邢俊秀 王永安

山西應(yīng)用科技學(xué)院動(dòng)力與電氣工程學(xué)院，山西 太原 030000

5G 技術(shù)的快速推廣和應(yīng)用，為我國(guó)智能汽車的發(fā)展提供了通信與技術(shù)保障。在科技發(fā)展進(jìn)步的背景下，國(guó)家也十分關(guān)注智能汽車領(lǐng)域的發(fā)展，2018 年工業(yè)和信息化部發(fā)布了《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，通過推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)、健全政策法規(guī)以及促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同等措施，加快智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，智能汽車能夠具備感知、分析和決策能力，實(shí)現(xiàn)更安全、智能、高效的駕駛模式[1]。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也為汽車帶來了諸多創(chuàng)新和改進(jìn)，如無人駕駛、智能輔助駕駛系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)等，極大地提升了駕駛體驗(yàn)，改善了道路交通的效率和安全性[2]。因此，需要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入研究，進(jìn)而更好地為智能汽車的發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步提升行車安全性、交通效率和駕駛體驗(yàn)。

1 智能汽車的概述

智能汽車是指具備自主感知、智能決策和自動(dòng)控制等功能的汽車，是將計(jì)算機(jī)技術(shù)與汽車工程相結(jié)合的產(chǎn)物，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、人機(jī)交互、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等功能[3]。在信息技術(shù)的支持下，智能汽車具備了先進(jìn)的傳感系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)用信息通信、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等新技術(shù)，使智能汽車不僅能夠?qū)崿F(xiàn)部分或完全的自動(dòng)駕駛功能，還能逐步向智能移動(dòng)空間轉(zhuǎn)變。例如，智能車輛利用環(huán)境感知技術(shù)，通過傳感器和相應(yīng)算法來感知周圍環(huán)境，包括障礙物、道路狀況、行人等，并將這些信息轉(zhuǎn)化為車輛系統(tǒng)能夠理解的數(shù)據(jù)，通過規(guī)劃決策系統(tǒng)，智能車輛能夠根據(jù)環(huán)境情況和預(yù)設(shè)目標(biāo)，制定最優(yōu)的行駛路徑和動(dòng)作，包括變道、超車、停車等操作。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 汽車智能控制系統(tǒng)

在智能汽車設(shè)計(jì)中，汽車智能控制系統(tǒng)發(fā)揮著智能規(guī)劃以及智能調(diào)節(jié)的關(guān)鍵作用，當(dāng)前汽車智能控制系統(tǒng)主要涉及數(shù)字信息庫的搭建、數(shù)字圖像的采集、智能決策以及控制單元等內(nèi)容。一方面，智能汽車通過各種傳感器獲取路況、車輛狀態(tài)、駕駛員行為等數(shù)據(jù)，并借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、融合和處理。這些數(shù)據(jù)包括圖像、聲音、位置、速度等信息，計(jì)算機(jī)通過算法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提取有用的特征。另一方面，汽車智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能決策和控制的功能，通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別、分析和評(píng)估，對(duì)汽車的行駛狀態(tài)、環(huán)境條件以及相關(guān)的安全信息進(jìn)行綜合判斷，進(jìn)而做出智能化的決策。例如，當(dāng)檢測(cè)到危險(xiǎn)情況時(shí)，智能控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)觸發(fā)緊急剎車或避讓操作，提高汽車的安全性[4]。

2.2 汽車智能防撞系統(tǒng)

汽車智能防撞系統(tǒng)通過使用傳感器、攝像頭、雷達(dá)等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛周圍的環(huán)境，并利用算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，提高車輛行駛過程中的安全性，減少碰撞事故的發(fā)生，以提供保護(hù)駕駛員和車輛的功能。利用傳感器和攝像頭等設(shè)備，智能防撞系統(tǒng)能夠獲取車輛周圍的信息，包括其他車輛、行人、障礙物等，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，識(shí)別不同的物體并判斷其與車輛的距離、速度等參數(shù)?；诃h(huán)境感知的結(jié)果，智能防撞系統(tǒng)通過算法進(jìn)行碰撞預(yù)警，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到可能發(fā)生碰撞的情況，如前方車輛急減速或車距過近，系統(tǒng)會(huì)通過聲音、視覺或振動(dòng)等方式提醒駕駛員及時(shí)采取避讓或剎車等措施。

2.3 汽車無人駕駛系統(tǒng)

汽車無人駕駛系統(tǒng)是一種基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺、感知、決策與控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)汽車在沒有人類駕駛員的情況下自主地感知環(huán)境、做出決策并執(zhí)行操作的系統(tǒng)，將人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了汽車的自主導(dǎo)航和駕駛功能，更好地提升智能汽車的安全性、舒適性和效率性，減少人為錯(cuò)誤導(dǎo)致的事故風(fēng)險(xiǎn)，提供更好的駕乘體驗(yàn)和交通流量?jī)?yōu)化。

首先，汽車無人駕駛系統(tǒng)通過激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等傳感器收集周圍環(huán)境的信息，傳感器包括激光雷達(dá)、攝像頭、雷達(dá)、超聲波傳感器等，感知車輛周圍的環(huán)境，獲取道路、障礙物、行人、交通信號(hào)等信息。

其次，汽車無人駕駛系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)傳感器獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物、交通信號(hào)等道路狀況信息的感知和理解，識(shí)別和跟蹤環(huán)境中的各種對(duì)象，建立場(chǎng)景模型。通過實(shí)時(shí)分析和判斷感知到的環(huán)境信息，確定車輛的行駛策略，根據(jù)交通規(guī)則和道路狀況，自主地選擇合適的路徑和速度，并做出相應(yīng)的決策，如超車、變道、減速或停車等。

最后，汽車無人駕駛系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)將感知與決策模塊生成的駕駛命令轉(zhuǎn)化為車輛的實(shí)際控制動(dòng)作，通過與車輛的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)自主操縱車輛，并根據(jù)感知和決策結(jié)果對(duì)車輛的行為進(jìn)行調(diào)整，確保車輛按照預(yù)定的路徑和行為進(jìn)行安全駕駛[5]。此外，汽車無人駕駛系統(tǒng)需要具備良好的網(wǎng)絡(luò)通信能力，以便與其他車輛、交通基礎(chǔ)設(shè)施和云端服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換與信息共享，提升整個(gè)系統(tǒng)的效率和安全性。

2.4 汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

汽車胎壓胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常由傳感器、信號(hào)處理單元和顯示單元組成，傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)輪胎的胎壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘?hào)處理單元；信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的胎壓范圍確定胎壓是否正常；一旦發(fā)現(xiàn)異常，信號(hào)處理單元會(huì)發(fā)送信號(hào)給顯示單元，通過儀表盤顯示器顯示警報(bào)或發(fā)出聲音提醒駕駛員。胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器的數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和胎壓判斷，都需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行高效的算法計(jì)算和實(shí)時(shí)決策來完成。通過汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，駕駛員能夠提前了解輪胎的工作狀態(tài)，避免由于胎壓異常引起的事故風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，維持適當(dāng)?shù)奶阂灿兄跍p少燃油消耗，延長(zhǎng)輪胎壽命，提高汽車燃油的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，為智能汽車的發(fā)展增添了安全性和便利性。

2.5 汽車智能導(dǎo)航系統(tǒng)

汽車智能導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合了定位技術(shù)、地圖數(shù)據(jù)和智能算法，為駕駛員提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息和路線規(guī)劃。首先，汽車智能導(dǎo)航系統(tǒng)通過全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獲取車輛當(dāng)前位置信息，實(shí)現(xiàn)精確定位，通過接收衛(wèi)星信號(hào)和使用相關(guān)傳感器，準(zhǔn)確了解車輛的行駛軌跡和位置。其次，系統(tǒng)利用地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行路線規(guī)劃和導(dǎo)航，地圖數(shù)據(jù)包括道路網(wǎng)絡(luò)、交通標(biāo)識(shí)、路況信息等，這些信息由地理信息系統(tǒng)和其他數(shù)據(jù)提供商提供?；谶@些數(shù)據(jù)分析并選擇最佳的駕駛路線，提供語音提示和圖形顯示，幫助駕駛員正確導(dǎo)航。最后，智能導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的偏好和實(shí)時(shí)交通情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整路線規(guī)劃，通過連接互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)獲取交通信息，包括擁堵情況、事故報(bào)告等，以便提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的導(dǎo)航建議。例如，在遇到交通擁堵時(shí)，智能導(dǎo)航系統(tǒng)可以提供繞行建議，幫助駕駛員快速選擇最佳路線[6]。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例

本文以特斯拉智能汽車計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為案例進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)技術(shù)在特斯拉智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要集中在自動(dòng)駕駛、車載信息娛樂系統(tǒng)及能源管理等3 個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。

首先，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域中，特斯拉智能汽車配備了強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用了“特斯拉愿景”（Tesla Vision）視覺處理、自動(dòng)輔助駕駛（autopilot）等計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高級(jí)駕駛輔助功能（advanced driver assistance system，ADAS）和自動(dòng)駕駛功能。特斯拉智能汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)配備了多個(gè)傳感器，如雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器，并基于先進(jìn)的感知技術(shù)、圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加速、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和車道保持等功能，保證車輛在道路上的安全性駕駛。

其次，特斯拉智能汽車的車載信息娛樂系統(tǒng)采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，提供了豐富的娛樂、導(dǎo)航和通信功能。例如，特斯拉公司自主開發(fā)的“特斯拉開放平臺(tái)”，該平臺(tái)搭載了智能操作系統(tǒng)，集成了觸控顯示屏，駕駛員和乘客可通過觸摸屏幕、語音識(shí)別等方式與系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)。車載信息娛樂系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航指引、音頻和視頻娛樂、車輛數(shù)據(jù)顯示、手機(jī)藍(lán)牙連接等多種功能。例如，駕駛員可使用語音命令來指定導(dǎo)航目的地、選擇音樂或者接聽電話，提高了駕駛的操作安全性和便利性。除此之外，在能源管理中，特斯拉智能汽車借助計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建了電池管理系統(tǒng)，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電壓、電流等運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，以優(yōu)化車輛的能耗和能源使用效率。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

4.1 提升智能汽車產(chǎn)品功能及性能

從目前計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用來看，人工智能、云計(jì)算等技術(shù)進(jìn)一步完善了智能汽車產(chǎn)品功能及性能，如自動(dòng)駕駛、自動(dòng)泊車、智能導(dǎo)航、胎壓監(jiān)測(cè)、智能防撞等，為用戶提供了便捷安全的汽車駕駛系統(tǒng)，更好地增強(qiáng)了用戶的駕駛體驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了智能汽車的發(fā)展。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)的高效處理和分析，從中提取有價(jià)值的信息，借助機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等算法，不斷優(yōu)化智能汽車的駕駛策略和性能。

4.2 促進(jìn)智能汽車領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展

計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有助于智能汽車領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)提升了智能汽車的安全性能，通過使用傳感器、攝像頭和雷達(dá)等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛周圍的環(huán)境，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)或采取自動(dòng)控制措施，從而避免碰撞事故和其他潛在的危險(xiǎn)。另一方面，計(jì)算機(jī)技術(shù)有助于改善駕駛體驗(yàn)，為駕駛者提供更方便、舒適和智能化的駕駛體驗(yàn)。例如，通過智能導(dǎo)航系統(tǒng)、語音識(shí)別技術(shù)和人機(jī)交互界面，駕駛者能夠?qū)崿F(xiàn)輕松獲取導(dǎo)航信息、控制車輛功能并與車輛進(jìn)行交流的目的，使駕駛過程更加輕松愉快。

5 結(jié)語

綜上所述，智能汽車是當(dāng)今汽車工業(yè)的重要發(fā)展方向，計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也是未來汽車智能化領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)，其有助于提升汽車的智能化水平，通過利用人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析，學(xué)習(xí)和理解駕駛員的行為習(xí)慣、偏好和需求，為駕駛員提供個(gè)性化的駕駛體驗(yàn)。除此之外，通過研究計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提升智能汽車的性能和功能，優(yōu)化駕駛體驗(yàn)，并提高整個(gè)交通系統(tǒng)的效率和安全性。