摘 要

本文研究的对象是汽车无人驾驶技术，无人驾驶汽车是集计算机技术、导航定位技术和环境感知技术等一体的新兴技术产物，是目前汽车领域研究的重要方向之一。无人驾驶汽车是安全性和舒适性的代名词，其应用前景十分广阔，对其不断进行深入的研究，使汽车无人驾驶技术逐渐成熟，是使其尽早实现商业化应用的前提，同时对缓解交通压力有极大的作用，因此研究汽车无人驾驶技术具有极其重要的现实意义。本文研究的主要内容如下：

首先，既然要研究汽车无人驾驶技术，那么首先要研究的就是汽车无人驾驶技术的兴起与发展历程。采用资料分析法，详细介绍无人驾驶汽车的基本概念、技术原理及实现阶段等，在了解无人驾驶汽车基本概况的基础上，以时间为线索分别对国外和国内无人驾驶汽车的发展历程进行研究。

其次，对无人驾驶汽车的发展现状进行研究。对汽车无人驾驶技术的发展进行概述并对其关键技术进行分类，关键技术分为三个方面，即：信息采集，路况分析与路径规划，车辆控制与自动驾驶，然后分别进行研究，包括基本概述、发展现状及技术路线、技术难度与当前技术水平等。

再者，对汽车无人驾驶技术的未来发展进行研究。采用专利分析法，利用专利分析工具，明确专利检索策略后，先对无人驾驶汽车的整体状况进行专利分析，然后对无人驾驶汽车具体的关键技术进行专利分析，包括环境感知技术、路况建模技术、控制算法技术、巡航控制技术、自动刹车技术和车道维持技术六个关键技术的专利分析。

最后，对专利分析结果进行讨论，总结出汽车无人驾驶技术的技术动向和技术动态发展趋势，分析其未来发展面临的挑战并提出针对性的建议。

关键词：发展历程；发展现状；关键技术；未来发展

Abstract

The object of this paper is car unmanned technology. Unmanned driving car is an emerging technology product integrating computer technology, navigation and positioning technology and environment sensing technology. It is one of the important research directions in the automotive field. Driverless cars are synonymous with safety and comfort，their application prospects are very broad. Continuous research on them makes the car unmanned technology mature, which is the premise of making commercial applications as early as possible. Traffic pressure has a great effect, so studying automotive driverless technology has extremely important practical significance. The main contents of this paper are as follows:

First of all, since we are going to study car unmanned technology, the first thing to study is the rise and development of car driverless technology. Using data analysis method, the basic concepts, technical principles and implementation stages of driverless vehicles are introduced in detail. On the basis of understanding the basic situation of driverless vehicles, researching the development history of foreign and domestic driverless vehicles is based on time.

Secondly, research on the development status of driverless cars. The development of automobile driverless technology is summarized and its key technologies are classified. The key technologies are divided into three aspects: information collection, road condition analysis and path planning, vehicle control and automatic driving, and then research separately, including basic Overview, development status and technical route, technical difficulty and current technical level.

Furthermore, research on the future development of automotive driverless technology. Using the patent analysis method, using the patent analysis tool to clarify the patent search strategy, first analyze the patent status of the driverless car, and then carry out patent analysis on the specific key technologies of the driverless car, including environmental awareness technology and road construction. Patent analysis of six key technologies of die technology, control algorithm technology, cruise control technology, automatic brake technology and lane maintenance technology.

Finally, the paper analyzes the results of patent analysis, summarizes the technical trends and technological development trends of automotive driverless technology, analyzes the challenges facing its future development and proposes targeted recommendations.

Key Words: development history; development status; key technologies; future development

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景及意义 1

1.2 课题的研究内容 1

1.3 课题的研究方法 2

1.4 无人驾驶汽车的国内外研究现状 3

1.4.1 国外无人驾驶汽车的研究现状 3

1.4.2 国内无人驾驶汽车的研究现状 3

第二章 汽车无人驾驶技术的兴起与发展演进 5

2.1 无人驾驶汽车概述 5

2.1.1 基本概念及组成 5

2.1.2 技术原理及特点 5

2.1.3 实现阶段 6

2.2 无人驾驶汽车的发展演进 6

2.2.1 国外无人驾驶汽车的发展演进 6

2.2.2 国内无人驾驶汽车的发展演进 7

2.3本章小结 8

第三章 汽车无人驾驶技术的发展现状研究 9

3.1 无人驾驶技术发展的概述与关键技术的分类 9

3.2 信息采集 9

3.2.1 概述 9

3.2.2 发展现状与技术路线 10

3.2.3 技术难点与当前技术水平 10

3.3 路况分析与路径规划 11

3.3.1 概述 11

3.3.2 发展现状与技术路线 12

3.3.3 技术难点与当前技术水平 12

3.4 车辆控制与自动驾驶 13

3.4.1 概述 13

3.4.2 发展现状与技术路线 13

3.4.3 技术难点与当前技术水平 14

3.5 本章小结 14

第四章 汽车无人驾驶技术的未来发展研究 15

4.1 研究方法及分析工具介绍 15

4.1.1 专利分析法 15

4.1.2 Patsnap专利分析系统 15

4.1.3 专利检索策略 15

4.2 汽车无人驾驶技术整体状况专利分析 16

4.2.1 专利申请趋势分析 16

4.2.2 专利申请类型分析 17

4.2.3 专利布局分析 17

4.3 无人驾驶汽车关键技术专利分析 18

4.3.1 环境感知技术专利分析 19

4.3.2 路况建模技术专利分析 21

4.3.3 控制算法技术专利分析 24

4.3.4 巡航控制技术专利分析 26

4.3.5 自动刹车技术专利分析 28

4.3.6 车道维持技术专利分析 31

4.4 本章小结 32

第五章 无人驾驶汽车未来发展的挑战分析与发展建议 34

5.1 专利分析结果与讨论 34

5.2 技术动向与技术动态发展趋势分析 34

5.3 未来发展面临的挑战分析 35

5.4 对未来发展的建议 35

5.5 本章小结 36

第六章 结论 38

参考文献 39

致 谢 41

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

汽车产业发展到现在，汽车的制造工艺、造型设计和销售模式等日新月异，传统的一些汽车技术早已无法满足消费者的需求，从汽车的生产制造到用户的驾驶体验，各大汽车公司都在研究新的技术以适应汽车产业发展的需求。从汽车的驾驶技术这一方面来说，安全性和舒适性是永远离不开的话题，汽车企业都在不断追求更高的安全性和舒适性，同时汽车的安全性和舒适性也是汽车销售过程中的一个突出卖点。世界卫生研究组织的研究数据表明，交通事故引起的死亡数量居高不下，并且造成了严重的财产损失，全球每年有130万人以上在交通事故中丧生，造成的经济损失超过5000亿美元。在国内，根据中华人民共和国公安部的公布信息，2018年全国机动车保有量达3.27亿辆，小型载客汽车首次突破2亿辆，此外，相关数据还表明我国在交通事故中丧生的总人数超过2000万人，每年造成的经济损失超过10亿元人民币。面对如此严峻的交通安全问题，汽车无人驾驶技术可以很好地解决这一问题。汽车无人驾驶这一技术被提出以来，汽车无人驾驶技术一直就是很多汽车企业的一个重要研究方向，不仅是汽车企业，以百度公司和谷歌公司为代表的互联网企业也早已加入汽车无人驾驶技术的研究行列，并且已经取得了较大的突破性进展。

汽车无人驾驶技术的应用前景十分广阔，作为交通工具的主流发展方向，不仅可以有效地缓解交通拥堵问题和交通安全问题，同时还可以应用于其他领域，比如在工厂生产过程中，无人驾驶可以实现货物自主运输，从而提高生产效率，减少人工成本，降低产品的成本。很多交通事故都是由于驾驶员的疲劳驾驶引起的，无人驾驶汽车可以将驾驶员从繁重的驾驶任务中解脱出来，减少交通安全事故的发生，此外无人驾驶汽车还可以进入恶劣的环境中工作，使人远离危险严峻的工作环境。我国早已经把自主行驶车辆列入国家高新技术计划，2015年5月8日国务院印发的《中国制造2025》强国战略，明确指出了未来我国发展智能网联汽车的路线与目标。

由此可见：汽车无人驾驶技术早已成为汽车行业发展和研究的重要方向，引起了相关部门的高度重视和极高的社会关注度，因此加快发展汽车无人驾驶技术，具有十分重要的现实意义和应用价值。

1.2 课题的研究内容

本篇论文探讨的主题是汽车无人驾驶技术的发展现状与未来发展。文章从汽车无人驾驶技术的基本概况入手，结合汽车无人驾驶技术的发展历程，全面分析了汽车无人驾驶技术的发展现状，包括无人驾驶汽车的关键技术、技术发展水平、技术路线和关键技术难点等方面；对于汽车无人驾驶技术的未来发展，本文采用专利分析法，利用专利分析工具，文章对无人驾驶汽车的整体状况和相关的具体关键技术进行专利分析，总结未来汽车无人驾驶技术的技术动向和技术动态发展趋势，并分析无人驾驶汽车的未来发展所面临的挑战并针对面临的挑战提出相应的发展建议。

本篇论文的研究框架如下所述：

第一章：对课题所研究的背景及意义作了相应描述，并阐述了研究的内容和目标，对无人驾驶汽车在国外和国内的相关研究的应用现状做出了研究和探讨。

第二章：对无人驾驶汽车的基本概念、技术原理及实现阶段等进行阐述，以时间为线索对无人驾驶汽车在国外和国内的兴起与发展历程进行研究。

第三章：首先对汽车无人驾驶技术的发展现状进行了简单概述，然后对无人驾驶汽车的关键技术进行分类，并逐一进行研究，包括关键技术的发展现状、技术路线、技术难点和当前技术水平等方面。

第四章：采用专利分析法并利用专利分析工具对无人驾驶汽车的整体状况和关键技术进行详细的专利分析与讨论。

第五章：对专利分析结果进行讨论，总结出汽车无人驾驶技术的技术动向和技术动态发展趋势，然后分析了汽车无人驾驶技术的未来发展所面临的挑战并提出相应的建议。

1.3 课题的研究方法

本文主要采用的研究方法是资料分析法、比较分析法和专利分析法。

（1）资料分析法。多方面收集和整理国内外与汽车无人驾驶技术相关的文献，从而总结研究出汽车无人驾驶技术的发展现状与未来发展趋势。资料分析不是简单的文字堆砌，更多的是融入自己对汽车无人驾驶技术的一些看法和独到见解，提炼出自己的研究结果。

（2）比较分析法。以时间为线索，将现在与过去以及各研究参与者所研究的技术等进行比较，分析出符合现今汽车无人驾驶技术的发展现状从而对其未来的发展趋势做出合理的假设和预测，此外还包括横向比较，即对汽车无人驾驶技术本身的优缺点进行对比分析，多维度进行分析比较。

（3）专利分析法。利用专利分析工具，对无人驾驶汽车的相关专利信息进行分析组合， 并利用统计学的方法和技巧使这些信息转化为具有总揽全局及预测功能的情报。根据无人驾驶汽车中不同关键技术的特点，采取具有差异性的分析方式，使得专利分析更加有针对性，同时使得对无人驾驶汽车的技术动向的预测更加具有说服力。

1.4 无人驾驶汽车的国内外研究现状

1.4.1 国外无人驾驶汽车的研究现状

国外无人驾驶汽车的起源较早，研究应用现状也领先于国内水平，以谷歌为代表的对无人驾驶汽车的研究已经进入商业化应用的准备阶段，其他国际汽车大厂对无人驾驶汽车的研究也取得了很好的成果。

互联网巨头谷歌公司自2009年开展无人驾驶技术的开发以来，进行测试的无人驾驶汽车累计行驶里程超过160万km，包括多种车型的研究开发，其综合水平在无人驾驶汽车的研究和应用中处于领先水平。据国外媒体报道，美国通用福特汽车公司正在和谷歌公司正在进行合作谈判，计划共同开发无人驾驶系统，不过谷歌因其技术优势在合作方面处于主导地位，计划未来在福特生产的车辆上配备谷歌公司开发的无人驾驶系统。谷歌这样的互联网企业在无人驾驶汽车的研发中具有一定的优势，依托其先进的计算机技术，在控制系统的软件方面具有绝对的研发优势。

在无人驾驶汽车辅助驾驶技术的商业化应用上，纯电动汽车制造商特斯拉可谓是独领风骚，2015年10月23日，特斯拉发布了其无人驾驶系统的固件更新，其中最大的亮点是加入了自动辅助驾驶功能，搭载这项辅助驾驶系统的车辆具有自动车道保持、自动变更车道和自动泊车三大亮点，是全球首次批量开放应用自动驾驶功能。特斯拉将目标放在高度自动化驾驶上，以电脑辅助人脑驾驶为理念，高度自动化驾驶实现后再进行全自动无人驾驶的研究。

同样是在2015年， CES消费电子展览会上，无人驾驶汽车再度成为万众瞩目的焦点。与特斯拉的自动辅助驾驶功能相似，宝马与三星电子合作，研发了全自动无人驾驶遥控停车助理技术，车主可以通过手持设备远程遥控汽车自动进入停车场停车，也可以遥控汽车自动驾驶至车主所在位置。同年，奥迪发布了其无人驾驶概念车，该概念车拥有自动变换车道及过弯的功能，也可以自动加速及刹车。

可以看出，国外无人驾驶汽车的研究现状比较良好，引起了较高的社会关注度，并且有尝试小规模的商业化应用，随着相关研究的进一步发展，离实现大规模的商业化应用并不遥远。

1.4.2 国内无人驾驶汽车的研究现状

国内从上个世纪八十年代开始致力于无人驾驶汽车的研究，最开始应用于军事领域，后来在一系列政策的支持和汽车行业相关人士的努力下，发展十分迅速，以百度为代表的互联网企业对无人驾驶汽车的研究应用也进入了新的篇章。

在国内，高校科研机构最先开展无人驾驶汽车的研究和测试工作，2011年国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车完成了从长沙到武汉286km的高速全程无人驾驶实验，标志我国的无人驾驶汽车实现了高速公路环境下的自动驾驶。国内的汽车企业在无人驾驶方面也取得了较好成绩，如长安汽车实现无人驾驶2000km以上，完成了国内首次无人驾驶汽车的跨区域运行。

2015年，百度公司宣布：百度以“自动驾驶汽车大脑”的角色切入自动驾驶领域，百度无人驾驶车在国内首次实现了城市、环路及高速道路混合路况下的完全自动驾驶。百度无人驾驶汽车的技术路线是把自己在互联网领域积累的优势技术应用到汽车无人驾驶中，将无人驾驶汽车看作一个智能的机器人系统，人工智能与互联网成为无人驾驶技术的核心。

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