1. 研究目的与意义（文献综述）

1.课题研究的目的和意义

1.1增加公路安全

根据世界卫生组织公布的一组数据，目前全世界每年平均因交通事故会夺走大约124万人的生命，这一数字预期到2030年将会增加到220万人。单在美国，大约每年有3.3万人死于交通事故当中。

而无人驾驶汽车如果普及，将会大幅减少交通事故，因此它或许能够挽救这百万人的生命。根据另一项研究报告，如果美国境内公路上行驶的汽车有90%为无人驾驶汽车，每年发生的交通事故数量将由600万减少到130万，死亡人数将由3.3万降至1.13万人。

在过去六年时间里，谷歌无人驾驶汽车已经行驶了超过200英里路程，截至目前，仅仅涉及了16起非常的小的交通事故，并且每起事故“罪魁祸首”都并非谷歌无人驾驶汽车。

1.2解决汽车过多的问题

产业分析师预期，无人驾驶汽车将能够大幅改变人们的出行习惯，“诱使”他们放弃自己的驾车，来选择机器人出租车。

根据密歇根大学交通研究院一份研究报告，如果无人驾驶汽车普及，汽车保有量在美国将大幅降低43%，主要原因之一就是，相对于自己驾车，使用无人驾驶汽车“拼车”服务更加的省钱，这种方式能够让每英里路程的花费降低80%。

1.3缓解交通拥堵

一旦无人车逐渐投入使用，并占到车流量较大的比重，车载感应器与智能交通系统结合，根据车流量的数据收集，智能的控制路口红绿灯间隔，随着路口车流量实时变动，可以提过车辆通过效率，缓解拥堵情况。

根据研究报告显示，无人驾驶汽车能够将高速公路的汽车容量增加5倍。斯坦福大学计算机科学家，同时也是前谷歌无人驾驶汽车团队成员Sebation Thrun表示，一旦无人驾驶汽车成为主流，仅需要目前路面上30%的车辆。

1.4减少空气污染

无人驾驶的使用将改变目前“一人一车”的现状，减少车辆数量的同时减少拥堵，此外智能控制的汽车相比于手动控制的汽车，其加速，减速更加顺畅，能提高燃料的效率，据兰德公司调查显示无人驾驶技术能比手动驾驶提高4％~10％的燃料效率。

本次毕业设计对无人驾驶电动巴士总布置进行设计，培养未来汽车发展方向的创新思维，同时利用现有的知识，为满足无人驾驶需求来设计满足需求的无人驾驶车辆，为以后从事相关的设计工作打下良好基础，同时也希望自己的设计工作能为社会做出一定的贡献。

2.国内外研究现状

无人驾驶是电动汽车、控制算法等多种技术的结合，对其进行对比需要从多个方面进行，此次对比分为三个方面：无人驾驶国内外研究现状、国内外采用的无人驾驶技术、国内外电动车型采用结构。

2.1无人驾驶国内外研究现状

无人驾驶分级情况如下：

国内最具代表性的无人驾驶企业是百度，目前运用百度Apollo自动驾驶开放平台的高效赋能和金龙车联网大数据平台，阿波龙已具备L4级别的自动化驾驶能力,同时还有滴滴、华为、京东等企业。

国外代表企业有谷歌与通用汽车，其中谷歌自动驾驶汽车在自主模式下已经行驶了120多万英里，软件已经知道了许多如何去应对不同情况的方法，而通用汽车旗下的GM Cruise已经准备好量产自动驾驶车辆，且全自动驾驶所需要的一切已就绪。

部分企业的整体对比如下表。

2.2国内外采用的技术

无人驾驶研究主要部分有感知、计算平台、高精度地图、仿真和测试等。对比如下：

1.感知：所有的公司都使用camera和毫米波雷达，大多数公司使用激光雷

达。Camera必不可少，激光雷达也非常重要，它能够提供目标物的精确深

度信息，环境感知的另一条路，V2X技术的引入是亮点。

2.计算平台：随着Camera的广泛使用，而处理camera数据的机器学习对算力要求巨大，目前只有三种解决方案，GPU、FPGA和ASIC。

GPU（Graphics Processing Unit），又称显示核心、视觉处理器、显示芯

片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、

智能手机等）上图像运算工作的微处理器。

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是在

PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用

集成电路(ASIC) 领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的

不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

ASIC（Application Specific Integrated Circuit），即专用集成电路，

是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统

的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求， ASIC

分为全定制和半定制。

普通公司都使用GPU方案，可选择的有GPU方案或者NVIDIA套片方案。

有钱有能力的公司如google使用 FPGA方案和自研ASIC方案。

百度公司使用GPU和FPGA方案。

3.高精度地图：所有自动驾驶公司都会选择使用高精地图，配合自主定位用。

4.仿真：最好的是google的carcraft自主仿真平台，AImotive已与上汽

合作，而其他公司都在搭建自己的仿真平台。

常见的三种，仿真环境测试、封闭道路测试、实际道路测试。目前实际

道路测试google车最多速度最快，可达120kmph。

2.3国内外采用的电动车结构

本次设计的电动巴士乘员为四人，可类比目前国内外发布的新款乘用车，对比内容有整车结构、电池类型、动力参数：

总结：

1.整体结构：本次选取的车型中，随价格降低，整体结构布置也随之变化。但可以看出前置前驱在电动车的布置中是主流、

2.电池类型：所有的车型都采用三元锂电池。

3.动力参数：交流异步电机和永磁同步电机在新能源汽车中都有使用。

1. 课题研究的目的和意义

本次毕业设计对无人驾驶电动巴士总布置进行设计，利用现有的知识，为满足无人驾驶来设计无人驾驶电动巴士，为以后从事相关的设计工作打下良好基础。无人驾驶的发展有着重大的意义，能在多个方面为社会做出贡献，如下简略列出四个方面。

1.1增加公路安全

根据世界卫生组织公布的一组数据，目前全世界每年平均因交通事故会夺走大约124万人的生命，这一数字预期到2030年将会增加到220万人。单在美国，大约每年有3.3万人死于交通事故当中。

而无人驾驶汽车如果普及，将会大幅减少交通事故，因此它或许能够挽救这百万人的生命。根据另一项研究报告，如果美国境内公路上行驶的汽车有90%为无人驾驶汽车，每年发生的交通事故数量将由600万减少到130万，死亡人数将由3.3万降至1.13万人。

在过去六年时间里，谷歌无人驾驶汽车已经行驶了超过200英里路程，截至目前，仅仅涉及了16起非常的小的交通事故，并且每起事故“罪魁祸首”都并非谷歌无人驾驶汽车。

1.2减少汽车的数量

产业分析师预期，无人驾驶汽车将能够大幅改变人们的出行习惯，“诱使”他们放弃自己的驾车，来选择机器人出租车。

根据密歇根大学交通研究院一份研究报告，如果无人驾驶汽车普及，汽车保有量在美国将大幅降低43%，主要原因之一就是，相对于自己驾车，使用无人驾驶汽车“拼车”服务更加的省钱，这种方式能够让每英里路程的花费降低80%。

1.3缓解交通拥堵

一旦无人车逐渐投入使用，并占到车流量较大的比重，车载感应器与智能交通系统结合，根据车流量的数据收集，智能的控制路口红绿灯间隔，随着路口车流量实时变动，可以提过车辆通过效率，缓解拥堵情况。

根据研究报告显示，无人驾驶汽车能够将高速公路的汽车容量增加5倍。斯坦福大学计算机科学家，同时也是前谷歌无人驾驶汽车团队成员Sebation Thrun表示，一旦无人驾驶汽车成为主流，仅需要目前路面上30%的车辆。

1.4减少空气污染

无人驾驶的使用将改变目前“一人一车”的现状，减少车辆数量的同时减少拥堵，此外智能控制的汽车相比于手动控制的汽车，其加速，减速更加顺畅，能提高燃料的效率，据兰德公司调查显示无人驾驶技术能比手动驾驶提高4％~10％的燃料效率。

无人驾驶时代的到来，能将社会的发展做出极大的贡献，本次设计工作为无人驾驶技术的发展做出贡献，具有重大的意义。

2.国内外研究现状

无人驾驶是电动汽车、控制算法等多种技术的结合，对其进行对比需要从多个方面进行，此次对比分为三个方面：无人驾驶国内外研究现状、国内外采用的无人驾驶技术、国内外电动车型采用结构。

2.1无人驾驶国内外研究现状

无人驾驶分级情况如下：

表一 无人驾驶等级

国内最具代表性的无人驾驶企业是百度，目前运用百度Apollo自动驾驶开放平台的高效赋能和金龙车联网大数据平台，阿波龙已具备L4级别的自动化驾驶能力,同时还有滴滴、华为、京东等企业。

国外代表企业有谷歌与通用汽车，其中谷歌自动驾驶汽车在自主模式下已经行驶了120多万英里，软件已经知道了许多如何去应对不同情况的方法，而通用汽车旗下的GM Cruise已经准备好量产自动驾驶车辆，且全自动驾驶所需要的一切已就绪。

部分企业的整体对比如下表。

表二 企业无人驾驶等级

2.2国内外采用的技术

无人驾驶研究主要部分有感知、计算平台、高精度地图、仿真和测试等。对比如下：

表三 各公司采用技术

感知：所有的公司都使用camera和毫米波雷达，大多数公司使用激光雷

达。Camera必不可少，激光雷达也非常重要，它能够提供目标物的精确深

度信息，环境感知的另一条路，V2X技术的引入是亮点。

计算平台：随着Camera的广泛使用，而处理camera数据的机器学习对算

力要求巨大，目前只有三种解决方案，GPU、FPGA和ASIC。

GPU（Graphics Processing Unit），又称显示核心、视觉处理器、显示芯

片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、

智能手机等）上图像运算工作的微处理器。

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是在

PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用

集成电路(ASIC) 领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的

不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

ASIC（Application Specific Integrated Circuit），即专用集成电路，

是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统

的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求， ASIC

分为全定制和半定制。

普通公司都使用GPU方案，可选择的有GPU方案或者NVIDIA套片方案。

有钱有能力的公司如google使用 FPGA方案和自研ASIC方案。

百度公司使用GPU和FPGA方案。

高精度地图：所有自动驾驶公司都会选择使用高精地图，配合自主定位用。

仿真：最好的是google的carcraft自主仿真平台，AImotive已与上汽

合作，而其他公司都在搭建自己的仿真平台。

常见的三种，仿真环境测试、封闭道路测试、实际道路测试。目前实际

道路测试google车最多速度最快，可达120kmph。

2.3国内外采用的电动车结构

本次设计的电动巴士乘员为四人，可类比目前国内外发布的新款乘用车，对比内容有整车结构、电池类型、动力参数：

表四 各车型结构

总结：

1.整体结构：本次选取的车型中，随价格降低，整体结构布置也随之变化。但可以看出前置前驱在电动车的布置中是主流、

2.电池类型：所有的车型都采用三元锂电池。

3.动力参数：交流异步电机和永磁同步电机在新能源汽车中都有使用。

2.4 国内外研究现状小结

在自动驾驶等级方面，国内外顶级企业都已达到自动驾驶L4的水平，本次设计的无人驾驶电动巴士也参照国际先进水准，进行L4级别的无人驾驶车辆总布置设计。

在采用的技术方面，参考实际情况，在总布置的设计中采用合适的传感器，计算单元。

在结构方面，参考国内外发布的电动车结构，并根据设计要求，合理的选择自己的总布置结构。

2. 研究的基本内容与方案

为了实现无人驾驶电动巴士车的完全自主行驶，本次毕业设计对电动巴士总体布置进行研究，参考学习国内外先进的设计，为满足自己的设计要求，完成自己的作品，主要研究内容如下：

1.对目前无人驾驶汽车结构进行分析，分析内容包括电池、电机、传感器等硬件以及其上端控制单元，比较其优缺点，同时分析其各自结构的选取意图；

2.根据自己的设计要求，确定选出一个合理的总布置设计方案，完成包括整体结构的确定，电池、电机、传感器的选择，各部件布置位置的确定等工作；

3. 研究计划与安排

1-2（7学期第19-20周）确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内外资料收集；

3（8 学期第1周）方案构思、文献检索；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]hongwei jiang - jilin university,weiwen deng - jilin university ,yuyao jiang - jilin university.intelligent vehicle path following method based on constrained arc fitting[j].wcx sae world congress experience,2019,april,2.

[2]siyu chen - nanchang hangkong university libo huang - tong ji university jie bai - tong ji university.multi-sensor information fusion algorithm with central level architecture for intelligent vehicle environmental perception system[j].sae international in united states,2016,01(1891):2.

[3]min ke - jilin university , bing zhu - jilin university , jian zhao - jilin university ,etc.integrated positioning method for intelligent vehicle based on gps and uwb[j].sae international in united states,2018,11(1):40-48.