顧偉璐

（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224000）

智能汽車技術(shù)的發(fā)展與展望

顧偉璐

（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鹽城 224000）

隨著科技的創(chuàng)新與發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的不斷提高，人們對于汽車的需求已不僅僅局限在交通工具。智能汽車可以緩解駕駛員疲勞駕駛的現(xiàn)象，使汽車更加舒適、人性化，更重要的是安全，因此智能汽車成為未來汽車的發(fā)展趨勢。文章對智能汽車的關(guān)鍵技術(shù)做了簡要介紹，并闡述了未來發(fā)展趨勢。

智能汽車；感知；發(fā)展趨勢

1 引言

20世紀(jì)80年代以來，隨著智能控制理論與技術(shù)及信息技術(shù)融合，智能汽車逐漸發(fā)展。這種高新技術(shù)密集的新型汽車，引入智能車輛系統(tǒng)（IV：Intelligent Vehicles），利用傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等將環(huán)境感知、規(guī)劃決策和多等級輔助駕駛等功能于一體，使其能夠辨識車輛的狀態(tài)進(jìn)行道路識別、自動(dòng)報(bào)警、保持安全距離等功能。 有利于提醒駕駛員注意危險(xiǎn)，在緊急情況下幫助駕駛員操作，盡量避免事故發(fā)生，保證一定的安全。

2 智能汽車關(guān)鍵技術(shù)及研究

智能汽車基于高新技術(shù)的支撐來獲取相關(guān)信息并進(jìn)行智能控制決策，智能汽車的工作過程如圖 1所示，在普通汽車的基礎(chǔ)上增加傳感器、控制器、執(zhí)行器等，利用信息終端實(shí)現(xiàn)人、車、路的信息交換，幫助（部分或全部替代）駕駛員最優(yōu)（安全-高效-舒適等等）操控車輛，最終實(shí)現(xiàn)替代人來操作的目的。下面對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行概述。

圖1　智能汽車工作過程

2.1感知技術(shù)

駕駛員在駕駛汽車時(shí)幾乎都是依靠眼睛來搜集信息，將信息反饋給大腦進(jìn)行決策。傳感器技術(shù)在智能汽車中是一重要環(huán)節(jié)，用來獲取信息，通過視覺系統(tǒng)作為感知路面周圍交通環(huán)境的傳感器，來確定車輛的具體方位，道路的形狀，周圍的障礙物等。這種視覺系統(tǒng)需要具備實(shí)時(shí)性、魯棒性和實(shí)用性三方面的技術(shù)特點(diǎn)。實(shí)時(shí)性是指視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理必須與車輛的高速行駛同步進(jìn)行；魯棒性是指智能車輛對不同的道路環(huán)境、不同的路面環(huán)境以及變化的氣候條件等 都具有良好的適應(yīng)性，如在高速公路或山路的條件下行駛，路面寬度、車流情況等都不一樣，或在不同的天氣情況下如陰雨天、晚上或白天等；實(shí)用性是指智能車輛在設(shè)計(jì)時(shí)的成本及使用操作時(shí)能夠被用戶所接受。

智能車輛系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提是通過各種傳感器來獲取相關(guān)環(huán)境及狀態(tài)信息，傳感器就類似人的眼睛，眼睛接受到視覺信息反饋到大腦，大腦對傳感器信息進(jìn)行有效處理分析。但是單一傳感器的功用畢竟是局限的，不能保證信息的可靠性，所以采用將多個(gè)傳感器融合，獲取多個(gè)傳感器的信息，將其有效合成，使得獲取的信息更加可靠，為車輛的安全行駛提供了一定保障。

博世公司預(yù)計(jì)未來智能車輛安裝的傳感器如圖2所示。

圖2　博世公司車輛外部環(huán)境感知及功能系統(tǒng)

2.2決策控制技術(shù)

智能汽車技術(shù)在運(yùn)用過程中，需要依靠環(huán)境感知系統(tǒng)獲取的信息來進(jìn)行決策判斷，進(jìn)而向駕駛員發(fā)出警告或者對車輛進(jìn)行控制。例如，在車輛防碰撞系統(tǒng)中，需要通過探測雷達(dá)以及車載導(dǎo)航信息資料庫收集的信息來控制與其他車輛的距離，探測到障礙物時(shí)控制器需給執(zhí)行器下命令，使車輛及時(shí)減速或剎車。此時(shí)需要可靠先進(jìn)的決策控制技術(shù)來對車輛進(jìn)行控制，這是智能汽車的關(guān)鍵，主要采用的決策技術(shù)包括模糊推理、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。

2.3路徑規(guī)劃

路徑規(guī)劃是智能車輛信息感知和車輛控制的橋梁，是智能車輛自主駕駛的基礎(chǔ)，可分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。全局路徑規(guī)劃是在已知地圖的情況下，利用已知局部環(huán)境信息，確定可行的最優(yōu)路徑。局部路徑規(guī)劃是基于全局路徑規(guī)劃，依據(jù)傳感器反饋到的局部環(huán)境信息來決策車輛未來行駛路段的軌跡。例如自動(dòng)泊車系統(tǒng)，利用各種傳感器的信息，依靠道路信息和障礙物位置，確定泊車最優(yōu)路徑。車輛的行駛環(huán)境復(fù)雜，處于動(dòng)態(tài)且不確定的狀態(tài)，智能車輛系統(tǒng)綜合性強(qiáng)，因此智能車輛路徑規(guī)劃問題仍然是研究的重點(diǎn)。

3 智能汽車發(fā)展趨勢

3.1車輛間的通信協(xié)議規(guī)范

車輛間的通信協(xié)議還未規(guī)范，車輛與車輛之間，車輛與外界環(huán)境之間，車輛與人之間的通信規(guī)范問題是學(xué)者們研究的一個(gè)方向，這實(shí)際上就是要建立一個(gè)開放型的“ 人一車一路”之間的通信協(xié)議規(guī)范，有利于各個(gè)部分在通信協(xié)議規(guī)范的約束下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2通用軟件開發(fā)平臺

隨著汽車高新技術(shù)的應(yīng)用，傳感器信息的采集與處理會變得比較復(fù)雜，對智能汽車進(jìn)行決策判斷的控制算法的設(shè)計(jì)要求也會變得越來越高。如果能建立一個(gè)車載軟件系統(tǒng)平臺，類似windows系統(tǒng)可以提供一個(gè)通用的平臺，供應(yīng)用軟件接口，可以使開發(fā)的難度降低。

3.3各種傳感器取長補(bǔ)短

單一傳感器有一定局限性，有時(shí)無法保證信息的可靠性，可以利用不同的傳感器自身的特點(diǎn)結(jié)合使用， 互相補(bǔ)充，以滿足實(shí)際需求。例如：超聲波、探測雷達(dá)等傳感器測距快速便捷，CCD圖像傳感器可以實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲、處理等，在進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，可以利用探測雷達(dá)完成障礙物掃描，確定其大致的方位，然后利用CCD動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度高的特點(diǎn)，在已約束的范圍之內(nèi)識別目標(biāo)的圖像如輪廓、顏色、文字等信息。

3.4有人無人駕駛共享現(xiàn)有道路

無人駕駛可以提供更為可靠的操作控制，提高駕駛?cè)说氖孢m感的同時(shí)也能提高駕駛安全性，因此無人駕駛已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，在不遠(yuǎn)的將來，無人駕駛車輛將得到廣泛應(yīng)用。智能汽車在運(yùn)用到實(shí)際生活中還需要智能公路相輔相成，車輛的急劇增加使得道路建設(shè)無法滿足其日益增長的需求。

3.5改善視覺算法對環(huán)境的適應(yīng)性

由于車輛行駛過程中的環(huán)境是動(dòng)態(tài)的、不確定的，在處理多變環(huán)境時(shí)如何設(shè)計(jì)出可靠穩(wěn)定的控制算法是智能汽車研發(fā)時(shí)要解決的關(guān)鍵問題。一般的視覺算法需要在一定的假設(shè)條件下才能使用，并且在陰雨雪天氣、夜晚等光照條件較差的情況就無法滿足。

[1] 董瑞先.基于計(jì)算機(jī)視覺的道路識別方法的研究[D].山東:青島大學(xué),2010.

[2] 李舜酩,沈恒.智能車輛發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].傳感器與微系統(tǒng),2009,(1):1-3.

[3] 尹念東.智能車輛的研究及前景[J].上海汽車,2002,(4): 40-42.

Development and prospect of intelligent vehicle technology

With the innovation and development of science and technology, the economy continues to improve, people's demand for cars has not only limited to transport. Intelligent car can ease the phenomenon of driver fatigue driving, so that the car is more comfortable, user-friendly, more important is safe, so smart car into the future development trend of the car. This paper briefly introduces the key technology of intelligent vehicle, and expounds the future development trend.

Intelligent vehicle; perception; development trend

U469

A

1008-1151(2015)10-0012-02

2015-09-10

顧偉璐（1989－），鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，碩士。