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文檔簡介

1、智能汽車智能車輛是一個集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統,它集中運用了計算機、現代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術,是典型的高新技術綜合體。目前對智能車輛的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性,以及提供優良的人車交互界面。近年來,智能車輛己經成為世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業增長的新動力,很多發達國家都將其納入到各自重點發展的智能交通系統當中。目錄1 概述2 基本結構3 特點4 發展現狀5 階段層次6 國內進展7 國外進展8 未來預測9 商業模式10 體系架構概述所謂“智能車輛”,就是在普通車輛的基礎上增加了先進的傳感器(雷達、攝像)、控制器、執行

2、器等裝置,通過車載傳感系統和信息終端實現與人、車、路等的智能信息交換,使車輛具備智能的環境感知能力,能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態,并使車輛按照人的意愿到達目的地,最終實現替代人來操作的目的。智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同,它指的是利用多種傳感器和智能公路技術實現的汽車自動駕駛。智能汽車首先有一套導航信息資料庫,存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務設施(餐飲、旅館、加油站、景點、停車場)的信息資料;其次是GPS定位系統,利用這個系統精確定位車輛所在的位置,與道路資料庫中的數據相比較,確定以后的行駛方向;道路狀況信息系統,由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息,如堵車、

3、事故等,必要時及時改變行駛路線;車輛防碰系統,包括探測雷達、信息處理系統、駕駛控制系統,控制與其他車輛的距離,在探測到障礙物時及時減速或剎車,并把信息傳給指揮中心和其他車輛;緊急報警系統,如果出了事故,自動報告指揮中心進行救援;無線通信系統,用于汽車與指揮中心的聯絡;自動駕駛系統,用于控制汽車的點火、改變速度和轉向等。通常對車輛的操作實質上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關系復雜多變、不確定多干擾源的復雜非線性系統的控制過程。駕駛員既要接受環境如道路、擁擠、方向、行人等的信息,還要感受汽車如車速、側向偏移、橫擺角速度等的信息,然后經過判斷、分析和決策,并與自己的駕駛經驗相比較,確定出應該做

4、的操縱動作,最后由身體、手、腳等來完成操縱車輛的動作。因此在整個駕駛過程中,駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況,很容易造成交通事故。通過對車輛智能化技術的研究和開發,可以提高車輛的控制與駕駛水平,保障車輛行駛的安全暢通、高效。對智能化的車輛控制系統的不斷研究完善,相當于延伸擴展了駕駛員的控制、視覺和感官功能,能極大地促進道路交通的安全性。智能車輛的主要特點是以技術彌補人為因素的缺陷,使得即便在很復雜的道路情況下,也能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物,沿著預定的道路軌跡行駛。1基本結構從具體和現實的方面來看,智能汽車較為成熟的和可預期的功能和系統主要

5、是包括智能駕駛系統、生活服務系統、安全防護系統、位置服務系統以及用車服務系統等,各個參與企業也主要是圍繞上述這些功能系統進行發展的。這其中,各個系統實際上又包括一些細分的系統和功能,比如智能駕駛系統就是一個大的概念,也是一個最復雜的系統,它包括了:智能傳感系統、智能計算機系統、輔助駕駛系統、智能公交系統等;生活服務系統包括了影音娛樂,信息查詢以及各類生物服務等功能;而像位置服務系統,除了要能提供準確的車輛定位功能外,還要讓汽車能與另外的汽車實現自動位置互通,從而實現約定目標的行駛目的。智能汽車有了這些系統的共同作用,相當于給汽車裝上了“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱

6、系統之類的裝置。智能汽車功能結構示意圖智能駕駛系統智能傳感系統輔助駕駛系統智能計算系統智能公交系統生活服務系統影音娛樂信息查詢服務訂閱安全防護系統車輛防盜車輛追蹤位置服務系統位置提示多車互動用車輔助系統保養提醒異常預警遠程指導特點高科技智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車,這種汽車不需要人去駕駛,人只舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。因為這種汽車上裝有相當于汽車的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統之類的裝置,這些裝置都裝有非常復雜的電腦程序,所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”,可以自動啟動、加速、剎車,可以自動繞過地面障礙物。在復雜多變的

7、情況下,它的“大腦”能隨機應變,自動選擇最佳方案,指揮汽車正常、順利地行駛。智能汽車的“眼睛”是裝在汽車右前方、上下相隔50厘米處的兩臺電視攝像機,攝像機內有一個發光裝置,可同時發出一條光束,交匯于一定距離,物體的圖像只有在這個距離才能被攝取而重疊。“眼睛”能識別車前520米之間的臺形平面、高度為10厘米以上的障礙物。如果前方有障礙物,“眼睛”就會向“大腦”發出信號,“大腦”根據信號和當時當地的實際情況,判斷是否通過、繞道、減速或緊急制動和停車,并選擇最佳方案,然后以電信號的方式,指令汽車的“腳”進行停車、后退或減速。智能汽車的“腳”就是控制汽車行駛的轉向器、制動器。2重要標志無人駕駛的智能汽

8、車將是新世紀汽車技術飛躍發展的重要標志。可喜的是,智能汽車已從設想走向實踐。隨著科技的飛速發展,相信不久的將來,我們都可以領略到智能汽車的風采。所以,智能汽車實際上是智能汽車和智能公路組成的系統,主要是智能公路的條件還不具備,而在技術上已經可以解決。在智能汽車的目標實現之前,實際上已經出現許多輔助駕駛系統,已經廣泛應用在汽車上,如智能雨刷,可以自動感應雨水及雨量,自動開啟和停止;自動前照燈,在黃昏光線不足時可以自動打開;智能空調,通過檢測人皮膚的溫度來控制空調風量和溫度;智能懸架,也稱主動懸架,自動根據路面情況來控制懸架行程,減少顛簸;防打瞌睡系統,用監測駕駛員的眨眼情況,來確定是否很疲勞,必

9、要時停車報警計算機技術的廣泛應用,為汽車的智能化提供了廣闊的前景。3發展現狀1、IT巨頭與汽車企業采用完全不同的技術路線寶馬曾表示:“我們比IT企業更了解汽車的參數,更能確保汽車行駛中的安全。你可以允許蘋果手機死機,但決不能允許寶馬車在半路死機'。”這或許反映了IT企業與汽車企業的不同思路,前者憑借強大的后臺數據、網絡技術、智能軟件的支持,能夠很好地實現汽車與云端的互聯;而汽車企業則更多地考慮到車輛的實用性和安全性,他們“固守”汽車本身的優勢。2012年8月,谷歌宣布其研發的無人駕駛汽車已經在電腦的控制下安全行駛了30萬英里。谷歌無人駕駛汽車依靠激光測距儀、視頻攝像頭、車載雷達、傳感器

10、等獲得環境感知和識別能力,確保行駛路徑遵循谷歌街景地圖預先設定的路線。其裝置價格昂貴,大約需30萬美元,難以大規模推廣應用,其本質符合軍用智能車的技術特點。與IT企業不同,沃爾沃、奧迪、奔馳、寶馬、豐田、日產、福特等汽車巨頭均選擇了更具實用性的民用智能車技術路線。在技術裝置方面主要采用常規的雷達(厘米波、毫米波、超聲波)、相機(立體、彩色、紅外)、傳感器(雷達、激光、超聲波)、攝像機等進行環境感知和識別,通過基于車聯網的協同式輔助駕駛技術進行智能信息交互,結合GPS導航實現路徑規劃,并且更加注重機電一體化系統動力學及控制技術的研發,成本低廉,便于大規模推廣應用。2、世界汽車巨頭正致力于“高度自

11、動駕駛技術”的研發和產業化智能汽車前兩個層次的“輔助駕駛技術”和“半自動駕駛技術”已經得到廣泛應用,并成為提升產品檔次和市場競爭力的重要手段。智能汽車第一層級的輔助駕駛技術包括自主式輔助駕駛技術和協同式輔助駕駛技術兩種,通過警告讓司機防患車禍于未然。其中,包括前碰撞預警(FCW)、車道偏離預警(LDW)、車道保持系統(LKS)、自動泊車輔助(APA)等在內的自主式輔助駕駛技術已經得到廣泛應用,處于普及推廣階段,并由豪華車下沉至B級車。汽車輔助駕駛技術成為獲取E-NCAP四星和五星的必要條件。在美國、歐洲、日本等汽車發達國家和地區,基于車聯網V2I/V2V技術的協調式輔助駕駛技術正在進行實用性技

12、術開發和大規模試驗場測試。半自動駕駛技術在高端車上逐漸獲得應用,比如已經獲得廣泛應用的自適應巡航控制系統(ACC)。世界汽車巨頭們正致力于第三個層次“高度自動駕駛技術”的實用化研發和產業化,即將實現量產上市。沃爾沃將率先量產全球第一個自動駕駛技術堵車輔助系統。該系統是自適應巡航控制和車道保持輔助系統的集成與延伸,它可以使汽車在車流行駛速度低于50公里/小時的情況下,自動跟隨前方車輛行進。此外,奧迪、凱迪拉克、日產、豐田等都計劃推出諸如自動轉向、加減速、車道引導、自動停車、自適應巡航控制等技術的汽車,它們大多屬于第三層次的智能駕駛技術。3、“全工況無人駕駛”前路漫漫由于車聯網V2X技術涵蓋汽車、

13、IT、交通、通訊等多個行業,相關技術標準法規仍不健全,協調式輔助駕駛技術目前尚未得到大規模推廣應用。谷歌無人駕駛汽車還離不開人的操控,只能按預定程序行進,在霧雪天氣還會受到干擾,并且在加速、減速及轉向時銜接不太好。總之,全工況的無人駕駛技術仍處于研發階段,最終的實用性測試和驗證還需要很長時間。隨著V2X技術最終實用性測試和無人駕駛實用化技術開發的進行,需要進一步建立和完善車聯網V2X技術標準法規、無人駕駛技術標準法規,并據此逐步建設相應的通信、道路基礎設施,構建起完整的智能化的人、車、路系統,為協調式輔助駕駛技術和無人駕駛技術的大規模推廣應用奠定基礎。無人駕駛汽車要真正上路,還將面臨法律和道德

14、方面的困難。一方面,無人駕駛汽車與有人駕駛汽車發生交通事故時,其責任歸屬以及保險賠付等問題待商議解決;另一方面,無人駕駛技術永遠是將保護車輛和車內人員作為第一要務,這會涉及交通道德問題。4、智能汽車將對交通運輸業產生深遠而革命性的影響智能汽車將大幅減少交通安全事故。汽車交通事故在很大程度上取決于人為因素,無人駕駛汽車由行車電腦精確控制,可以有效減少酒駕、疲勞駕駛、超速等人為不遵守交通規則導致的交通事故。智能汽車將提高車輛利用率,降低汽車總銷量,減輕汽車對環境的污染。根據谷歌無人駕駛汽車團隊的統計,傳統汽車在大部分時間內(96%)處于空閑狀態,利用率較低。無人駕駛汽車可以按照時間順序依次供需要的人使用,因此可以更好地統籌安排家庭內車輛使用,提高車輛的使用效率,減少車輛消費總量,有效減少碳排放。另一方面,智能汽車可以根據實時路況自動選擇到達目的地的最優路

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