雷鋒網(wǎng)按：作者夾子，汽車行業(yè)資深從業(yè)者，微信公眾號 Roboticists。本文為《手把手教你做無人駕駛汽車》系列第一篇。其他兩篇可點擊《手把手（二）》、《手把手（三）》。

從DARPA無人車挑戰(zhàn)賽(2004)開始，無人駕駛汽車就給人非常復(fù)雜難以開發(fā)的印象。隨意感受一下：

直到10年后的2015年，一位叫George Hotz的26歲少年在自己的車庫里搭建了一輛無人駕駛汽車（點擊可看），證明了自制無人駕駛汽車成為可能。

George Hotz的方案

George Hotz何許人也？黑客也。George Hotz小哥年少成名，破解了iphone，各大公司Google Facebook SpaceX走了一圈，跑回到自家車庫里做了一輛無人駕駛汽車。

從方案來看，是一個面向Level4的方案（見《【王老師講道理】來來來，先來立個法》）。主要的組件如下：

• 2016 ACURA ILX小車$27900

• Velodyne VLP-16 16線激光雷達(dá)$7999
  

• 工業(yè)相機 約$2000

• 技嘉BRIX NUC電腦 約$800

• 車載GPS 約$100

• 游戲手柄 約$80

• 消費級IMU 約$50

• 顯示器，網(wǎng)絡(luò)交換機，USBHub，USB-CAN轉(zhuǎn)換卡，硬盤若干，逆變器

這個配置是面向Level4的自動駕駛方案的基本配置，可以說George Hotz為我們提供了一個Level4的基礎(chǔ)方案。而且最棒的是這套方案都是世面上能夠買到的，整套方案約4W美元。

ACURA ILX

ACURA是Honda的高端品牌。要說日系車在無人駕駛系統(tǒng)中的出鏡率非常的高，從Google的Lexus，到RoboTaxi的Prius。作者猜測是因為日系車的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)非常成熟。在開發(fā)無人駕駛汽車時，對于車的控制主要有三部分，電控油門，電控剎車，和電控轉(zhuǎn)向。油門與剎車的電子化非常早（歸因于ABS/ESP系統(tǒng)的普及），但唯獨電子助力轉(zhuǎn)向并不是所有車的標(biāo)配，大部分德系/美系車還在使用液壓助力轉(zhuǎn)向（手感/路感更好）。而日系車非常早的就開始使用電子助力轉(zhuǎn)向，并且接口簡單，直接使用CAN進行通信即可控制車輛。

所以破解ACURA ILX的控制接口成為了第一步，主要是破解其CAN報文，來對汽車進行電子控制（X-by-wire）。一輛容易控制的車是無人駕駛汽車的基礎(chǔ)，當(dāng)然車廠一般都不會讓用戶使用這些控制接口，所以這部分需要一些Hack。

Velodyne VLP-16

激光雷達(dá)LiDAR是隨著DARPA挑戰(zhàn)賽發(fā)展起來的光學(xué)傳感器，而VLP-16為Velodyne公司在2015年推出的最便宜的型號，$7999的價格曾經(jīng)只能買兩個1線的Hokuyo激光雷達(dá)，如今擁有16線、10Hz、垂直分辨率2°、水平分辨率0.2°、測量范圍100米、精度約3cm的激光雷達(dá)價格已經(jīng)十分親民。雖然在陽光直射的情況下可能會有一些干擾，但大部分情況下，激光雷達(dá)可以作為障礙物檢測、可行駛區(qū)域檢測以及定位的輸入。

 

工業(yè)相機

和激光雷達(dá)相比，工業(yè)相機可以提供更加豐富的前方信息。包括車道線檢測、障礙物分類檢測等算法都需要工業(yè)相機的幫助。讀者可能會好奇為什么George Hotz不選用網(wǎng)絡(luò)攝像頭而用了那么大且貴的一個工業(yè)相機？這就要說一說工業(yè)相機的兩個看家寶：全局快門和高動態(tài)比。全局快門可以保證無人車在高速移動過程中、車身震動時，拍攝到的畫面依舊不會產(chǎn)生模糊以及拖影（相較于普通攝像頭）。而高動態(tài)比可以保證無人車在進出隧道、太陽直射、夜晚情況下依舊有比較可用的數(shù)據(jù)。

Gigabyte Brix NUC

無人駕駛的ECU是整個系統(tǒng)的核心。使用技嘉Brix作為ECU非常合適，直流供電，低功耗，小尺寸。放在手套箱里綽綽有余。唯一的缺點是接口冗余度不夠，開在路上要是網(wǎng)口/USB線松動，就是災(zāi)難性的。作為桌面級的ECU，接口與振動都是非常脆弱的，建議無人車速度不要超過30km/h。

除去2個USB HUB外，左側(cè)方盒子即為NUC，中間盒子為以太網(wǎng)交換機。綠色PCB板很可能是自制的IMU模塊。右側(cè)藍(lán)色盒子為Velodyne激光雷達(dá)的轉(zhuǎn)換盒。

消失的2臺ECU

從5口交換機來看，由于所有ECU都在一個局域網(wǎng)中（或者稱為車域網(wǎng)），并沒有上聯(lián)接口，所以除去1路激光雷達(dá)，1路NUC，1路IMU，應(yīng)該還有2臺ECU存在在這個系統(tǒng)中。

其中一臺：

這臺為定位ECU，主要組成部分為差分GPS，使用樹莓派+2個GPS模塊組成。

最后1臺可能是數(shù)據(jù)存儲ECU，僅作猜測。

總結(jié)

至此，George Hotz的基礎(chǔ)版Level4無人駕駛車硬件方案已經(jīng)寫完，還有一些顯示器、飛行手柄可由讀者自行補充。

總體系統(tǒng)架構(gòu)圖：

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