆周围环境信息的获取需要用到道路边界检测、车辆检测、行人检测等技术,也即传感器技术,所用到的传感器一般有激光测距仪、视频摄像头、车载雷达、速度和加速度传感器等等。
自动驾驶的传感器系统收集汽车周围的信息,接下来就要充分利用这些信息进行理解分析,然后做出决策(例如转弯、变道、加减速),决策层就是决定下一步如何行驶的最强大脑。
决策层是自动驾驶技术的脑力担当,传感器会对周围环境进行充分感知,生成庞大的数据信息,而决策层需要在接受这些信息后,从安全性、舒适性、节能性等多个方面综合考虑,寻找最优、最合理的驾驶策略,然后将指令发送至执行层,最终实现车辆的自动驾驶。

图3 基于信息融合的车辆环境感知技术
无论是提高车辆对环境的感知精度,还是提高底层执行系统的控制精度,都是优化自动驾驶技术的可行路径,但决策层才是决定自动驾驶能否实现的关键所在。即便一款车对环境的感知再精准,对驾驶动作的执行再迅速,如果决策不合理,最终也必然会存在风险,影响驾驶安全性。因此只有当决策合理时,驾驶性能的优越性才能够体现。
高性能运算技术、车与外部设施通信的V2X技术使汽车能够与交通标志、行人、其他车辆、云端等参与交通的所有对象通信,让汽车不再是单一的个体,而是数字出行中一个有机组成部分。V2X通信技术不仅可以让车与车通信,还能实现云端的大数据平台与汽车进行通信,除了使汽车拥有各种丰富多彩的网联化服务外,还可以通过云端平台对所有的交通参与者进行统一的调度和整合,实现真正智慧化的无拥堵交通。
同样的,以北斗卫星等定位卫星为基础、以车辆传感器为辅助实现的VEPP高精度定位技术在实现自动驾驶中也是不可或缺。VEPP技术相比于传统的北斗、GPS卫星定位系统,可以实现车道线级别的定位精度,为自动驾驶提供坚实的技术后盾。
路径规划是指智能车辆收到行驶任务后,在进行环境信息感知并确定车辆在环境中位置的基础上,按照一定的搜索算法,找出一条可通行的路径,进而实现智能车辆自主导航。

图4 采用五次多项式的路径规划曲线

图5 基于四阶贝塞尔曲线的路径规划曲线
线控技术是指由“电线”或者电信号来传递控制,取代传统机械连接装置的“硬”连接来实现操控的一种技术。线控底盘由转向、制动、换挡、油门、悬架五大系统构成。线控系统取消了部分笨重且精度较低的气动、液压及机械连接,取而代之的是电信号驱动的传感器、控制单元及电磁执行机构,具有结构紧凑、可控性好、响应速度快的优势。传感器将驾驶员的操纵指令转换成电信号传送给控制器,控制器分析信号、并将指令发送给执行机构,最终由功能装置实现目标指令。