自动驾驶汽车合作方案-猎豹汽车

猎豹汽车自动驾驶合作方案 清华大学计算机系北京华清智能科技有限公司目录TOC\o"1-3"\u第1章 项目背景 31.1 自动驾驶的意义 31.2 自动驾驶的现状 41.2.1 国外自动驾驶车辆研究现状 41.2.2 国内自动驾驶车辆研究现状 5第2章 项目团队 7第3章 总体规划 93.1 总体目标 93.2 功能目标 93.3 传感器方案设计 103.4 演示科目 11第4章 项目预算与成果 144.1 硬件平台预算 144.2 软件平台预算 154.3 后续工作安排 16项目背景汽车引入人类生活，以孤立的模式运行，已有百余年历史。在过去的一百多年里，作为现代文明的重要标志，汽车颠覆了人类的生活方式，拓展了人类的活动空间，改变了整个社会形态，极大的提高了人类的移动生活品质。自动驾驶的意义汽车在给人类带来便捷移动生活的同时，也让人类陷入了交通事故、交通拥堵、交通污染等汽车社会的困扰当中。据世界卫生组织统计，过去三年间每年约有124万人死于交通事故。交通事故已成为全球第八大死因，并且是15至29岁年轻人的主要死因。另据百度公司的数据统计，北京市2014年上班人群平均单程通勤距离为19.2公里，平均单程用时52分钟，交通拥堵现象十分严重。汽车社会的这些困境，亟需自动驾驶技术来解决。自动驾驶是智能驾驶的高级阶段。不同于火车、地铁等交通工具按预设程序行驶，自动驾驶技术强调车辆对周边不确定性驾驶环境的实时感知与认知，具有完全自主的驾驶能力，其终极目标是完全取代汽车驾驶员，将其从枯燥的驾驶活动中解放出来。2013年，麦肯锡公司列出了12项决定未来经济的颠覆性技术，先进机器人技术、无人驾驶技术均位列其中。无人驾驶车辆的研发依赖于人工智能、认知科学、自动控制、传感器技术等多个研究领域的最新研究成果，是极佳试验验证平台。由于无人驾驶技术在民用、军用及科研领域极其重大的意义，已成为国内外政府、科研机构、企业关注和研发的热点。自动驾驶的现状国外自动驾驶车辆研究现状谷歌从2009年起研发智能驾驶技术，已完成丰田普锐斯、雷克萨斯RX450等多款样车，并完成了近100万千米的实际道路测试。谷歌公司研发的智能车GoogleDriverlessCar，安装了摄像机、雷达等传感器，其中，置于车顶的激光雷达能够扫描半径约70米全方位范围内的环境，其采用贝叶斯方法实现对移动目标的检测与追踪，具备良好的避障能力。在产业化方面，美、德两国走在前列。德国汉堡Ibeo公司研制的智能驾驶汽车预计近年内能够投入生产。美国通用汽车公司计划在2015年前测试智能驾驶汽车技术，2018年左右将智能驾驶汽车推向市场。2015年1月，在国际消费电子展（CES，ConsumerElectronicsShow）上，奔驰展示了最新智能驾驶概念车。除装备最先进的智能驾驶技术与声光交互技术外，还革命性的改变了汽车的内部设计，其驾驶位、副驾驶位均可旋转，侧向车门对开，形成私密而舒适的车舱。这一激进设计反映了厂商从追求智能安全的渐进式路线，逐渐转向追求完全智能驾驶的颠覆性路线。国内自动驾驶车辆研究现状在欧美车企加快智能驾驶技术研发和应用的同时，中国自主车企也已开始逐步涉足这一领域。（1）一汽集团早在2003年与国防科技大学联合研制出中国首辆配备智能驾驶技术的红旗轿车，2011年这款自主研发的红旗HQ3智能驾驶车首次在复杂路况下公开进行智能驾驶的测试，并完成了从长沙至武汉286千米的高速路段。（2）上汽集团与中航科工签署了战略合作协议，双方将先从主动安全系统领域着手，进行自适应巡航、自动泊车、智能刹车辅助等技术的快速普及，为智能驾驶技术奠定基础，随后在环境感知、智能识别等技术领域进行共同研究。2015年上海国际汽车博览会上汽和李德毅院士团队研制的MGiGS智能驾驶成为亮点。（3）广汽集团与中国科学院共同研发智能驾驶技术。广汽集团股份有限公司汽车工程研究院与中科院合肥物质科学研究院先进制造所已签订相关合作事项，未来双方将共同研发智能驾驶技术并应用于新能源车型。（4）吉利汽车依托沃尔沃进行研发，双方在技术领域开展全面共享，同时进行众多新科技的共同研发。据悉，沃尔沃品牌将在全新一代XC90车型上，实现无人自动泊车技术，随后在该车上应用智能驾驶技术。对于吉利品牌而言，由于沃尔沃智能驾驶系统过高的成本，若匹配到吉利车型会导致售价大幅增加。对此吉利集团职位董事长李书福曾透露，沃尔沃位于瑞典的研发中心将会针对吉利推出一套智能驾驶系统，有望于2015年或2016年搭载。（5）比亚迪携手新加坡科技研究局通信研究院（I2R）共同研发自动驾驶技术，包括利用电子线控系统实现对车辆的刹车、转向以及对其它汽车系统的操控。除了智能驾驶技术，双方的合作还涉及智能交通系统。（6）郑州宇通客车股份有限公司与李德毅院士团队合作进行智能公交车技术研发，2015年8月29日完成了无人驾驶公交车开放城际高速路试验。（7）2015年12月10日，百度的无人驾驶汽车在北京G7京新高速和五环路上混迹在正常交通流行驶，最高时速达100公里。

项目团队李德毅院士团队2000年从研制缩微车和缩微道路交通环境平台做起，率先在国内开展智能驾驶技术研究。建立了全国第一个缩微智能车辆与车联网实验室，提供了一个缩微尺度下的道路环境与车辆试验平台，具有构件可搬移、场景可重构、现场可交互、异地可观看、试验可评估等特点，可完成百辆缩微车规模的试验，该实验室已成为全国缩微智能车比赛的基地。2005年开始把工作重点转向以城际高速公路为代表的结构化道路环境下的智能车研发，对东风猛士越野车进行改装，研制出第一代智能车试验平台，该车仅用一个摄像头即可实现车道线识别功能。2009年开始，李德毅院士发起成立了智能车团队，包括清华大学、总参61所、军事交通学院、北京联合大学、北汽、宇通等单位先后加入，合作开展智能车研究与成果转化工作。课题团队将智能车研发划分为系统架构、机械、电子电气、导航、雷达、图像、决策控制、交互、试验和云计算等10个部分，在北汽C73、C30、现代iX35、长城H8、奇瑞EQ、奇瑞瑞虎、上汽MGiGS、宇通iBus公交车等车型实现了智能驾驶，完成京津高速智能驾驶20余次，总行程3000多千米。2012年11月26日，中央电视台全程直播了“猛狮3号”智能车从北京台湖收费站到天津东丽收费站共114千米的无人驾驶试验，自主超车12次，换道36次，总自主驾驶时间85分钟，平均时速79.06km/h，最高时速105km/h，全程无人工干预。2015年8月29日所研制的智能车在河南郑开大道顺利完成了开放城际道路环境下的智能驾驶，这也是世界上第一台智能驾驶的公交车正式路测。图1为智能公交车：宇通iBus。2016年7月1日，课题团队完成了20辆奇瑞EQ智能车底层车辆的改装工作，并交付百度公司使用。图1智能公交车：宇通iBus为进一步推动智能车研发的产业化，除了与汽车企业的深度合作之外，还提出了智能车增量式智商测试方法，如改装后智能车可靠性与稳定性测试、最简道路环境智商试验、典型道路环境智商试验和复杂环境智商试验。在北方车辆研究所建立了国内第一个智能车智商测试专用试验场。

总体规划总体目标1、搭建无人驾驶技术车辆平台和测试平台，测试无人驾驶技术的性能，并研发相应的集成技术解决方案。2、开发一款自动驾驶车原理样车，能够在指定道路环境中，自动驾驶到达目的地，行驶过程中可实现车道保持，避免碰撞，跟车行驶，换道超车等功能；3、协助车企组建自动驾驶汽车团队，培训相关技术人员功能目标1、车道保持功能：在前方没有车辆干扰情况下，没有人工干预的情况下，保持在同一个车道中间稳定行驶。2、自动变道超车功能：前方车辆车速过慢，本车主动变道超车，超车平稳。3、Stop&GO主动巡航控制功能：在车辆行驶中，与前车保持安全距离行驶，速度不高于道路限速，在前方车辆突然减速时，可以执行减速，刹车操作，避免出现事故。在前方车辆重新起步时，本车随之自动起步。4、十字路口自动转向功能：在十字路口根据红绿灯状态、路径规划数据、前方车辆信息自动启停、转向。5、自动路径规划、导航、定位功能：根据高精度地图信息，自动规划出一条最优行驶路径，并精确定位车辆在导航中的位置。6、停止线、红绿灯、车站等定点停车；到达指定停车区域时，停车等待，满足启动条件时，起步行驶。7、人机交互功能（包括手机Android/IOS应用）：通过按钮自动切换驾驶模式，通过声音、灯光等实现警示功能；8、高精度地图构建：构建演示路段的驾驶地图，界面似google地图等，详细内容含经纬度、车道线、红绿灯等，通信手机和车载大屏上实时显示车辆在全局地图上的位。传感器方案设计表1传感器功能序号名称作用1摄像头识别车道线、红绿灯等2激光雷达识别障碍物，可行驶区域3超声、毫米波雨雾天气通行4GPS自身定位5惯导航向、推算6工控机驾驶脑图2传感器位置安装示意图图3整车硬件架构图演示科目1、园区智能驾驶演示园区内通勤车线路，全长4.2km，巡线环场区开放道路，含4个红绿灯路口，6个弯道，10个停靠站，3段直道。场内人来人往，作业车辆频繁，环境复杂。如图。图4园区演示路径图环境感知采用视觉、GPS-RTK与雷达导航相结合的方式，决策采用驾驶脑核心技术，实现厂区内通勤车环厂自主驾驶原理样车。包括功能：车辆起步，车道保持，变道超车，ACC跟车行驶，十字路口转向，躲避障碍，定点停车，停车入库。2、快速路高速演示从贾鲁河站至开远门段总长约32km，含27个路段、26个路口和26个红绿灯，路段内均为直道，限速60km/h。图5快速路演示图环境感知采用视觉为主、GPS-RTK与雷达导航相结合，决策采用驾驶脑核心技术，实现快速路自主驾驶原理样车。包括功能：车辆起步，车道保持，变道超车，ACC跟车行驶，定点停车，终点停车。

项目预算与成果硬件平台预算表2硬件平台预算表序号名称数量总价（万元）备注1车辆平台1辆0猎豹越野车2车辆横纵向改装1套50转向、制动、油门、灯光和线束3摄像头2套34一线激光雷达1套65四线激光雷达1套15616线激光雷达3套21三者选择其一732线激光雷达1套33864线激光雷达1套627毫米波4套16至少2套8GPS1套59惯导1套1610工控机3台611设备支架及安装610%的设备支架及安装总计软件平台预算软件系统包括12个软件模块：电源控制模块车辆底层控制模块图像环境感知模块雷达环境感知模块GPS定位感