智能自動駕駛車輛組員：夏敏思 潘海寧 周峰指導老師：劉曉軍

目錄2023/3/82第一節概述第二節發展歷程及現狀第三節基本功能子系統第四節Google實例

第五節展望參考文獻第一節概述2023/3/83汽車自動駕駛概念是指借助車載設備及路側、路表的電子設備來檢測周圍行駛環境的變化情況，進行部分或完全的自動駕駛控制的系統。該系統的本質就是將車輛——道路系統中的現代化的通信技術、控制技術和交通信息理論加以集成，提供一個良好的駕駛環境，在特定條件下，車輛將在自動控制下安全行駛。第一節概述2023/3/84車輛自動駕駛系統主要目的防止部分交通事故的發生提高道路利用率提高駕駛員方便性減輕駕駛員負擔實現車輛的安全高效行駛第二節發展歷程及現狀2023/3/851969年，美軍便在對越南的戰爭中，將無人駕駛汽車用于運輸軍事物資。20世紀80年代，美國提出了地面自主車輛計劃(ALV)的科研項目，并成功研制了一輛能夠在校園中自主行駛的8輪車，由于當時技術限制車速不高。1995年，美國卡耐基梅隆大學研制了一輛無人駕駛汽車，名為“Navlab-V”，隨后進行橫穿美國東部和西部的試驗，該無人車自主行駛了96%以上的路程。但在這次試驗中該車只對方向（即舵機）進行自主控制。2005年，在美國舉辦的“大挑戰”比賽上，斯坦福大學推出了一輛改裝自大眾途銳的多功能汽車，該車成功通過了沙漠、隧道、河床和山道等多種道路，取得勝利。第二節發展歷程及現狀2023/3/862010年上海世博會期間，意大利帕爾瑪大學的無人駕駛電動汽車由意大利抵達上海。Google公司也于2010年推出自己的無人駕駛車GoogleFleet1，并已經成功試驗行駛了22萬5千多公里。第二節發展歷程及現狀2023/3/87國外研究現狀第二節發展歷程及現狀2023/3/88國內研究現狀第三節基本功能子系統2023/3/89安全預警系統0102防撞系統03車道保持系統環保系統08緊急報警系統0605巡視控制系統自助導航系統0704視野擴展系統第三節基本功能子系統2023/3/8101.安全預警系統

車輛安裝的車載設備，包括安裝在車身各個部位的傳感器、激光雷達、紅外雷達、盲點探測器、超聲波傳感器、電波雷達等設施具有事故檢測功能，由計算機控制，在超車、倒車、變換車道、雨霧天氣等容易發生事故的情況下，隨時以聲音、圖像等方式向駕駛員提供車輛周圍及車輛本身的必要信息，并可以以自動或半自動的進行車輛控制，從而有效的防止事故發生。第三節基本功能子系統2023/3/8111.安全預警系統車載設備還可以對駕駛員和車輛進行隨時檢測監控，在必要的時候能發出警報信息，預防事故的發生。例如，監測到駕駛員注意力不集中或者開始打瞌睡的時候，就提醒駕駛員注意，并采取相應措施。例如，在駕駛員飲酒過度的情況下鎖住發動機等等。第三節基本功能子系統2023/3/8122.防撞系統縱向防撞系統：通過安裝在車輛前后的雷達探測器或者激光傳感器等分別探測前后潛在的碰撞隱患或即將發生的碰撞事件，為駕駛員提供及時地回避操作指令，并自動控制車輛的加速，以保持適當的車輛間距，防止車輛與車輛、車輛與其它障礙物之間的正面或者追尾碰撞。比如，日產公司研制的防撞雷達，當汽車與前面的車輛接近太快的時候會提醒駕駛員。此外還有探測限速牌、自動緊急剎車等。第三節基本功能子系統2023/3/8132.防撞系統橫向防撞系統：利用車輛左右兩側的傳感器探測車輛兩旁的情況，從而為欲改變車道和駛離道路的車輛提供適當的側向安全間距，防止或減少車輛碰撞。交叉口防撞系統：交叉口是事故多發地點。該系統當車輛駛近交叉口時，判斷車輛是否有危險，據此控制車速，保證行車安全。第三節基本功能子系統2023/3/8142.防撞系統馬自達安全車距模型是一種自動控制的防追尾系統。它的功能是：在車輛正常行駛狀態下，系統關閉；當檢測到兩車之間車距小于閾值時發出警報；在發出警報后，若駕駛員沒有采取行動則系統啟動自動制動裝置，其數學模型如下：其中：v是本車車速，v0兩車相對車速,α1本車剎車減速度,α2前車剎車減速度,t1急速時間，t2剎車時間，d0允許兩車之間距離。第三節基本功能子系統2023/3/8153.車道保持系統該系統的作用主要是防止車輛偏移，其目的是當駕駛員疏忽時，保持車輛仍在控制下行駛。它采用警告系統告知駕駛員正在偏移，必要時，啟動自動控制裝置，自動控制轉向。裝有車道保持系統的汽車，可以自動的沿道路行駛，而不用駕駛員操作。當汽車行駛中偏離了車道，如果駕駛員沒有及時作出反應，系統會自動使汽車回到原來車道。第三節基本功能子系統2023/3/8164.視野擴展系統

該系統也稱為視覺強化系統。車輛裝有檢測設備、屏幕顯示設備及計算機處理設備，加強黃昏、黑夜、雨霧天氣的視覺可知性，提高行車安全。美國通用公司研制的夜視系統如同電視機一樣，顯示屏的亮度可調，并且與是否開前照燈無關，迎面行駛的車輛也不會使系統失明。第三節基本功能子系統2023/3/8175.巡視控制系統

該系統是在車道保持系統的基礎上增加了雷達。雷達不斷測量本車與前車的距離，并計算出兩車的相對速度傳給車上的計算機，由計算機操縱節氣門和控制裝置，從而與前車自動保持安全距離，這樣，汽車就可以以較小的間距在車道上行駛。第三節基本功能子系統2023/3/8186.緊急報警系統

該系統主要是在事故情況下縮短事故響應時間，提高事故處理效率。使用GPS、GIS技術、GSM通訊技術，當事故發生時，自動發出包括車輛位置的無線電信號。7.自助導航系統

該系統利用GPS、GIS、GSM等技術，給駕駛員提供最佳行駛路線，避開交通擁堵路段。8.環保系統

該系統由計算機監測控制燃油、排放等情況，以取得最佳環保效果。第四節Google實例2023/3/819技術準備

隨著汽車巡航系統（CrusieControlSystem，簡稱CCS，可使汽車工作在發動機有利轉速范圍內，減輕駕駛員的駕駛操縱勞動強度，提高行駛舒適性的汽車自動行駛裝置）和自動泊車入位系統ParkAssistVision，簡稱PAV，利用攝像機和超聲波傳感器使車輛自動停入與行車道垂直的標準車位）已經越來越普及，從這些簡單的小型自動化跳躍到汽車全自動無人駕駛，不是什么難事。第四節Google實例2023/3/8202012年4月，谷歌高調宣布其傳說中的自動駕駛汽車已經開了20萬公里并已經申請和獲得了多項相關專利。一旦它商品化，不僅像我們這些仍在駕照考試中掙扎的人會獲得全面解放，原本與車無緣的盲人、醉鬼也能享受福利！第四節Google實例2023/3/821激光雷達

車頂的“水桶”是自動駕駛汽車的激光雷達，它能對半徑60米的周圍環境進行掃描，并將結果以3D地圖的方式呈現出來，給予計算機最初步的判斷依據。第四節Google實例2023/3/822前置攝像頭

谷歌在汽車的后視鏡附近安置了一個攝像頭，用于識別交通信號燈，并在車載電腦的輔助下辨別移動的物體，比如前方車輛、自行車或是行人。第四節Google實例2023/3/823左后輪傳感器

很多人第一眼會覺得這個像是方向控制設備，而事實上這是自動駕駛汽車的位置傳感器，它通過測定汽車的橫向移動來幫助電腦給汽車定位，確定它在馬路上的正確位置。第四節Google實例2023/3/824前后雷達

谷歌在無人駕車汽車上分別安裝了4個雷達傳感器（前方3個，后方1個），用于測量汽車與前（和前置攝像頭一同配合測量）后左右各個物體間的距離。第四節Google實例2023/3/825主控電腦

自動駕駛汽車最重要的主控電腦被安排在后車廂，這里除了用于運算的電腦外，還有拓普康（拓普康是日本一家負責工業測距和醫療器械的廠商）的測距信息綜合器，這套核心裝備將負責汽車的行駛路線、方式的判斷和執行。第五節展望2023/3/826無人駕駛汽車的研究,可以歸納為3個方面:高速公路環境城市環境特殊環境下的無人駕駛系統。

就具體研究內容而言,3個方面相互重疊,只是技術的側重點不同。第五節展望2023/3/827高速公路環境下的無人駕駛系統

這類系統將使用在環境限定為具有良好標志的結構化高速公路上,主要完成道路標志線跟蹤、車輛識別等功能。這些研究把精力集中在簡單結構化環境下的高速自動駕駛上,其目標是實現進入高速公路之后的全自動駕駛。盡管這樣的應用定位有一定的局限性,但它的確解決了現代社會中最為常見、危險、也是最為枯燥的駕駛環節的駕駛任務。第五節展望2023/3/828城市環境下的無人駕駛系統

與高速環境研究相比,城市環境下的無人駕駛由于速度較慢,因此更安全可靠,應用前景更好。短期內,可作為城市大容量公共交通(如地鐵等)的一種補充,解決城市區域交通問題,例如大型活動場所、公園、校園、工業園、機場等。但是,城市環境也更為復雜,對感知和控制算法提出了更高的要求。城市環境中的無人自動駕駛將成為下一階段研究重點。目前這類環境的應用已經進入到小范圍推廣階段,但其大范圍應用目前仍存在一定困難,例如可靠性問題、多車調度和協調問題、與其它交通參與者的交互問題、成本問題、商業模型等。第五節展望2023/3/829特殊環境下的無人駕駛系統

無人駕駛汽車研究走在前列的國家,一直都很重視其在軍事和其他一些特殊條件下的應用。但其關鍵技術和基于高速公路和城市環境的車輛是一致的,只是在性能要求上的側重點不一樣。例如,車輛的可靠性、對惡劣環境的適應性是在特殊環境下考慮的首要問題,也是在未來推廣應用要重點解決的問題。參考文獻2023/3/830[1]宋振偉.基于FPGA的車輛自動駕駛系統的研究與仿真設計[D].哈爾濱：

哈爾濱理工大學，2014.[2]呂峰.無人駕駛智能車控制系統的設計研究[D].西安：西安工業大學，2014.[3]汪明磊.智能車輛自主導航中避障路徑規劃與跟蹤控制研究[D].合肥：合肥工業大學，2013.[4]李陸浩.面向無人