2020年，那是一个春天 ——《自动驾驶技术概论》读后感
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2020年，那是一个春天，Apollo、AutoX们的Robotaxi跑上了街，开启了国内自动驾驶出行的新纪元。2020年，还是一个春天，2019-nCoV几乎每天占据着各大新闻的头版，一场始料未及的黑天鹅事件将整个世界都快要掀翻。
这是第一次写技术类书籍的书评，可能是因为大牛们都忙着码代码或者在CSDN、GitHub等平台上各自陶醉，豆瓣上关于这本书的评价也近乎没有，因此忍不住想发挥一下三流写手的余热，在读完这本书之后胡诌一番，以记录小白入门时的憧憬与不安。
提起自动驾驶，似乎这本应是科幻电影中的产物，和普通人的生活不会有太多交集，然而随着汽车产业的不断发展和因为汽车的大量使用而带来的能源、交通、安全等问题日益增多（归根到底，是汽车这个工具愈来愈让人感到不幸福、不舒适了！），这个产业也如同其他产业一样，正面临着一场新的变革。业内的说法，是朝着电动化、智能化、网联化、共享化的新四化方向发展。其中，自动驾驶便是汽车（出行）领域的一个香饽饽，香到什么程度呢？外有Google、Tesla等巨头，内有百度、华为、滴滴等大佬，再加上那些传统车企、一级供应商、造车新势力，应该不止百家争鸣了。
回到这本书。这本《自动驾驶技术概论》是“十三五”国家重点图书出版规划项目-自动驾驶技术丛书中的一本。该套书由北航和百度联合编写，并且初版是在2019年12月，因此是一套真正意义上的新书（书新，自然内容也新，是紧跟技术潮流的）。全套书共有6册，分别包含了概论、汽车平台、环境感知、定位、决策控制、系统设计及应用。而这本《自动驾驶技术概论》是其中的第一册，也是非常适合行业小白或者对自动驾驶感兴趣的阅读者来阅读的。
就本书而言，一共设计了五个章节，分别是自动驾驶技术概述、汽车构造基础、自动驾驶汽车技术架构、自动驾驶汽车开发平台、Apollo平台介绍。
全书先从汽车的发展史说起，开篇关于蒸汽机汽车和内燃机汽车的介绍仿佛让我们回到了那个工业革命兴起的年代，而瓦特、戴姆勒、卡尔·本茨们作为“蒸汽机之父”、“摩托车之父”、“汽车之父”，他们的事迹也曾经或多或少的存在于我们的记忆当中。自1886年汽车诞生以来，这个产业已经经历了一百多年的发展和创新，而在巨头并立、销量回落、异军突起、版图重构的今天，电动化与智能化已经成为了这个产业的大趋势，关于自动驾驶的探索与实践也在国内外悄然兴起。一切都是那么的顺理成章，技术不断革新，人类持续进步。多年以后，当人们谈论起电动汽车与自动驾驶时，或许就正如上个世纪的人谈论汽车与驾驶那样稀松平常，而我们，正是这个过渡期的见证者与参与者！什么是自动驾驶？自动驾驶有哪几个级别？这项技术的源起、历史和发展现状又是如何？本书的第一章给读者做了一个比较详尽的解答。从美国卡内基·梅隆大学的NavLab系列到意大利帕尔玛大学的ARGO项目，从德国联邦国防大学的VaMoRs-P系统到中国有关部委和高校研制的ATB系列，自动驾驶的研发由来已久；从美国DARPA无人驾驶挑战赛到中国智能车未来挑战赛，越来越多的队伍正加入到这项研究和角逐；从美国NHTSA分级到SAE J3016，再到《中国制造2025》，大国们正试着让自动驾驶更加规范化、标准化。自动驾驶的三个关键技术模块是感知定位、决策规划、控制执行，以谷歌Waymo、百度Apollo、特斯拉、奥迪为代表的行业先驱们正活跃在这个充满挑战的大舞台上。
第二章是汽车构造基础，对于非汽车专业的阅读者来说，这一块可能会有些无聊，但这部分内容对汽车本身而言又是非常重要的内容，因此了解一下也无妨。编者从车辆动力传动系统（内容包括离合器、变速器、驱动桥等，类型分为传统动力即内燃机传动、纯电动传动、油电混动传动）讲到了车辆悬架系统、车辆转向系统、车辆制动系统，又讲解了汽车线控系统技术和CAN总线技术，最终归结到CAN这项重要且对于自动驾驶不可或缺的新型技术，并结合百度Apollo自动驾驶汽车简单阐述了线控技术的应用。
第三章是本书的重头戏，尤其对于想了解自动驾驶技术的同学来说，这部分的内容算得上是有料又有趣。自动驾驶汽车其实和人类驾驶员一样，也要解决“我在哪？周边环境如何？接下来会发生什么？我该做什么？”的问题，只不过人类是依靠眼睛、耳朵来感知，依靠大脑来决策，依靠手和脚来执行，自动驾驶汽车是靠自身的各个子系统来模拟人类行为，解决上述问题，从而替人类分忧。对于一辆自动驾驶汽车而言，由安装在车辆上的各种传感器（包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、图像摄像头）组成了它的感知系统，而基于GNSS（全球导航卫星系统）、INS（惯性导航系统）、DMI（轮速传感器）的多传感器融合技术结合高精度地图让车辆实现了精准的自主定位，再结合V2X技术（即车用无线通讯技术，V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，包括人、车、交通基础设施等），车辆可以即时获取周边信息甚至与周边对象通讯。这一切让汽车这个原本的机械物体具备了人类的智慧和能力（有了眼睛、耳朵和大脑），再经过规划与决策系统的分析处理，最终由控制系统操控执行（转向、加减速、制动等，从而替代了手和脚的行为）。
接下来是第4章——自动驾驶汽车开发平台。了解了技术原理，自然要考虑如何实现，这一章便是对如何实现的整体叙述。整个自动驾驶的开发平台包含了硬件和软件两大平台，而硬件平台包含了传感器平台、计算平台和线控车辆平台，其中传感器平台包含雷达（激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达）、摄像头（单目、双目）、定位定姿系统（GNSS、INS、DMI），计算平台目前主流的几个分别是基于GPU（图形处理器）、DSP（数字信号处理）、FPGA（现场可编程逻辑门阵列）、ASIC（专用集成电路），线控车辆平台包括车辆线控和通信总线。软件平台主要是对时下在机器人领域广泛应用的ROS（机器人操作系统）进行介绍，ROS具有点对点设计、多语言支持、精简与集成、工具包丰富、免费开源等特点，其文件系统层和计算图层的大致情况在本节中也做了讲解。同时，以百度Apollo平台为例，对整体开放平台做了诠释，最后结合自动驾驶中备受关注的安全问题简要介绍了相关的安全解决方案。
最后一章相当于是给百度打了个广告，但平心而论，目前国内自动驾驶领域最有话语权的公司似乎也非百度莫属了，毕竟实力摆在那里。Apollo，取自古希腊神话中的神话形象，即光明与预言之神阿波罗。美国的登月计划就要叫阿波罗计划，通过百度引擎搜索“阿波罗”三字后弹出的推荐网页也是阿波罗，但是是阿波罗男科医院。所以，阿波罗是一个分量很足的词。而随着百度的持续投入和越来越多开发者的入局，当前Apollo开放平台已经迭代到了5.5版本，本书因为编写时间原因是只介绍到3.5版本（Apollo 5.5是2019年12月发布，也就是在本书出版的时间，从侧面也反映出了百度在自动驾驶领域的发展和成就）。Apollo的技术框架主要是4层，即参考车辆平台、参考硬件平台、开放软件平台和云服务平台，在这一章节里面对各平台都做了简要介绍并附上了一些具体的指标、型号，例如激光雷达提到了Velodyne的VLS-128、ULTRA Puck VLP-32C、PUCK VLP-16，禾赛的Pandora以及Innovusion的产品，但实际上在前沿科技领域变化是非常迅速的，比如Velodyne在去年年底已经退出了中国市场，而禾赛、速腾、大疆这些国产品牌也正在崛起。因此，从这个角度来说这一章可能会和最新情况有些脱节，但这也是没办法的事情，技术日新月异，书籍只能记录当下或者过去却无法预测未来。此外，这一章对Apollo平台的介绍硬件篇幅多于软件篇幅，可能更具有价值的内容还是不太到位。不过好在百度自身有一个Apollo开发者中心，上面有很多内容可以供大家学习。因此如果对相关知识感兴趣的话，还是有别的渠道可以了解的。
整体而言，本书在讲解和论述的时候图文并茂，深入浅出，既诠释了自动驾驶相关技术实现的基本原理和整体架构，又没有陷入技术类书籍普遍容易陷入的靠大量理论知识来营造压抑氛围的桎梏。总的来说分寸感把握的比较到位，也能够让读者有兴致读下去，唯一的美中不足是规划决策、控制执行和平台实现相关的内容偏少，让人有些意犹未尽。不过作为一本概论型的入门书籍而言，这本书的质量还是高出了很多说教版本的教科书的！
2020年6月27日于武汉·神龙小学
