20世紀初期，雖然Houdina製造的無線電遙控無人車和通用汽車研發的電磁軌道無人車點燃了人們對無人駕駛汽車的熱情，但是限於當時的科技發展水平，無人駕駛還只能停留在概念車的階段，被當做廣告噱頭到處展覽而無法走進現實應用。
20世紀70年代由於集成電路、計算機以及衛星定位等技術的快速發展和逐漸成熟，無人駕駛汽車的研究才開始獲得長足進步，並掀起了一波浪潮。
1971年，英國道路研究實驗室（Road Research Laboratory，RRL）對外展示了一段視頻，視頻顯示他們正在測試一輛無人駕駛汽車，車子裡僅有的一個人坐在後排，方向盤一直在自動調整方向。在車子的前保險槓位置，有一個特製的接收單元。電腦控制的電子脈衝信號通過這個單元傳遞給車輛，以此來控制轉向。此次試驗之後，他們表示這種控制技術將為公路和鐵路帶來更安全的駕駛技術。隨後，《新科學家和科學之旅》雜誌刊文指出RRL研發的無人駕駛系統要比人類駕駛汽車的安全性高出100倍。這是人們第一次強調無人駕駛汽車研究的現實意義，自此無人駕駛汽車有了新的目標— —實現比人類更安全的駕駛。
英國RRL的無人駕駛汽車試驗
1977年，日本筑波機械工程實驗室開發出了第一個基於攝像頭來檢測前方環境的無人駕駛汽車。通過車內配備的兩個攝像頭，而不不是依賴埋在道路里面的電磁軌道設備，這輛車能夠以30公里/小時的速度跟隨白色的路標實現自動駕駛。這是目前所知最早開始使用視覺設備進行無人駕駛的嘗試。這意味著人們開始從“視覺”角度思考無人駕駛的問題，由此翻開了無人駕駛汽車研究的新篇章。
日本筑波機械工程實驗室研發的無人駕駛汽車
1966年，世界上第一個具有完整感知、規劃和控制能力的機器人Shakey誕生在斯坦福研究院（Stanford Research Institute，SRI）人工智能研究中心。Shakey裝備了電視攝像機、三角測距儀、碰撞傳感器、驅動電機以及編碼器，並通過無線通訊系統由兩臺計算機進行控制。它可以看見和感覺出現在它前面的物體，獨立調整路徑，避開障礙物，開創了自動導航的先河。
1973年，為支持月球車的研發，斯坦福大學人工智能實驗室的漢斯•莫拉維克（Hans Moravec）開始了“斯坦福車（Stanford Cart）”的研究。1979年10月，Stanford Cart藉助車載攝像機在沒有人為干預的情況下成功地在一個充滿障礙物的室內實現了自主行駛。試驗表明該系統的運行是可靠的，但速度非常非常慢。小車每10-15分鐘向前移動1米，然後它需要停下來拍一些照片，並思考很久直到它計劃好一條新路徑。接著它會再向前移動一米，並再次暫停。最終它花費了5個小時成功通過了一個20米長的設置有3-4處障礙的跑道。
斯坦福車（Stanford Cart）
1983年，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）啟動了名為“戰略計算倡議（Strategic Computing Program，SCP）”的研究計劃，主要研究內容之一是“自主陸地車輛（Autonomous Land Vehicle，ALV）”項目。這是第一個用於軍用目的地面無人系統技術研究項目，DARPA制定了詳細的年度規劃。
- 1985年：道路跟蹤試驗，車輛以10km/h的速度行駛在鋪好的公路上，不設置障礙。
- 1986年：避障試驗，車輛以20km/h的速度行駛，能識別和避開固定障礙物。
- 1987年：越野路線規劃試驗，規劃車輛行駛路線，並以15km/h的速度通過開闊的沙漠地帶。
- 1988年：公路網路線規劃及避障試驗，規劃車輛行駛路線，並實現以20km/h的速度藉助路標導航行駛於公路網上，以及完成地圖校正和從路邊繞過障礙物。
ALV項目採用8輪全地形車輛作為驗證平臺，使用了慣性導航系統、超聲波傳感器、多普勒雷達、彩色視頻攝像機和激光掃描儀。ALV項目研究持續了5年，由於成果有限以及國會削減經費而被迫中止。
自主陸地車輛(ALV)
1984年，卡內基•梅隆大學（Carnegie Mellon University，CMU）開始了無人駕駛汽車的研究探索。1986年CMU製造出一款原型車——Navlab-1，具有完成圖像處理、圖像理解、傳感器信息的融合、路徑規劃和本體控制等功能。NavLab-1的傳感器主要包括彩色攝像機、陀螺、ERIM激光雷達、超聲傳感器、光電編碼器和GPS等，在CMU校園網道路運行速度為12km/h。在此之後，CMU開始將研發重點放在更細緻的自動駕駛車行為決策上，即讓車輛“表現得更像人類司機”。這意味著，自動駕駛車不只是考慮“避障和行進”那麼簡單，而是需要結合更多的場景和分析做出判斷。這是非常關鍵的進步，因為它使得無人駕駛汽車從簡單的周圍環境感知和追蹤，發展成對周邊車輛的動態反應。1989年，一輛改裝的陸軍救護車——ALVINN（Autonomous Land Vehicle In A Neural Network）研發成功，它是首輛運用神經網絡（Neural Network）控制的陸地無人駕駛汽車。ALVINN擁有每秒鐘百萬級別的浮點運算能力，是Apple Watch計算能力的十分之一。這輛車的中央處理器（CPU）有一個冰箱那麼大，依靠5000瓦特的發電機進行供電。儘管如此，ALVINN的速度已經可以達到70公里/小時了。
1995年CMU的第五代無人駕駛汽車NavLab-5，完成了從匹茲堡到洛杉磯“不動手”穿越全美的旅行，行程超過5000公里。據稱98%的行程都是“無手”自主控制，實際上這輛車只是半自動駕駛，因為它只是使用神經網絡來控制車的方向，油門和剎車仍是人控制的。卡內基•梅隆大學開創的神經網絡控制策略，成為了後來無人駕駛汽車研究的標準，其影響一直延續至今。
卡內基•梅隆大學的第1到第5代NavLab無人車
幾乎同時，無人駕駛汽車也引起了德國軍方和奔馳公司的極大興趣。1987年，德國慕尼黑聯邦國防軍大學（Bundeswehr University Munich）的恩斯特•迪克曼斯（Ernst Dickmanns）教授利用“動態視覺計算”技術，成功研製了一輛採用視覺導航的自動駕駛原型車。這輛車在交通順暢的情況下速度可以達到63公里/小時。隨後歐洲研究協調機構（EUREKA）公佈了普羅米修斯計劃，投入7.5億歐元用於自動駕駛汽車的研發。恩斯特•迪克曼斯團隊在EUREKA項目的資助下，成功地開發出了多輛自動駕駛汽車原型。1993到1994年之間，他們改裝了一輛奔馳S500轎車，並使其成功地在普通交通環境下自動駕駛了1000多公里的路程。
奔馳S500改裝的無人駕駛汽車
1990年，意大利帕爾馬大學的計算機工程教授Alberto Broggi創立了VisLab實驗室，主攻車輛應用的計算機視覺和環境感知技術，主要包括，通過攝像機和與其他傳感器融合從而進行周圍環境感知，研究範圍涵蓋人工視覺、圖像處理、機器學習、神經網絡、機器人和傳感器融合等領域。1996年，Broggi團隊啟動開發了一款名為ARGO的汽車原型，這是一輛配備了視覺傳感器、處理系統和車輛執行器的乘用車。Broggi團隊的工作是為它開發相關的軟硬件，以用於在標準道路上進行自動駕駛。兩年後，ARGO在94%的自動駕駛模式下跑完了2000公里，測試環境是意大利固定的高速公路。這一結果後來被業內認為是全球自動駕駛汽車的里程碑之一。
意大利帕爾馬大學ARGO原型車
20世紀80年代，雖然我國的汽車工業還很弱小，但軍方和學術界也開始了無人駕駛汽車的探索。1980年我國立項了“遙控駕駛的防核化偵察車”項目，哈爾濱工業大學、瀋陽自動化研究所和國防科技大學三家單位參與了該項目的研究製造。在“863計劃”的支持下， 1990年代初，由北京理工大學、南京理工大學、國防科技大學、清華大學和浙江大學等五家單位聯合研發成功了ATB-1（Autonomous Test Bed-1）無人車，這是我國第一輛能夠自主行駛的測試樣車。ATB-1的誕生標誌著我國自動駕駛汽車正式起步並進入探索期。九五期間，ATB-2無人車順利研製成功，與ATB-1相比，其功能得到了大大的加強，直線行駛速度最高可達到每秒21米。ATB-3在2005年研製成功，在環境認知和軌跡跟蹤能力上得到進一步加強。
20世紀70~90年代，在歐美等國軍方的支持下，形成了無人駕駛汽車研究的第一次浪潮。“GPS導航+機器視覺”正式終結了“電磁軌道”方案，成為了主流技術路線。然而受限於傳感器、集成電路、算法、計算速度等水平較低，無人駕駛汽車研發並沒有取得突破性進展，各種試驗都處於預設的試驗條件下，距離實際道路條件相差較大。因此斯坦福大學的人工智能專家漢斯莫拉維克教授提出了著名的莫拉維克悖論（Moravec’s Paradox）— —人類的高階智能，比如推理、規劃和下棋，計算機都能夠輕易實現，而只有幾個月大的嬰兒就能駕輕就熟的低階智能，如感知和運動配合，計算機卻遙不可及。在深度學習尚在襁褓之中的時代，科學家們一時還找不到頭緒。
我是科技Y強，一名熱愛汽車、熱愛AI、熱愛碼字的理工男！代表作包括，《風口上的互聯網+汽車》（電子工業出版社）、《節能與新能源汽車》（中國製造2025解讀）（山東科技出版社）等。
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