概述：自动驾驶中的环境感知

1 前言

本专栏主要关注自动驾驶中的环境感知任务，内容包括感知技术的起源，现状以及最新的发展趋势。感知任务大多涉及算法设计，因此专栏的介绍也以算法为主线，特别是深度学习的算法。此外也会涉及一些数据采集，系统测试，算法部署以及量产感知系统的分析。

自动驾驶中的环境感知包含了自动驾驶和环境感知两个概念。首先，什么是自动驾驶呢？下面是维基百科上对自动驾驶汽车的定义。

自动驾驶汽车，又称无人驾驶车、电脑驾驶车、无人车、自驾车，为一种需要驾驶员辅助或者完全不需操控的车辆。作为自动化载具，自动驾驶汽车可以不需要人类操作即能感知其环境及导航。

上述定义里有几个关键词。首先是汽车，我们这里所说的自动驾驶技术涉及的是汽车，而不是飞机火车之类的交通工具。其次是感知环境和导航，也就是说自动驾驶汽车可以自主的采集和理解周边环境信息，并根据设定的目的地进行决策和行进。最后是需要驾驶员辅助或者完全不需操控，这里涉及到自动驾驶系统的分级，是一个非常重要的概念，下面稍微展开说一下。

自动驾驶技术不是从0到1的质变，而是一个渐变迭代的过程。关于自动驾驶系统的分级，目前最常用的标准是由SAE（美国汽车工程师学会）制定的。不同机构制定的标准会略有不同，但是基本的概念是一致的。下表对L0（人工驾驶）到L5（完全自动驾驶）六个级别进行了总结。这些定义可能有些难懂，但是与车辆上不同的功能结合起来就容易理解了。比如说，汽车中现在标配的防抱死制动系统（ABS）和车身电子稳定系统（ESP）就都属于L1级别。此外，定速巡航、自适应巡航（ACC）以及车道保持辅助 （LKA）也属于L1级别的范畴，因为它们只能在一个方向上（横向或纵向）操控车辆。如果同时实现了 ACC和LKA，那么这辆车就来到了L2级别。对于L2及其以下级别的系统来说，车辆的驾驶员都需要监控周围环境并随时做好接管的准备。这一点非常关键，这也是很多L2级别的车辆出现交通事故的主要原因，也就是驾驶员对系统期望过高，在驾驶过程中没有时刻保持对周边环境的关注。如果一个车辆配备了某种Pilot系统，比如Traffic Jam Pilot，那么就达到了L3级别。这就意味着，在某些特定的场景下（比如高速公路，堵车等），驾驶员不需要时刻监控当前路况，可以松手，松脚，松眼，只需要在系统提示时接管车辆即可。在这种限定的情况下，驾驶员已经成为了乘客。对于L4级别的系统，目前只存在于演示车辆中。我们平时看到的诸如“某厂家的车辆在某道路上实现了XX小时无人工接管的自动行驶”，这都属于L4级别的范畴，与L3最大的区别是不需要人工接管了，在限定场景下可以实现车辆的完全自主行驶。L5级别就是把“限定场景”这个条件也去掉了。这个级别的车辆最大的特点就是没有方向盘了，所有人都是乘客，车辆的所有操控权都属于系统。