无人车在路上正常行驶所需要的核心功能模块有：感知模块、决策模块、控制模块。其中感知模块主要通过车载摄像头、雷达等传感器的传感信息，来得到无人车当前的位置信息、环境中其他车辆行人或者障碍物信息等；决策模块根据感知模块提供的信息，确定无人车下一步将要执行的动作（直行、左转、掉头、右转、超车、停车等），以及执行这个动作时无人车需要行驶的轨迹；控制模块则根据决策模块给定的期望轨迹，控制无人车跟踪期望轨迹。
根据上面的介绍，控制模块是已经发展很成熟的一个模块。控制领域各个专家针对车辆、飞机、机器人、化工过程、航天器等人造机器的控制问题，进行了几百年的研究，已经积累了丰富的研究成果，工程界也有非常成熟的工具。
轨迹规划是决策模块的子功能，它的任务是根据行为决策给定的行为，来确定无人车应该行驶的轨迹。比如，如果需要直行，则无人车需要跟踪车道中心线；如果需要左转，则无人车需要跟踪左转弯的曲线；如果需要超车，无人车需要跟踪一条符合超车要求的、最优的超车轨迹。因此，轨迹规划问题是一个确定的问题，也有成熟的求解工具。
再看决策模块里面的行为决策技术，反而成了制约无人驾驶发展的一个关键技术。原因如下：1）首先，汽车的行驶环境复杂多变。据称有人驾驶过程中，司机每行驶一公里，要进行七十多次的行驶决策。
2）其次，无人车的规则是定死的，不容变通。在某些特殊环境下，比如交通事故发生区域，有时必须违反交通规则才能脱离不安全区域。如果无人车始终遵守交通规则，那么它可能会让乘客处于一种危险的状态。如果能够让无人车模拟人类的行为，允许无人车在一定程度上违反交通规则，这就涉及到伦理问题了
3）第三，无人车在行驶过程中的行为状态非常多，很难穷举。有一些罕见的状态，可能老司机都很少遇到，这就更加大了无人车行为决策系统研发的难度。
大家都知道，民航飞机发展这么多年，仍然需要在一个结构化的模式下运行。航空运营公司要按照一系列的规定，为飞机创造一个安全的飞行环境，避免飞机的飞行路径上出现安全隐患。这些都是出于安全的考虑。
无人车的系统研发过程中，也要以安全性作为第一要务，一切以安全驾驶、保证乘客安全为核心。其设计准则可总结为：良好的系统实时性；安全性最高优先级（车辆具备防碰撞、紧急避障、故障检测等功能）；合理的行车效率优先级；结合用户需求的决策能力（用户对全局路径变更、安全和效率优先级变更等）；乘员舒适性（车辆转向稳定性、平顺性等）。但是，最主要的原则可以总结如下：
1）功能完备原则，满足客户需求。如果设计了一辆无人车，只能够停在停车位上，其他事情都不能干。更别提载着你去上下班了。这辆车是安全的，但是没有意义，因为它不能给客户提供任何有价值的服务。无人车在设计时，就会分析它面向哪类人群，这类人群通常有哪些需求，这些需求需要无人车具备哪些功能才能实现。在具备了客户所需的功能之后，就需要谈安全性了。
2）最小安全原则，保证乘客安全。即我们可能没法证明一款型号的无人车是绝对安全的，但是我们可以证明无人车在所有已知的可能导致事故的条件下，是安全的。
这句话说起来拗口，实际上意思很简单，就是证明一个系统是绝对安全的，这个很难或者几乎不可能证明。但是，有人驾驶汽车已经出现了近两百年，人类已经收集了丰富的有人驾驶汽车事故数据。如果设计师可以保证无人车在遇到所有导致有人驾驶车辆事故的这些场景中，能够保证乘客的安全，那么可以在一定程度上认为这辆无人车是安全的。这是一种没有办法的办法，也是安全设计领域普遍使用的一种方法。
根据以上两个原则，无人车的行为决策模块就有据可寻了。假设研发一款面向城市白领的无人车，它在行驶过程中可能需要的行驶行为有：直行、左转、右转、掉头、换道、超车、跟车、停车等行为。根据有人驾驶的经验，设计师通过分析无人车的行驶场景，可以得到无人车在这些场景下需要的所有可能的行为。有了行为之后，无人车的行为决策设计才刚刚开始。行为决策的一个关键问题就是：何时切换到何种行为；在某种行为下，如何切换到另一种行为。
解决行为切换问题的工具有不少，主要分为基于规则类和基于学习类：
1）基于规则类，顾名思义就是事先设计好行为切换的规则，然后在行驶过程中根据实时状态进行切换。常用的基于规则的方法为有限状态机法，分为串联式、并联式、混联式（知道这几个名字并没有什么用，但是知道就好了，感兴趣的同志需要作进一步的调研学习）。给一张图（仅供参考）
图片来自[1]
2）基于学习类，顾名思义就是人工智能算法（机器学习、深度学习）来设计行为决策系统. 基于学习算法的无人车行为决策系统研究目前已取得显著成果，根据原理不同主要可分为深度学习相关的决策方法与基于决策树等机器学习理论的决策方法。给一张图，让大家有个直观的印象（想要深入了解的同志需要研读专业文献）
图片来自[1]
[1] 熊璐, 康宇宸, 张培志, 朱辰宇, 余卓平. 无人驾驶车辆行为决策系统研究. 汽车技术, 2018年8月.
[2] 葛如海，刘志强，陈晓东. 汽车安全工程. 化学工业出版社, 2005年.
[3] Kritzinger, Duane著, 唐长红等译. 飞机系统安全性-军用及民用航空应用. 航空工业出版社, 2013.
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