雷鋒網(wǎng)按：作者王星煒，英飛凌半導(dǎo)體應(yīng)用工程師。本文首發(fā)于公眾號：辣筆小星，已獲作者授權(quán)。

近年來，無人駕駛一直是個(gè)熱門的話題，說到無人駕駛技術(shù)美國領(lǐng)先中國多少，小星在此先和大家聊聊，算是拋磚引玉。

先說觀點(diǎn)，后面多圖細(xì)細(xì)聊。

個(gè)人覺得中美無人駕駛技術(shù)確存差距。美國基于其政策推動具有很深的技術(shù)積淀，領(lǐng)先于中國，但此差距并不存在代差。中國只要加強(qiáng)政策力度，依托互聯(lián)網(wǎng)大潮，仍有加速追趕的機(jī)會。畢竟中國能夠自主開發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)并追趕美國的相關(guān)技術(shù)，相比汽車技術(shù)要更具挑戰(zhàn)。但是汽車技術(shù)的特性就是需要以可接受的成本提供安全可靠的性能并大量量產(chǎn)，這就是其特有的技術(shù)難點(diǎn)。

后面將基于無人駕駛的三大技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析：

• 機(jī)器人技術(shù)Robotics

• 人工智能AI

• 云技術(shù)Cloud

↑5 technology trends to watch 五大技術(shù)看點(diǎn)（來自CES的主辦方CEA）

一、機(jī)器人技術(shù)Robotics

1.汽車感知傳感器技術(shù)

↑汽車感知傳感器技術(shù)（來自奧迪）

在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，相對的美國政府、企業(yè)和學(xué)校間的互動最多，政策影響最深遠(yuǎn)，并在持續(xù)影響中。較早的起步和更沉得住氣的基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)，使得個(gè)別企業(yè)掌控了該領(lǐng)域的核心技術(shù)。對比三大無人駕駛技術(shù)，個(gè)人認(rèn)為美國的汽車感知傳感器技術(shù)是領(lǐng)先中國最多的方面。

汽車感知傳感器技術(shù)細(xì)分包括

• 超聲波測距傳感器

• 攝像頭圖像傳感器

• 雷達(dá)傳感器

• 激光掃描儀

↑超聲波測距傳感器、攝像頭圖像傳感器、雷達(dá)傳感器和激光掃描儀（來自奧迪）

↑超聲波測距傳感器和雷達(dá)傳感器（來自奧迪）

其中政策影響深遠(yuǎn)的典型例子就是DARPA及其著名的DARPA挑戰(zhàn)賽。其成就了Velodyne，也間接養(yǎng)育了谷歌Google無人汽車的雛形。

什么是DARPA？

美軍方的國防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局Defense Advanced Research Projects Agency （DARPA）。聽著這個(gè)項(xiàng)目局的名字是不是就覺得這個(gè)組織肯定很霸氣，不亞于神盾局什么的？相信我，看了后面的詳細(xì)介紹你就會發(fā)現(xiàn)實(shí)際上它比名字上表現(xiàn)出來的更霸氣。

說到DARPA，我們就先拋開汽車應(yīng)用，說說它之前主導(dǎo)開發(fā)的技術(shù)成果。

↑因特網(wǎng)INTERNET

首先大家今天能夠上網(wǎng)，能夠看到這篇文章全賴于DARPA。是不是覺得說的有點(diǎn)玄乎奇跡？相信我，一點(diǎn)也不玄。因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)是DARPA主導(dǎo)開發(fā)的。因特網(wǎng)INTERNET的前身為ARPANET，是由ARPA（Advanced Rearch Projects Agency）研究開發(fā)的。1975年，ARPANET由實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)改制成操作性網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)交給國防部通信署管理，同時(shí)ARPA更名為DARPA（Defence ARPA）。

↑全球定位系統(tǒng)GPS

其次是全球定位系統(tǒng)GPS。大家手機(jī)上使用導(dǎo)航軟件時(shí)的位置信息來源GPS。而在GPS導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射前，DARPA建立了一個(gè)有5顆衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡(luò)Transit。1960年，Transit開始工作，確保美國海軍艦船位置每小時(shí)更新，誤差不超過200米。

↑隱形戰(zhàn)機(jī)

再有就是隱形戰(zhàn)機(jī)概念也是最早由DARPA提出的。甚至美國空軍最初聽到這個(gè)概念時(shí)也大吃一驚。隱形戰(zhàn)機(jī)的第一個(gè)原型HavenBlue于上世紀(jì)70年代末開始測試，成為F-117夜鷹隱形戰(zhàn)機(jī)的前身。

↑基于半導(dǎo)體砷化鎵的無線通訊技術(shù)

還有DARPA比較不為人知的成就就是半導(dǎo)體砷化鎵工藝的開發(fā)。如果大家對半導(dǎo)體技術(shù)了解不多可以這么簡單理解。今天電腦里用的CPU，內(nèi)存和顯卡芯片大部分使用用硅材料為基礎(chǔ)的?？赡苣阌X得這些芯片的運(yùn)行速度已經(jīng)挺快了。但是實(shí)際上它們還不夠快。類似無線通訊技術(shù)需要更快的運(yùn)行速度。因此半導(dǎo)體砷化鎵工藝被開發(fā)出來，其有更快的電子遷移速度。雖然它的價(jià)格相比硅半導(dǎo)體工藝貴很多，但是可以很好的滿足無線通訊，衛(wèi)星和雷達(dá)以及軍工應(yīng)用的需求。換句話說，今天大家可以輕松的使用手機(jī)通話、看微信、看網(wǎng)頁那也是托了DARPA很大的福的。

↑無人駕駛汽車挑戰(zhàn)賽

那么說回汽車，DARPA在無人駕駛汽車的研究中又扮演一個(gè)什么地位呢？今天為人熟知的谷歌無人駕駛汽車使用很多的技術(shù)實(shí)際上脫胎于DARPA組織的陸地挑戰(zhàn)賽（Grand Challenge）。DARPA早在十多年就開始提供資金支持，協(xié)調(diào)大學(xué)研究機(jī)構(gòu)、車企、傳感器供應(yīng)商和半導(dǎo)體供應(yīng)商合作，進(jìn)行一系列的無人駕駛汽車挑戰(zhàn)賽。而這個(gè)系列的挑戰(zhàn)賽被稱為DARPA陸地挑戰(zhàn)賽。這一系列挑戰(zhàn)賽中比較有名的就是2004年和2005年的兩屆陸地挑戰(zhàn)賽（Grand Challenge）和2007年舉行的城市挑戰(zhàn)賽（Urban Challenge）。

↑TerraMax的陸地挑戰(zhàn)賽參賽車型

由于2004年當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，在當(dāng)年第一屆無人駕駛陸地挑戰(zhàn)賽舉辦的時(shí)候甚至沒有一家參賽隊(duì)伍能夠完成主辦方DARPA設(shè)定的加州莫哈韋沙漠240公里賽道。因此在2005年的第二屆陸地挑戰(zhàn)賽中DARPA將賽道的最低目標(biāo)距離設(shè)定為11.78公里。這也是第一屆中無人駕駛汽車最遠(yuǎn)的行駛。此屆挑戰(zhàn)賽中有5輛無人駕駛汽車完成了目標(biāo)。而其中比較出名的應(yīng)該就是如上照片中顯示的TerraMax無人駕駛卡車。上圖為2005年TerraMax的陸地挑戰(zhàn)賽參賽車型。下圖為在BBC TOPGEAR汽車節(jié)目19季第5集中出鏡的TerraMax無人駕駛卡車（左）和詹姆斯梅駕駛的路虎攬勝（右）的越野比賽起點(diǎn)照片。要知道TerraMax還僅僅是2005年挑戰(zhàn)賽中5個(gè)完賽隊(duì)伍中的最后一名。

↑BBC TOPGEAR出鏡的TerraMax無人駕駛卡車（左）和詹姆斯梅駕駛的路虎攬勝（右）

第三屆的陸地挑戰(zhàn)賽被DARPA官方稱為城市挑戰(zhàn)賽（Urban Challenge）。于2007年在加州的喬治空軍基地進(jìn)行。比賽被設(shè)定成讓無人駕駛汽車可以使用于城市駕駛環(huán)境中。賽道全長96公里，限時(shí)為6個(gè)小時(shí)。并且不同的隊(duì)伍之間會有路線交叉的過程。而如果大家去搜索美國Velodyne公司的歷史的話，就會發(fā)現(xiàn)它的前期主要產(chǎn)品為音響產(chǎn)品。就是因?yàn)閂elodyne公司參與了前兩屆的DARPA陸地挑戰(zhàn)賽，才開始了激光掃描儀產(chǎn)品的開發(fā)，并成為業(yè)界360度高性能激光掃描儀的領(lǐng)先者。因此說DARPA挑戰(zhàn)賽成就了如今的Velodyne，成為激光掃描儀LIDAR界的巨人一點(diǎn)不為過。

↑Velodyne公司的激光掃描儀產(chǎn)品

到了2007年的城市挑戰(zhàn)賽中，Velodyne公司的激光掃描儀已經(jīng)應(yīng)用到了大部分的參賽隊(duì)伍中。6個(gè)完賽的參賽隊(duì)伍中只有第三名的VictorTango隊(duì)沒有使用Velodyne公司產(chǎn)品。

↑斯坦福隊(duì)使用的大眾帕薩特旅行版（左）和VictorTango隊(duì)使用的福特翼虎（上）在路口相遇

↑VictorTango所用的來自IBEO和SICK的傳感器

上圖一為城市挑戰(zhàn)賽中斯坦福隊(duì)使用的大眾帕薩特旅行版（左，第二名完賽）和VictorTango隊(duì)使用的福特翼虎（上，第三名完賽）在路口相遇。上圖二為VictorTango所用的來自IBEO和SICK的傳感器。而IBEO是小型化低成本激光掃描儀的領(lǐng)先者。SICK則是IBEO的母公司，并且擁有眾多的激光傳感器產(chǎn)品。IBEO和SICK的激光掃描儀也應(yīng)用在前三名完賽的隊(duì)伍中，普及率僅次于美國Velodyne公司。

↑斯坦福隊(duì)無人駕駛汽車主要開發(fā)成員Sebastian Thrun

其中照片中站在斯坦福隊(duì)無人駕駛汽車前的Sebastian Thrun以及部分其他團(tuán)隊(duì)成員最終被谷歌挖走。后來就有個(gè)谷歌無人駕駛汽車。

↑谷歌無人駕駛汽車早期測試車型（來自谷歌）

↑谷歌無人駕駛汽車量產(chǎn)車型（來自谷歌）

美國政府引導(dǎo)影響深遠(yuǎn)還體現(xiàn)在對于關(guān)鍵傳感器-激光掃描儀的持續(xù)成本優(yōu)化。

↑行業(yè)分析顯示，激光掃描儀在高級別的無人駕駛中不可或缺

從CES2016已經(jīng)可以看到一個(gè)非常明顯的信號，激光掃描儀未來發(fā)展趨勢是固態(tài)化，小型化，低成本化。

↑激光掃描儀未來發(fā)展趨勢是固態(tài)化

之前提到最早谷歌提出的無人駕駛汽車就是基于置于車頂?shù)臋C(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的。它其實(shí)就是來自Velodyne公司的64波束激光雷達(dá)。而這款產(chǎn)品當(dāng)初的價(jià)格也是驚人的超過了7萬美金。是谷歌采用的原型車豐田普銳斯售價(jià)的兩倍還要多。雖然它的性能非常好，但是為了實(shí)現(xiàn)將來無人駕駛汽車的量產(chǎn)，成本降低是必然之路。Velodyne的產(chǎn)品包括64波束（用于谷歌無人駕駛汽車）、32波束（用于福特CES2016無人駕駛概念車）以及混合固態(tài)Hybrid Solid State 16波束 VLP-16 PUCK（將用于未來的福特?zé)o人駕駛計(jì)劃）激光掃描儀產(chǎn)品。如下圖分別為與CES2016發(fā)布的基于福特蒙迪歐的無人駕駛概念車，以及裝配于車頂?shù)?個(gè)Velodyne 32波束激光雷達(dá)。

↑福特CES2016無人駕駛概念車

↑裝配于車頂?shù)?個(gè)Velodyne 32波束激光掃描儀

而福特今年發(fā)布的CES2017展示用無人駕駛概念車已經(jīng)裝配上了前面提到的固態(tài)激光掃描儀產(chǎn)品。

↑福特CES2017無人駕駛概念車

↑裝配于車身的2個(gè)Velodyne 固態(tài)激光掃描儀

而CES2016發(fā)布的來自Quanergy的“固態(tài)”激光掃描儀S3更是首次引入了全固態(tài)激光掃描儀的概念。讓我們來通過Quanergy在CES上的演講和其相關(guān)的專利說明來詳細(xì)探討一下它的創(chuàng)新之處吧。簡單的說，這是一款全“固態(tài)”的激光雷達(dá)，或者稱光學(xué)相控陣激光掃描儀。其目標(biāo)量產(chǎn)成本為250美元。首先如下圖一所示，其滿足了激光掃描儀小型化的大趨勢，整個(gè)尺寸只有90mm x 60mm x 60mm。如圖二的產(chǎn)品工作原理展示中可以看到內(nèi)部機(jī)構(gòu)不存在任何的機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件。所有的激光探測水平和垂直視角都是通過電子方式實(shí)現(xiàn)的。因此其名副其實(shí)的是全“固態(tài)”激光掃描儀產(chǎn)品。

↑Quanergy的“固態(tài)”激光掃描儀S3

↑Quanergy激光掃描儀S3產(chǎn)品工作原理展示

美國政府影響至今仍在持續(xù)。

除了以上對于激光掃描儀成本優(yōu)化的固態(tài)化趨勢，DARPA正主導(dǎo)繼續(xù)與加州Berkeley以及麻省理工MIT進(jìn)行下一代頻率調(diào)制連續(xù)波FMCW 激光掃描儀芯片的開發(fā)，將進(jìn)一步降低激光掃描儀的成本。

實(shí)際上美軍方DARPA主導(dǎo)的項(xiàng)目小組，以加利福尼亞大學(xué)為核心已經(jīng)基本完成了原型半導(dǎo)體芯片的開發(fā)，并且在IEEE國際電子工程師協(xié)會上發(fā)布了正式的論文。如果需要從事相關(guān)的激光傳感器開發(fā)或者對激光傳感器小型化感興趣的朋友，可以搜索相關(guān)的論文進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

如下是論文原型芯片的示意圖，用來給感興趣的朋友一個(gè)大概的總覽。下圖一為原型芯片的組成示意圖，包括左上角的MEMS tunable VCSEL微機(jī)械可調(diào)諧垂直腔面發(fā)射激光器作為發(fā)射源和右上角及下方的兩組光敏二極管作為接收器件。

下圖二所示由芯片組成的閉環(huán)可控光學(xué)頻率調(diào)制連續(xù)波FMCW控制電路。電路顯示由三大類的器件組成。該三大類的器件分別分布在三種半導(dǎo)體層上。紅色表示的器件為三五價(jià)III-IV半導(dǎo)體層。典型代表為砷化鎵GaAs或者磷化銦InP半導(dǎo)體工藝。三五價(jià)半導(dǎo)體是直接能帶半導(dǎo)體，更夠發(fā)出更強(qiáng)的光，適合制作光學(xué)芯片。

因此原型芯片的激光發(fā)射源和光敏二極管接收單元均由該類型的半導(dǎo)體完成。藍(lán)色部分硅光電子層Silicon Photonics（又稱SiP），是基于硅基工藝制作的光學(xué)半導(dǎo)體。因此耦合器Coupler和相位測量干擾儀Interferometer由該半導(dǎo)體層制作。黑色部分為傳統(tǒng)硅基CMOS層，其他傳統(tǒng)的控制單元都有該半導(dǎo)體層制作。下圖三為具體的三種類型半導(dǎo)體層的分布情況。

↑原型芯片的組成示意圖

↑由芯片組成的閉環(huán)可控光學(xué)頻率調(diào)制連續(xù)波FMCW

↑三種類型半導(dǎo)體層的分布情況

神奇的是，此概念提出一年以后原型樣片真的被做出來并進(jìn)行了相關(guān)的測試。其產(chǎn)學(xué)研的扶植力度可見一斑。這也是其深厚技術(shù)積淀的一種體現(xiàn)。

↑由麻省理工MIT設(shè)計(jì)的FMCW激光掃描芯片

↑該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹

↑芯片實(shí)物放大圖

以上，汽車感知傳感器技術(shù)方面，受美國政府持續(xù)扶植影響，美國的技術(shù)優(yōu)勢最明顯。

不過由于全球供應(yīng)鏈一體化的影響，加上中國是最大的汽車銷售市場，相應(yīng)的技術(shù)還是逐漸應(yīng)用到了國內(nèi)的無人駕駛概念車上，比如上汽、長安等車廠。而且國內(nèi)院校比如同濟(jì)大學(xué)和清華大學(xué)也參與了相關(guān)技術(shù)研究，因此中國加速追趕并不是不可能的。

↑裝備激光掃描儀的上汽iGS無人駕駛概念車在廣德試驗(yàn)場進(jìn)行測試

↑長安汽車的無人駕駛概念車

↑同濟(jì)大學(xué)與奧迪汽車組成聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室

↑奧迪汽車聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)在上海的道路上測試無人駕駛概念車

2.汽車控制執(zhí)行技術(shù)

a. 電子線控剎車（Brake By Wire）

電子線控剎車（Brake By Wire）：這個(gè)線傳操控系統(tǒng)的出現(xiàn)可以說最主要的誘因就是電動汽車的出現(xiàn)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)剎車系統(tǒng)需要通過發(fā)動機(jī)的工作建立制動助力所需的真空助力。是的，剎車也是需要助力的。如果大家家里有車可以試一下，在發(fā)動機(jī)熄火的情況下，最多可以深踩3次剎車。再踩的話就會覺得剎車踏板特別硬，幾乎無法靠人力踩動。

如下圖就是傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)所需的真空助力器和傳統(tǒng)系統(tǒng)和電子線控剎車系統(tǒng)（又稱電子液力剎車系統(tǒng)EHB）系統(tǒng)對比圖?？梢钥吹秸婵罩ζ魇且粋€(gè)非常大的家伙，你可以很容易在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)找到它。當(dāng)駕駛者踩下剎車踏板時(shí)踏板連接的推桿將力傳遞到真空助力器。真空助力器是一個(gè)通過大氣壓和真空之前的壓力差將力矩放大然后傳送給液壓制動總泵進(jìn)行制動的裝置。真空源是由發(fā)動機(jī)的負(fù)壓產(chǎn)生的（發(fā)動機(jī)吸入空氣的時(shí)候會產(chǎn)生負(fù)壓，但不是所有的發(fā)動機(jī)都能夠找到真空源，比如渦輪增壓發(fā)動機(jī)）。

由于采用氣壓差來放大力，因此其體積必須做的很大，占空間又不容易布置。電動車或者純電行駛的插電式混合動力汽車，由于沒有發(fā)動機(jī)或者發(fā)動機(jī)不工作，無法獲得穩(wěn)定的真空源。一種方法是使用電子真空泵。但是電子真空泵需要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，比較耗油。另一種更加智能的方法就是使用電子線控剎車系統(tǒng)。傳統(tǒng)的剎車系統(tǒng)（第2圖上半部分）駕駛者踩剎車踏板，通過推板經(jīng)過真空助力器放大力矩給到制動總泵。制動總泵驅(qū)動液壓系統(tǒng)傳遞剎車力到ABS/ESP剎車防抱死/電子穩(wěn)定系統(tǒng)控制器。ABS/ESP再根據(jù)車輛狀況把剎車力分配到四個(gè)車輪。

傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)所需的真空助力器

傳統(tǒng)剎車系統(tǒng)和電子線控剎車系統(tǒng)對比圖

那么EHB系統(tǒng)基于電機(jī)的剎車助力器到底是什么樣子的呢？我們就基于市場上的兩大解決方案舉個(gè)例子。首先要說的就是如下圖所示的來自德國博世BOSCH的iBooster系統(tǒng)。

博世 iBooster所屬新的EHB系統(tǒng)（上圖下半部分）將駕駛者踩剎車踏板的動作轉(zhuǎn)換成行程位置電信號，剎車助力控制器控制電機(jī)給出剎車助力所需的力矩給到制動總泵。制動總泵驅(qū)動液壓系統(tǒng)傳遞剎車力到ABS/ESP剎車防抱死/電子穩(wěn)定系統(tǒng)控制器。ABS/ESC再根據(jù)車輛狀況把剎車力分配到四個(gè)車輪。

德國博世BOSCH的iBooster系統(tǒng)

博世 iBooster所屬新的EHB系統(tǒng)

而另一大解決方案就是如下圖所示來自德國大陸汽車Continental的MK C1系統(tǒng)?？梢钥吹組K C1的主要理念和博世 iBooster基本相同。但是MK C1更進(jìn)一步將原來的ESC系統(tǒng)MK 100中的ESC控制器，真空泵，真空助力器三個(gè)部件合而為一。大大簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

德國大陸汽車Continental的MK C1系統(tǒng)

MK C1將ESC控制器，真空泵，真空助力器三個(gè)部件合而為一

那么博世iBooster在國內(nèi)的一個(gè)最早的成功案例就是目前比亞迪E6所用的剎車系統(tǒng)。該電子線控剎車系統(tǒng)可以靈活的在電機(jī)能量回收制動和機(jī)械剎車片摩擦制動之間進(jìn)行分配。并且當(dāng)純電機(jī)能量回收制動的時(shí)候?yàn)榱私o駕駛者一個(gè)合理的剎車踏板力回饋，剎車助力電機(jī)還能夠反向給出一個(gè)阻力力矩。讓駕駛者感覺到合理的阻尼感受。同時(shí)電子線控剎車系統(tǒng)還能夠提供可選擇的剎車響應(yīng)模式。

比如運(yùn)動模式下剎車就一踩就有，響應(yīng)靈敏。而舒適模式下，剎車就顯得柔和線性，相較運(yùn)動模式?jīng)]有那么緊繃。和駕駛輔助系統(tǒng)結(jié)合以后，當(dāng)檢測到可能的碰撞時(shí)則可以加快制動響應(yīng)或者直接增加制動壓力。使得車輛能夠在更短的距離內(nèi)停止下來。

說到電子線控剎車系統(tǒng)的安全性，更偏向一個(gè)系統(tǒng)級的安全方案。電子線控剎車系統(tǒng)中的電子剎車助力器和傳統(tǒng)的電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESC以及電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)EPS三者互為備份。三者中的任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障，另兩個(gè)模塊都能夠部分覆蓋故障模塊的功能。比如電子剎車助力器出現(xiàn)故障，電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESC將能建立制動液壓壓力，配合EPS將車輛安全剎停在車道內(nèi)。

相反如果電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESC出現(xiàn)故障，電子剎車助力器可自行建立制動液壓，配合EPS將車輛剎停在車道內(nèi)。當(dāng)電子助力轉(zhuǎn)向EPS失效時(shí)，電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESC將通過對不同側(cè)的車輪施加不同剎車力產(chǎn)生扭矩矢量，將車輛保持在車道的中心位置。

b. 電子線控轉(zhuǎn)向（Steering By Wire）

相信大家目前接觸到的車輛都是帶轉(zhuǎn)向助力的。

轉(zhuǎn)向助力主要分兩大類

• 液壓轉(zhuǎn)向助力

• 電子轉(zhuǎn)向助力

液壓轉(zhuǎn)向助力的一個(gè)弊端就是不管是否轉(zhuǎn)向，液壓系統(tǒng)都要通過發(fā)動機(jī)傳輸過來的動力位置助力油壓。因此系統(tǒng)復(fù)雜，且耗油。而電子轉(zhuǎn)向助力通過電機(jī)在需要轉(zhuǎn)向的時(shí)候提供助力，而不需轉(zhuǎn)向時(shí)是不耗油的。而且系統(tǒng)較液壓助力系統(tǒng)簡單很多。如下即是電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖和系統(tǒng)構(gòu)架圖。

↑電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖

↑電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)架圖

而今天介紹的電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可謂是電子轉(zhuǎn)向助力的進(jìn)階版。因?yàn)殡娮泳€控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在正常工作時(shí)斷開了方向盤和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的機(jī)械連接，而完全靠電子信號傳輸給轉(zhuǎn)向控制器然后操控轉(zhuǎn)向執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)。電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的代表車型就是英菲尼迪的Q50，目前該車型已經(jīng)國產(chǎn)，稱為Q50L。

由于采用了電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，車輛的轉(zhuǎn)向特性可以智能的調(diào)節(jié)，比如偏沉穩(wěn)還是偏輕盈靈動。并且結(jié)合駕駛輔助系統(tǒng)的車道識別功能還能主動的修正車輛行駛方向保持在車道中間位置行駛。下圖即為英菲尼迪Q50電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖和展示照片。

那么如果電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，駕駛者發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動方向盤完全不能控制車輛轉(zhuǎn)向的時(shí)候是一件非常恐怖的事情。因此整個(gè)系統(tǒng)充分考慮了安全性。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作在電子線控模式的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)借鑒了飛機(jī)電傳飛操系統(tǒng)的多余度安全理念。通過3個(gè)轉(zhuǎn)向控制器相互冗余地控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。相互之間進(jìn)行校驗(yàn)，保證控制信號始終和駕駛者的轉(zhuǎn)向意圖相關(guān)。下圖為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作在電子線控模式。此時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和方向盤斷開連接，由電子控制器控制。

↑英菲尼迪Q50電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖

↑英菲尼迪Q50電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖

↑英菲尼迪Q50電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)展示照片

↑英菲尼迪Q50電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)展示照片

目前電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還沒有全面市場化，僅在少數(shù)車型上出現(xiàn)。其中主要原因是前面提到的轉(zhuǎn)向特性智能調(diào)節(jié)和自動車道保持等功能在某種程度上仍可以使用傳統(tǒng)的電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。那么電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的真正意義是將來系統(tǒng)成熟以后可以完全斷開機(jī)械連接。從而為將來的無人駕駛汽車服務(wù)。如下圖的無人駕駛概念車，車內(nèi)的乘員可以直接控制方向也可以交給自動駕駛而分別躺下。方向盤位置可以靈活移動，無疑為空間的利用將更加高效。而這就需要電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的支持。

↑無人駕駛概念車方向盤位置可靈活移動

↑無人駕駛概念車方向盤位置可靈活移動

二、人工智能AI

該技術(shù)方向又分成兩大塊：

• 硬件

• 軟件

硬件方面由于美國長期的計(jì)算機(jī)技術(shù)的領(lǐng)先地位，其優(yōu)勢依然十分明顯。人工智能AI所需的硬件目前呈現(xiàn)三足鼎立的狀態(tài)。分別被NVIDIA、INTEL和IBM所引領(lǐng)。NVIDIA作為GPU的領(lǐng)先供應(yīng)商，正將其主營業(yè)務(wù)從圖形處理以及游戲產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向基于GPU的人工智能AI的深度學(xué)習(xí)計(jì)算平臺。

↑NVIDIA Jetson TX1 嵌入式深度學(xué)習(xí)計(jì)算平臺

↑NVIDIA DRIVE PX無人駕駛計(jì)算平臺

而INTEL在其傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)/服務(wù)器行業(yè)的增速放緩后，戰(zhàn)略性的收購了FPGA領(lǐng)導(dǎo)者ALTERA和AI架構(gòu)的創(chuàng)新初創(chuàng)公司Nervana。并且迅速融合其優(yōu)勢，并向無人駕駛?cè)斯ぶ悄蹵I技術(shù)方向迅速發(fā)展。更是與寶馬BMW以及Moblieye組成了戰(zhàn)略同盟，進(jìn)行無人汽車的開發(fā)

↑INTEL 人工智能AI產(chǎn)品架構(gòu)

↑寶馬BMW和INTEL以及Moblieye組成了戰(zhàn)略同盟

而最低調(diào)最不為人知的可以說是IBM。藍(lán)色巨人悄然進(jìn)行著人工智能AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的開發(fā)，并已在汽車外的多個(gè)行業(yè)開花結(jié)果。

↑IBM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片示意圖

↑IBM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片原理介紹

軟件方面則以谷歌最為突出，但中國企業(yè)如百度仍然可以走出中國特色的發(fā)展路線進(jìn)行追趕。

不管是搜索引擎還是無人駕駛在實(shí)現(xiàn)方法上，“科班出身”的谷歌更依賴于基礎(chǔ)技術(shù)本身，而“中國特色”的百度則更多在基礎(chǔ)技術(shù)上針對中國市場進(jìn)行人工優(yōu)化。

換句話說，谷歌的設(shè)計(jì)思路是不相信人工調(diào)整。所有的錯(cuò)誤結(jié)果都應(yīng)該從某種程度上通過優(yōu)化基礎(chǔ)算法自動發(fā)現(xiàn)并糾正。即花大量的精力和資源在前端技術(shù)優(yōu)化上，使其可以適應(yīng)于不同的使用環(huán)境。而百度的設(shè)計(jì)思路是在某種程度上技術(shù)總會出錯(cuò)，這個(gè)時(shí)候就應(yīng)該透過人工優(yōu)化來進(jìn)行糾正。即花更多的精力和資源在后端應(yīng)用優(yōu)化上，讓其更適應(yīng)于終端使用環(huán)境。

這就好比開發(fā)一款車。一方專注車型平臺的優(yōu)化。最終可以將這個(gè)平臺用于A級車，拉長以后變成B級車，墊高后變成SUV，拉長拉高加兩個(gè)座位就成了MPV。車型可以用于亞洲、歐洲、美洲等多個(gè)市場。但是可能對中國市場并不是最優(yōu)化的。而另一方針對市場需求花大量精力優(yōu)化一款A(yù)級車，結(jié)果可能針對中國市場更優(yōu)化。

谷歌提出的AI First人工智能為先戰(zhàn)略已在圖像識別、機(jī)器翻譯等多個(gè)領(lǐng)域獲得進(jìn)展。

↑谷歌提出的AI First人工智能為先在圖像識別的應(yīng)用

那么“科班出身”的谷歌對基礎(chǔ)技術(shù)有多專注呢？我們之前介紹過美軍方牽頭的DARPA無人駕駛挑戰(zhàn)賽，谷歌一步一步進(jìn)行了各種傳感器的集成并創(chuàng)造了特有的量產(chǎn)版無人駕駛汽車。而另一方面，軟件算法方面谷歌領(lǐng)導(dǎo)了相關(guān)深度學(xué)習(xí)Deep Learning和谷歌大腦Google Brain技術(shù)開發(fā)，進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究。因此谷歌在無人駕駛汽車領(lǐng)域可謂不管硬件還是軟件，各方面都親力親為。下圖為之前提到的谷歌大腦項(xiàng)目中檢測到的人臉、人體和貓。

↑谷歌大腦Google Brain技術(shù)

而百度無人駕駛汽車一下子登上了央視《新聞聯(lián)播》，在2015年的尾巴給國人一個(gè)大大的驚喜。12月10號路試成功，14號成立無人駕駛事業(yè)部，16號參加烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)大會進(jìn)行宣講。一切都來得這么突如其來，卻井然有序。層層推進(jìn)，步步為營。中國也一下子有了真正在路上跑的無人駕駛技術(shù)。

“中國特色”的百度在戰(zhàn)略性地和傳統(tǒng)整車廠寶馬合作。其無人駕駛汽車由寶馬3系GT車型改裝而來。原3系GT車型已經(jīng)配備了如自適應(yīng)巡航和行人車道識別等先進(jìn)駕駛輔助ADAS系統(tǒng)。和谷歌的無人駕駛概念車一樣，百度在改裝的過程中在車頂加裝了64波束的激光掃描儀。從而獲得更多的路況信息。由于硬件方面有了寶馬的合作，百度可將更多的精力傾注于軟件算法方面的開發(fā)。

和谷歌一樣其核心算法也基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，這種技術(shù)讓無人駕駛汽車可以通過算法和大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)識別各種障礙物并自行做出判斷。然而中國的路況是充滿了挑戰(zhàn)的。車輛、非機(jī)動車、行人的隨機(jī)插入一直都是各方討論的熱點(diǎn)。這方面相信百度較谷歌有更多的資源進(jìn)行基于路況的人工優(yōu)化，特別是基于中國的高速和地面道路進(jìn)行大量的路試和調(diào)整。下圖為百度無人駕駛汽車，由寶馬3系GT車頂加裝激光掃描儀改裝而來。

↑基于寶馬3系GT車型的百度無人駕駛汽車

三、云技術(shù)Cloud

1.互聯(lián)技術(shù)V2X

這是三大核心技術(shù)當(dāng)中，個(gè)人認(rèn)為中美技術(shù)差距最小的方面。

因?yàn)榛ヂ?lián)技術(shù)，特別是車車通信V2X的標(biāo)準(zhǔn)一直沒有統(tǒng)一，美國在這方面走過許多彎路。

最早的DSRC專用近距通訊技術(shù)IEEE802.11p與4G LTE技術(shù)之爭。DSRC一直以200m內(nèi)點(diǎn)對點(diǎn)通訊1秒的通訊實(shí)時(shí)性，壓得4G LTE 6~7秒的通訊延遲死死喘不過氣來。

↑DSRC Dedicated Short-Range Communications IEEE802.11p (5.9GHz)

不過隨著5G LTE或者稱LTE-V2X的發(fā)展，徹底解決了實(shí)時(shí)性問題，業(yè)界也逐漸統(tǒng)一了觀點(diǎn)。而通訊又是中國企業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)，因此差距并不大。

華為在與高通的相關(guān)競爭當(dāng)中并不落下風(fēng)，華為還率先與多家國內(nèi)外整車廠展開了合作和實(shí)車測試。

↑5G LTE與之前的通訊協(xié)議的比較

↑高通Qualcomm 5G C-LTE 技術(shù)方案

↑華為 5G LTE-V2X 技術(shù)方案

但隨著V2X技術(shù)的引入，信息安全成為關(guān)鍵中的關(guān)鍵。需要政府牽頭制訂相關(guān)加密標(biāo)準(zhǔn)，否則一旦無人駕駛汽車被黑客攻破，其后果是不堪想象的。

綜上所述，在無人駕駛?cè)蠛诵募夹g(shù)-汽車感知傳感器技術(shù)、人工智能AI和互聯(lián)技術(shù)V2X上，在政策的扶植下，美國確實(shí)領(lǐng)先中國。但是中國只要加強(qiáng)政策力度，依托互聯(lián)網(wǎng)大潮，仍有加速追趕的機(jī)會。

2. 基于云技術(shù)的地圖采集優(yōu)化技術(shù)

那么下面主要提一下比較新的基于云技術(shù)的地圖采集優(yōu)化技術(shù)

地圖數(shù)據(jù)眾包采集concocting Crowd-Sourced Mapping Data技術(shù)

通用汽車將把Bolt最為一個(gè)平臺Platform來不斷對其軟件進(jìn)行升級學(xué)習(xí)。從而向最終的全自動駕駛目標(biāo)而演進(jìn)。在CES2016的演講中瑪麗貝拉（通用汽車CEO）透露了通用汽車正在和駕駛輔助系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)供應(yīng)商Mobileye進(jìn)行合作開發(fā)自動駕駛項(xiàng)目。其傳統(tǒng)自動駕駛功能主要應(yīng)用于良好的高速公路，必須有規(guī)范化的車道線和指示信號燈或路牌。

而通用汽車和Mobileye開發(fā)的系統(tǒng)則可以基于每輛裝備安吉星OnStar 4GLTE技術(shù)的通用品牌汽車將各個(gè)路段的車道線和指示信號燈或路牌圖像信息通過移動網(wǎng)絡(luò)上傳到云進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算。這樣具備這種技術(shù)的自動駕駛汽車就可以基于云數(shù)據(jù)快速學(xué)習(xí)多變復(fù)雜的道路，最終實(shí)現(xiàn)良好的自動駕駛體驗(yàn)。下圖為通用汽車和Mobileye開發(fā)的地圖數(shù)據(jù)眾包采集自動駕駛系統(tǒng)概念圖。

↑地圖數(shù)據(jù)眾包采集concocting Crowd-Sourced Mapping Data技術(shù)

如下的加州無人駕駛測試許可也說明了這一點(diǎn)。中國車廠的數(shù)量不輸于美國。其中互聯(lián)網(wǎng)車企（百度、樂視汽車、蔚來汽車）扮演者舉足輕重的角色。

↑加州DMV無人駕駛測試許可

百度與多家國內(nèi)車企也展開了合作，分別包括比亞迪、奇瑞、北汽和福田。

在2016年11月烏鎮(zhèn)召開的互聯(lián)網(wǎng)大會上，百度展示了基于比亞迪、奇瑞、北汽的無人駕駛測試車。

↑基于比亞迪秦插電混動汽車的百度無人駕駛測試車（來自百度）

↑基于奇瑞eQ純電動汽車的百度無人駕駛測試車（來自百度）

↑基于北汽EU260純電動汽車的百度無人駕駛測試車（來自百度）

百度還與福田重卡合作卡發(fā)了無人駕駛開車概念車，發(fā)布于2016年11月。

↑百度和福田聯(lián)合開發(fā)的無人駕駛卡車IFOTON（來自china daily）

CES2017百度又展出了其與長安合作的無人駕駛概念車。

↑CES2017百度與長安合作的無人駕駛測試車（來自百度）

樂視汽車基于LeEco LeSEE和Faraday Future兩大品牌展開無人駕駛測試。

樂視于2016年4月發(fā)布LeEco LeSEE概念車，并開始Level3 無人駕駛的相關(guān)測試。

↑LeEco LeSEE概念車

↑LeEco LeSEE概念車開始Level3 無人駕駛的相關(guān)測試

賈教主剛剛在CES2017的先期發(fā)布會上發(fā)布了Faraday Future的FF91車型。 Faraday Future已獲得加州的無人駕駛測試許可，正在進(jìn)行相關(guān)車型的無人駕駛測試。

↑Faraday Future CES2017先期發(fā)布會

↑Faraday Future FF91車型發(fā)布照

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