一文读懂自动驾驶研究现状

　　自动驾驶载具或将引爆人类的下一次出行方式革命，而我们目前又已经走到了哪一步?近日，巴西圣埃斯皮里图联邦大学的研究者在 arXiv 上发布了一篇自动驾驶汽车研究情况总结，并简单梳理了产业界的进展。本文摘取了其中的主干部分，更详细的论述请参阅原文。

　　我们调查了有关自动驾驶汽车的研究文献，重点关注的是自 DARPA 挑战赛以来开发的配备有可归类为 SAE 3 级或更高级的自主系统的自动汽车。

　　自动驾驶汽车的自主系统的架构通常可分为感知系统和决策系统。

　　感知系统通常分为负责自动驾驶汽车定位、静态障碍物地图测绘、移动障碍物检测与跟踪、道路地图测绘、交通信号检测与识别等多种任务的许多子系统。

　　决策系统通常也分为许多子系统，分别负责路线(route)规划、路径(path)规划、行为选择、运动规划、控制等。在本调查报告中，我们会介绍自动驾驶汽车的自主系统的典型架构。

　　我们还会总结在感知和决策相关方法方面的研究成果。此外，我们还将详细描述巴西圣埃斯皮里图联邦大学(UFES)的汽车 IARA 的自主系统的架构。最后，我们会列出科技公司开发的和媒体报道的突出的自动驾驶研究汽车。

　　1. 引言

　　自动汽车(也被称为无人驾驶汽车和自动驾驶汽车)自 1980 年代中期以来已经得到了全球很多大学、研究中心、汽车公司和其它行业公司的研究和开发。过去二十年里重要的自动驾驶研究平台案例有德国慕尼黑联邦国防军大学的汽车 [DIC87]、Navlab 的移动平台 [THO91]、慕尼黑联邦国防军大学和戴姆勒-奔驰的汽车 VaMP 和 VITA-2 [GER14]、意大利帕维亚大学和帕尔马大学的汽车 ARGO [BRO99]、慕尼黑联邦国防军大学的载具 VaMoRs 和 VaMP [GRE00]。

　　为了促进自动驾驶汽车技术的发展，美国国防高级研究计划局(DARPA)在 2000 年代组织了三次竞赛。第一次名为 DARPA Grand 挑战赛，于 2004 年在美国莫哈维沙漠举办，要求无人驾驶的汽车在 10 小时的时间限制内跑完一条沙漠通道中的长 142 英里的道路。所有参赛车辆都在前几英里内失败了。

　　DARPA Grand 挑战赛 [BUE07] 在 2005 年再次举办，要求机器人车辆跑过一条长 132 英里的路线，其中有平地、干涸湖床和山路，包含 3 个狭窄通道和超过 100 个左右急转弯。这次比赛共有 23 辆决赛者，其中 4 辆车在规定时间内跑完了赛道。斯坦福大学的汽车 Stanley [THR07] 获得了第一名，卡内基·梅隆大学的汽车 Sandstorm 和 H1ghlander 分列第二和第三名。

　　第三场比赛名为 DARPA Urban 挑战赛 [BUE09]，于 2007 年在美国加州前乔治空军基地举办，要求无人驾驶车辆通过一条长 60 英里的模拟城市环境的路线，其中也有其它无人驾驶车辆和人类驾驶的汽车，时间限制为 6 小时。这些汽车必须遵守加州的交通规则。

　　这场比赛有 11 辆决赛者，其中 6 辆在规定时间内跑完了路线。卡内基·梅隆大学的汽车 Boss [URM08] 获得第一，斯坦福大学的汽车 Junior [MON08] 第二，弗吉尼亚理工大学的汽车 Odin [BAC08] 第三。尽管这些比赛中的挑战远比人们日常交通中所遇到的情况简单，但它们已被誉为自动驾驶汽车发展的里程碑。

　　自 DARPA 这些挑战赛以来，又出现了很多自动驾驶汽车竞赛和试验。

　　相关的案例包括：从 2006 年举办至今的欧洲陆地机器人试验(ELROB)[ELR18]、2009 年到 2013 年举办的智能载具未来挑战赛 [XIN14]、2009 年到 2017 年举办的自动化载具竞赛 [AUT17]、2010 年的现代自主汽车挑战赛 [CER11]、2010 年的 VisLab 洲际自主汽车挑战赛 [BRO12]、2011 年和 2016 年的大型合作驾驶挑战赛(GCDC)[GCD16]、2013 年的公共道路城市无人驾驶汽车测试 [BRO15]。

　　同时，全世界的学术界和产业界都在加速研究无人驾驶汽车。

　　研究机器人汽车的重要大学包括卡内基·梅隆大学 [CAR18]、斯坦福大学 [STA18]、麻省理工学院 [MIT17]、弗吉尼亚理工大学 [VIR18] 和 FZI 信息技术研究中心 [FZI18]。

　　主要公司包括谷歌 [WAY18]、Uber [UBE18]、百度 [APO18]、Lyft [LYF18]、Aptiv [APT18]、特斯拉 [TES18]、英伟达 [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]、京东 [JD18]、Idriverplus [IDR18]、丰田 [TOY18]、福特 [FOR18]、沃尔沃 [VOLV18]、梅赛德斯-奔驰 [MER18]。