毋庸置疑，自动驾驶是一场技术奇迹，也是未来最潮流的出行方式。自动驾驶汽车不断成为头条新闻，他们承诺将减少街道拥堵和燃料消耗，并创造更安全的道路。
自动驾驶车辆不再是一个新概念，但自动驾驶汽车行业究竟发生了什么？自动驾驶汽车如何运作？谁在制造这些车？为什么这么久？本文将回答这些问题。
实现自动驾驶的关键技术
为了到达目的地，无人驾驶汽车需要知道路线，了解其周围环境，遵守交通规则，并在与道路上的其他车辆和行人交互时做出正确的判断。为了实现这一切，它依赖于以下关键技术：
· 摄像头：看车道和交通信号灯
· 雷达：感知物体，特别是大物体，并确定它们的距离
· 激光雷达：也可以将物体感知为雷达，但它在检测小物体和映射3D物体方面要好得多。不幸的是，它很昂贵，有时仍然有点不可靠。
· AI：汽车的大脑。它结合了汽车的传感器和摄像头视觉，以了解前方的路径并确定如何操纵汽车。
自动驾驶的5个级别
无人驾驶技术的发展从无自动化到完全自动化，并不是一跃而就的。事实上，汽车标准化组织SAE International将自动驾驶汽车分为5个级别：
· 0级 – 无自动化：人力驱动器控制一切，包括转向、制动和加速。
· 1级 – 驾驶员辅助：为汽车在转向或加速方面提供一些帮助。带巡航控制的汽车属于这一类。
· 2级 – 部分自动化：汽车可以同时控制转向和加速，人类驾驶员可以监控环境并将手放在方向盘上。特斯拉的自动驾驶仪就是二级自动化的一个例子。
· 3级 – 有条件自动化：汽车将控制汽车并监控环境，但可能要求人类驾驶员在某些情况下进行干预。奥迪A8的Traffic Jam Pilot能够达到3级。
· 4级 – 高级自动化：与3级相比，自动驾驶汽车可以处理更复杂的驾驶任务。在极端天气等罕见情况下，它仍可能要求人为干预。
· 5级 – 完全自动化：真正自给自足的汽车。它不会要求人为干预，并且可以执行所有驾驶任务。谷歌的Waymo就是一个例子。
市场的主要参与者
许多公司认识到无论他们喜欢与否，这种技术的升级都是不可避免的。为了在竞争中脱颖而出，他们投入了数十亿美元用于自动驾驶汽车背后的关键技术研发。
交通出行及物流运输业的革命同时吸引了大公司和创业公司。超过260家初创公司已准备好应对生态系统的各个方面，同时与其他公司建立战略合作伙伴关系。大公司也投入数十亿美元积极建立和实施自动驾驶技术商业化的路线图。下面是一些领先且备受瞩目的公司：
· 通用汽车
作为领先的汽车制造商之一，通用汽车已经花了很多钱来维持其在无人驾驶汽车领域的领先地位。
2016年，它以超过10亿美元的价格收购了自动驾驶技术公司Cruise Automation。该部门在2018年从SoftBank获得了22.5亿美元的投资，并从通用汽车本身获得了11亿美元的额外资金。
此外，由于渴望主导市场，通用汽车购买了自己的激光雷达制造商，因此可以减少对合作伙伴关系的依赖。
通用汽车一直在旧金山进行测试，并计划扩展到纽约市。在加州机动车管理局最新披露的自动驾驶汽车路测报告中，Cruise排名第二，成绩非常不错。（点击查看此报告具体排名信息）通用计划在2019年将其自动驾驶汽车商业化，并提供乘车服务。
· Waymo
Waymo成立于十年前，其市值达1750亿美元，拥有一支包含克莱斯勒、本田和美洲虎在内的自动驾驶车队，且累计行驶里程突破了1000万英里。Waymo在18年时宣布计划购买62,000辆菲亚特克莱斯勒（FCA）货车，用于其乘车服务。
2018年底，Waymo已经开始商业化，推出了商用自动驾驶出租车服务Waymo One，其正在引领自动驾驶汽车竞赛。
· Uber
从针对Waymo的高调诉讼到亚利桑那州和匹兹堡的停止运营，Uber的自动驾驶之路似乎崎岖不平。然而，Uber还没有放弃。
Uber2018年从丰田获得了5亿美元的投资，随后又通过发售债券融资20亿美元。在发生事故4个月之后，Uber重新回到匹兹堡的街道上，这些车辆不会以自动驾驶模式行驶，而是由人类安全驾驶员手动操作，而Uber将继续对其自动驾驶计划进行“自上而下”的检查。它还向多伦多的无人驾驶汽车工程中心提供资金，以继续其使命。
· Lyft
与Uber的积极发展和扩张战略相比，Lyft的方法更受控制。Lyft与Aptiv合作，后者是一家从福尔德分拆独立出来的公司，通过投资无人驾驶技术扭转了局势。他们一起通过20辆汽车在拉斯维加斯大道沿线的热门目的地提供服务，共完成了5000次自动驾驶车辆付费出租业务。
自动驾驶硬件和软件由Aptiv开发，而乘车请求和付款由Lyft处理。当用户在拉斯维加斯打开Lyft应用程序时，他们可以选择自动驾驶车辆。
· 特斯拉
特斯拉对无人驾驶技术采取了完全不同的方法。马斯克认为摄像头和图像识别技术的进步足以实现自动化，而不是使用激光雷达。虽然它目前的车辆配备了自动驾驶功能，但它们仍然需要人工关注，我们已经看到由于缺乏人为干预而报告的事故。特斯拉在推动自动驾驶技术发展方面还有待观察。
· 百度
自2014年以来，百度一直是中国最大的无人驾驶汽车公司。2017年，它宣布了Apollo，一个促进无人驾驶汽车研发的开源项目。百度的目标是2019年到2020年大规模生产自动驾驶汽车。
为什么要花这么长时间？
Waymo最初成立于2009年，差不多十年后，它的汽车终于开始商业化了。为什么需要这么长时间？虽然渴望尽快推进，但自动驾驶汽车要想变得在街上随处可见，他们正面临着一些需要克服的关键挑战。这些问题包括：
· 激光雷达
无人驾驶汽车专家认为，激光雷达在确保安全出行方面发挥着关键作用。与雷达类似，激光雷达也用于探测周围物体的距离和形状。然而，与雷达相比，激光雷达不是使用无线电波，而是发送红外灯，可以更好地检测较小的物体（如岩石或骑自行车者）和距离较近的物体。
那么雷达对于自动驾驶汽车是不必要的？当然不。雷达在探测距离较远的物体时效果更好，而且它对极端天气的敏感度远低于激光雷达。
正如你已经想到的那样，雷达和激光雷达是一对互补，他们可以为无人驾驶的未来共同完成这些任务。
然而，即使激光雷达不是一项新技术，它仍然需要进一步发展。这种笨重的设备每件价格高达7.5万美元，显然并没有为大规模生产做好准备。对于无人驾驶汽车来说，先进的激光雷达技术将提供更高的分辨率和更大的监测距离范围。
激光雷达的改进空间可以转化为巨大的商机。关于激光雷达技术的商业秘密在2017年Waymo和Uber之间的官司风暴中引起关注。现在，超过50家公司正在努力改进激光雷达并使其更便宜地进行批量生产。
· AI
无人驾驶汽车依靠人工智能做出判断。AI识别街道上的物体并确定汽车在不同情况下的行为方式。为了训练这种技能，科学家们使用大量数据，以便算法可以在路上学习物体。例如，该算法可以识别街道上的骑车者，因为它已经看到了成千上万的骑自行车者的图像。
我们都对人工智能所能达到的目标抱有很高的期望，但它仍然不完美。例如，在优步的自动驾驶汽车引发的致命事故中，该算法无法识别受害者，导致反应延迟。此外，街道上有很多活动部件产生了数百万种可能的场景。系统需要大量的数据来学习如何处理这些场景，而我们还没有。
· 地图
另一场比赛正在地图世界中发生。无人驾驶汽车需要的不仅仅是我们手机上的常规地图。虽然自动驾驶汽车的传感器和摄像头可以在街道上拾取物体，但是拥有精确的路线3D地图会更加安全，这样汽车就可以熟悉街道的各个方面，并且可以专注于检测其他元素，例如行人。在极端天气下，当摄像头和传感器提供的数据信息不足时，3D地图则可以提供巨大帮助。
高精度地图制作很困难，因为它需要大量数据来生成准确的世界表示。即使谷歌地图对农村地区的保真度也很低，更具挑战性的是需要不断的进行数据更新。像Here、TomTom、DeepMap和Google这样的公司都在争取提供自动驾驶生态系统中不可替代的地图服务。
· 基础设施
正如汽车取代马车时需要新的基础设施一样，自动驾驶汽车也需要更新的基础设施。破旧的路面标记和不清楚的街道标志都需要升级，以便自动驾驶汽车能够清楚地看到道路。真正实施起来的话，需要各地创建一个统一的标准。
我们还需要建立车辆与基础设施的链接，以便无人驾驶汽车与附近的基础设施进行通信。例如，在施工区域中，不应依靠工人的手势来引导交通，而应安装设备，以便将信号传输到无人驾驶车辆。
基础设施的升级需要的费用是巨大的，但它对无人驾驶汽车的安全至关重要。像美国密歇根州已经开始用现代化项目测试新的基础设施，我们将会看到更多更新后的基础设施。
· 人类交流
自动驾驶车辆具有由AI支持的编程行为以处理街道上的各种场景，但是人类还需要学习如何与自动驾驶车辆交互。
司机、行人、骑自行车者和摩托车手经常在街道上使用手势和眼神交流来表达他们的意图。但是如何使用无人驾驶汽车呢？其中一家自动驾驶技术公司Drive.ai 通过让这些车“与行人交谈”来解决这个问题。在车辆的前部、后部和侧面嵌有LED屏幕，可以显示诸如“等待您通过”的文本，为车辆提供了展示其意图的窗口。
· 人类信任
虽然业界已经慢慢掌握了人车交流，但“人类信任”是一个需要解决的更复杂的问题，它直接影响到自动驾驶技术的采用率。在路透社和益普索（Ipsos）进行的一项研究中，只有38％的男性和17％的女性表示乘坐无人驾驶汽车会很舒服。另一项研究表明，为了获得人们对自动驾驶汽车的信任，该行业需要展示汽车的可靠性、性能、隐私（例如位置跟踪）和安全性（例如黑客行为）。
鉴于技术的新颖性以及如果出现问题可能造成的灾难性后果，这种谨慎并不令人惊讶。这些研究结果表明，除了提高车辆安全性和性能外，自动驾驶汽车制造商还必须通过教育和推广与消费者建立信任。设计一个能够满足他们需求和痛点的引人注目的乘车体验也很重要。
尽管仍有很多的困难和曲折摆在我们面前，但自动驾驶所呈现的未来生活是令人期待和兴奋的，我们都期待这一天早些到来！
文章编译自：
https://medium.com/swlh/a-beginners-guide-to-self-driving-cars-5bbc2bb798d4
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