激光雷达、相机…万字长文带你入门无人驾驶车硬件机器之心转载作者：王方浩如何构建一辆

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作者：王方浩
如何构建一辆无人驾驶车呢？先从无人驾驶车的硬件开始介绍。
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简介
无人驾驶车由车、线控系统、传感器、计算单元等组成，如图 2.1 所示。车作为无人驾驶的载体，是无人驾驶车最基础的组成部分。
除了车本身之外，还需要车上安装有线控系统。有别于传统汽车通过机械传动的方式控制汽车，线控系统通过电信号来控制汽车，这种方式显然更适合电脑控制。
无人驾驶车还配备了数目众多的传感器，包括激光雷达、摄像机、毫米波雷达、超声波雷达、GPS、IMU 等。传感器是无人驾驶车的眼睛，负责感受外部环境。计算单元则是无人驾驶车的大脑，传感器获取的信息经过计算单元的计算之后，输出一条可以供汽车安全行驶的轨迹，控制汽车行驶。
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图 2.1 无人驾驶车硬件组成
硬件首先需要考虑的就是安全。汽车关系到人的生命安全，因此需要有严格的安全规范。无人驾驶车同样要求如此，需要尽可能地保障乘客的安全，不仅要使用满足车规要求的硬件，还要使汽车能够覆盖足够的视野范围。
其次需要考虑的是成本，目前无人驾驶车的成本居高不下，主要原因是传感器的成本太高，甚至比一辆车的成本还高，这是阻碍无人驾驶车普及的重要原因之一。
下面我们分别从车和线控系统、传感器、计算单元、辅助单元等方面介绍无人驾驶车的硬件组成。
2.2 车和线控系统
2.2.1 车
传统汽车由发动机、汽车底盘、中控系统和车身等组成，如图 2.2 所示。实际上，无人驾驶车的车身部分和传统汽车几乎没有区别，只是在传统汽车的基础上，安装了汽车线控系统。
目前主要有以下 4 种形式的无人驾驶车。
无人驾驶的士。通过小车改装而成，常见的型号有林肯 MKZ 。
无人驾驶小巴、摆渡车。通过巴士改装而成，有些甚至没有方向盘。
无人驾驶货车。由卡车改装而成，主要厂家有比亚迪、东风等。
无人驾驶清洁车。通过特种车辆改装而成。
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图 2.2 汽车构造
目前还没有真正量产的无人驾驶车，无人驾驶车大部分都是根据现有车型改装而成，计算单元还都是放在汽车后备箱中，需要将空调风道引入后备箱以供计算单元散热。同时，车上要增加按钮，实现将所有子系统从自动驾驶状态紧急切换到人工驾驶状态，在发生整车故障时，能完全退出至人工驾驶模式，保障安全。
为什么电动车比燃油车更加适合做自动驾驶呢？主要有以下 3 个原因。
电动车比燃油车的反应时间更短。普通燃油车通过机械控制的方式，普遍的延迟在 200ms 左右，而电动车的控制响应时间不到 20ms 。对比燃油车来说，电动车更容易控制，响应时间也更短。
电动车能够直接提供无人驾驶车所需要的电源。燃油车则需要通过发动机发电，效率转换比较低，同时也提供不了大功率的电源输出。除此之外，燃油车还要额外提供 UPS 设备保障电源供应，而电动车不存在这些问题。
电动车比燃油车具有先天优势。由于电动车目前还在发展阶段，可以进行全新的设计，而燃油车已经非常成熟，设计和改造有着诸多限制。
综上所述，电动车比燃油车更适合用来做自动驾驶。
2.2.2 线控系统
汽车需要具备线控系统才能改装成无人驾驶车，那么什么是线控系统呢？
传统汽车是通过机械传动的方式对汽车进行转向、油门和刹车等的控制，而线控系统是通过电信号对汽车进行转向、油门和刹车等的控制。电脑能够更好地控制电信号，这就是为什么无人驾驶车采用线控系统来控制汽车的重要原因。