摘 要：智能自動(dòng)化在汽車(chē)工程領(lǐng)域的詳細(xì)研究是一種新的嘗試，駕駛員的舒適性、安全性的提高是智能自動(dòng)化在汽車(chē)應(yīng)用中需要關(guān)注的最主要的因素。本文重點(diǎn)介紹了汽車(chē)自動(dòng)化進(jìn)行碰撞檢測(cè)并給出適當(dāng)防衛(wèi)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，闡述了在不同層次的交通系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工程智能自動(dòng)化的措施。筆者對(duì)已發(fā)表的文章進(jìn)行研究并結(jié)合筆者現(xiàn)實(shí)中的實(shí)踐，對(duì)智能自動(dòng)化系統(tǒng)在汽車(chē)工程中的應(yīng)用提供了一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：智能;自動(dòng)化;汽車(chē)工程

引言

車(chē)輛自動(dòng)化包括使用機(jī)電一體化、人工智能和多代理系統(tǒng)來(lái)幫助人們操作車(chē)輛。這些功能和使用這些功能的車(chē)輛可被標(biāo)記為智能車(chē)輛。使用自動(dòng)化執(zhí)行困難任務(wù)（尤其是導(dǎo)航）的車(chē)輛可稱(chēng)為半自動(dòng)車(chē)輛。因此，完全依賴(lài)自動(dòng)化的車(chē)輛被稱(chēng)為機(jī)器人或自動(dòng)駕駛。集成電路發(fā)明后，自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)。制造商和研究人員隨后為汽車(chē)和其他車(chē)輛添加了多種自動(dòng)化功能。

1.汽車(chē)智能自動(dòng)化控制方案及高級(jí)控制器

汽車(chē)工程智能自動(dòng)化研究的熱點(diǎn)是控制方法。一旦收集到關(guān)于車(chē)輛相對(duì)于其他車(chē)輛的狀態(tài)的足夠信息[1]，就需要一個(gè)控制方案來(lái)協(xié)助駕駛員控制車(chē)輛或自動(dòng)控制車(chē)輛。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，高水平控制器決定所需的低水平的載體運(yùn)動(dòng)控制器[2]控制引擎、剎車(chē)、轉(zhuǎn)向等，因此高級(jí)控制器的設(shè)計(jì)需要很好地了解車(chē)輛的環(huán)境，控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要一個(gè)好的車(chē)輛本身的模型進(jìn)行參考及實(shí)踐。

低水平控制器之間非常相似，所以控制設(shè)計(jì)的差異在高層控制設(shè)計(jì)中體現(xiàn)得更多。高層控制器處理是由駕駛員、基礎(chǔ)設(shè)施、其他車(chē)輛和車(chē)載傳感器的輸入組成的，并向剎車(chē)和油門(mén)控制發(fā)送適當(dāng)?shù)拿?。不同質(zhì)量的汽車(chē)在不同的加載場(chǎng)景下會(huì)有較大的變化，溫和的路面等級(jí)可能需要重型汽車(chē)的加載，對(duì)于重型汽車(chē)來(lái)說(shuō)，良好的汽車(chē)質(zhì)量和路面等級(jí)可以減少發(fā)出不可行的控制命令，從而提高高級(jí)控制器的性能。高級(jí)汽車(chē)智能自動(dòng)化控制器就計(jì)算所需進(jìn)行減速，使間距或速度平滑而快速地減小[3]到所需值。許多高層控制器都是基于數(shù)學(xué)模型研究而成的，例如，應(yīng)用非線性控制方案和最優(yōu)動(dòng)態(tài)進(jìn)行控制相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，需要接受更具挑戰(zhàn)性的自動(dòng)化問(wèn)題，這需要高級(jí)控制器才能解決問(wèn)題，在研究這種高級(jí)制動(dòng)器時(shí)需使用數(shù)學(xué)模型分析問(wèn)題。

2.汽車(chē)智能防碰撞自動(dòng)控制系統(tǒng)

盡管碰撞控制技術(shù)的發(fā)展使汽車(chē)設(shè)計(jì)在發(fā)生碰撞時(shí)更加安全，但它們并不能減少碰撞的可能性，交通事故仍然每天都在發(fā)生，輕微的交通事故給社會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的交通事故造成人員傷亡。例如，每年約有180萬(wàn)起追尾事故，更嚴(yán)格的交通規(guī)則和安全標(biāo)準(zhǔn)可以在一定程度上幫助預(yù)防事故。但是，如果人類(lèi)駕駛員的極限能夠被克服，那么許多事故是可以避免的。這一舉措鼓勵(lì)了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)公司及汽車(chē)專(zhuān)業(yè)學(xué)者對(duì)碰撞預(yù)警和避碰系統(tǒng)的廣泛研究。統(tǒng)計(jì)事故數(shù)據(jù)顯示，相當(dāng)一部分事故是由于司機(jī)未能及時(shí)識(shí)別或判斷“危險(xiǎn)”情況造成的。例如，在正向碰撞中，如果向駕駛員額外提供半秒的警告時(shí)間，就可以避免60%的碰撞，而一秒的警告時(shí)間避免碰撞的幾率可以增加到90%。因此，人們認(rèn)為向司機(jī)提供某種適當(dāng)?shù)木婵梢越档桶l(fā)生交通事故的可能性和嚴(yán)重性。汽車(chē)公司正在參與實(shí)施可以提高安全性的重大研究計(jì)劃——碰撞預(yù)警系統(tǒng)。主要的監(jiān)管機(jī)構(gòu)也對(duì)可以改善道路安全情況的智能碰撞預(yù)警這一領(lǐng)域感興趣。智能碰撞預(yù)警系統(tǒng)[4]在中國(guó)商業(yè)重型卡車(chē)車(chē)隊(duì)和公共汽車(chē)中實(shí)踐已久，一直非常成功的在汽車(chē)危險(xiǎn)時(shí)感知危險(xiǎn)的處境，并自動(dòng)控制車(chē)輛脫離危險(xiǎn)。如圖一為汽車(chē)紅外線光電智能自動(dòng)化防碰撞系統(tǒng)示意圖。

當(dāng)駕駛員未能執(zhí)行必要的緊急操作時(shí)，避免碰撞系統(tǒng)將控制剎車(chē)引導(dǎo)車(chē)輛避免碰撞。能夠執(zhí)行輕微緊急操作的控制還處于僅可被接受的發(fā)展階段，因?yàn)樵谶@種系統(tǒng)能夠在每輛車(chē)中找到實(shí)際用途之前，需要更健壯的位置識(shí)別系統(tǒng)。非常穩(wěn)健和可靠的感覺(jué)系統(tǒng)是必不可少的可靠的系統(tǒng)。責(zé)任問(wèn)題對(duì)于避碰系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更加重要，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)蒙蔽駕駛員的決定，并導(dǎo)致一些無(wú)法預(yù)見(jiàn)的情況。因此，責(zé)任問(wèn)題比技術(shù)障礙更具挑戰(zhàn)性。

3.汽車(chē)工程智能自動(dòng)化的一些其他應(yīng)用

汽車(chē)的智能自動(dòng)化應(yīng)用及其作用還包括①車(chē)輛跟蹤系統(tǒng)②檢測(cè)后面的障礙物的后視報(bào)警器③通常與電子制動(dòng)力分布（EBD）結(jié)合使用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（也是緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)），雙系統(tǒng)結(jié)合后可防止制動(dòng)器在制動(dòng)時(shí)鎖定和失去牽引力，在大多數(shù)情況下，可縮短了剎車(chē)距離，更重要的是，允許駕駛員在制動(dòng)時(shí)進(jìn)行車(chē)輛轉(zhuǎn)向④牽引力控制系統(tǒng)（TCS）可驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器或降低油門(mén)，以在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)恢復(fù)牽引力⑤帶中央差速器的四輪驅(qū)動(dòng)（AWD）可向所有車(chē)輪分配動(dòng)力，減少車(chē)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)會(huì)，也使車(chē)輪減少遭受轉(zhuǎn)向摩擦的不足。

基于車(chē)輛的輔助系統(tǒng)在廣泛使用之前幾乎沒(méi)有什么障礙，這些系統(tǒng)的好處和缺點(diǎn)還沒(méi)有完全被了解。專(zhuān)家對(duì)智能自動(dòng)化碰撞控制系統(tǒng)提高駕駛員舒適性的途徑還擁有一些不同的更好的觀點(diǎn)，但專(zhuān)家與學(xué)者們?cè)趯?duì)提高安全性的設(shè)計(jì)要求與減小反應(yīng)時(shí)間使車(chē)輛之間的間隔更大方面與筆者持相同意見(jiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)智能自動(dòng)化的一些應(yīng)用、汽車(chē)智能自動(dòng)化控制方案及智能高級(jí)自動(dòng)化控制器以及智能自動(dòng)化碰撞預(yù)警和避碰系統(tǒng)都是可以提升駕駛員舒適度、安全性的，并且可以很大程度的疏通交通流。上述智能自動(dòng)化技術(shù)廣泛被應(yīng)用在汽車(chē)上并被汽車(chē)駕駛者廣泛購(gòu)買(mǎi)，因其可給駕駛者帶來(lái)更舒適的駕駛體驗(yàn)與更安全的駕駛過(guò)程而備受好評(píng)。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡躍洲，陳楠.新技術(shù)革命下人工智能與高質(zhì)量增長(zhǎng)、高質(zhì)量就業(yè)[J].數(shù)量經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究，2019，3605：3-22.

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[4]張海斌.信息自動(dòng)化在機(jī)械制造業(yè)智能制造建設(shè)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019，11：146-147.

作者簡(jiǎn)介：

李強(qiáng)雁（1991年12月）男;民族：漢族;籍貫：湖南省邵陽(yáng)市;職稱(chēng)：工程師二級(jí)、本科：研究方向 自動(dòng)化。