1、1、 智能無人駕駛汽車概述智能車輛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、無線通訊、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(yōu)良的人車交互界面。近年來，智能無人駕駛汽車己經(jīng)成為世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力，很多發(fā)達國家都將其納入到重點發(fā)展的技術領域。隨著現(xiàn)代高新技術的迅速發(fā)展，數(shù)字化、信息化和智能化越來越多的應用到人類社會的生產(chǎn)、生活的各個方面，曾經(jīng)只能在科普小說中看到的智能無人駕駛汽車已經(jīng)不再是虛幻的，人們在不久的將來將能在現(xiàn)實中看見

2、智能無人駕駛汽車?，F(xiàn)在集各種高新技術于一體的汽車，其性能、舒適性、安全性已經(jīng)取得很大進步。智能無人駕駛汽車通常具有一款高智能的計算機，它能夠接收各種智能傳感器傳來的周圍環(huán)境及汽車自身的各種信息并能高效迅速的綜合整理，然后把信息傳遞給汽車的執(zhí)行系統(tǒng)，從而實現(xiàn)自動駕駛、智能控制等功能。2、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能無人駕駛汽車是以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多個學科交叉的科技創(chuàng)新性設計。智能無人駕駛汽車是電子計算機等最新科技成果與現(xiàn)代汽車工業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物，因而“善解人意”，通常具有自動駕駛，自動變速，自動識別道路的功能，車內(nèi)的各種輔助設施也實現(xiàn)數(shù)字

3、化。汽車電控系統(tǒng)主要由路徑識別、轉(zhuǎn)向控制及車速控制等功能模塊組成。目前，國內(nèi)外相關研究機構對智能無人駕駛汽車已展開了廣泛深入的研究，研制的產(chǎn)品技術性能不斷提高，下面簡要介紹一下國內(nèi)外智能無人駕駛汽車研究現(xiàn)狀。2.1 國外智能無人駕駛汽車研究現(xiàn)狀自20世紀70年代開始，歐美等發(fā)達國家開始進行智能無人駕駛汽車的研究，主要有三個研究方向：軍事用途、高速公路環(huán)境和城市環(huán)境。在軍事用途方面，早在80年代初期，美國國防部就大規(guī)模資助自動陸地車輛的研究。 進入21世紀，為促進無人駕駛車輛的研發(fā)，從2004年起，美國國防部高級研究項目局(DARPA)開始舉辦機器車挑戰(zhàn)大賽，該大賽對促進智能車輛技術交流與創(chuàng)新起

4、到了很大激勵作用。目前，國外對智能車輛的研究進入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段，這一階段的研究成果代表了當前國外智能車輛的主要發(fā)展方向。在世界科學界和工業(yè)設計界中，眾多的研究機構研發(fā)的智能車輛具有代表性的有：德意志聯(lián)邦大學1985年研制的VaMoRs智能原型車輛在戶外高速公路上以100km/h的速度進行了測試，它使用了機器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。1988年，在都靈的PROMRTHEUS項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔（VITA,7t）進行了展示，該車可以自動停車、行進，并可以向后車傳送相關駕駛信息。這兩種車輛都配備了UBM視覺系統(tǒng)，這是一個雙目視覺系統(tǒng)，具有極高的穩(wěn)定性。荷蘭對智能車

5、輛的研究主要體現(xiàn)在工廠貨物的運輸，車輛使用Combi road系統(tǒng)，采用無人駕駛的車輛來往返運輸貨物，它行駛的路面上采用了磁性導航參照物，并利用一個光陣列傳感器去探測障礙。荷蘭南部目前正在討論工業(yè)上利用這種系統(tǒng)的問題，政府正考慮已有的高速公路新建一條專用的車道，采用這種系統(tǒng)將貨物從鹿特丹運往各地。日本大阪大學的Shirai實驗室所研制的智能小車，采用了航位推測系統(tǒng)（Dead Reckoning System），分別利用旋轉(zhuǎn)編碼器和電位計來獲取智能小車的轉(zhuǎn)向角，從而完成了智能小車的定位。另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部、美國卡內(nèi)基梅隆大學、奔馳公司、美國麻省理工學院、韓國理工大學對智能車輛也

6、有較多的研究。2.2 國內(nèi)智能無人駕駛汽車研究現(xiàn)狀相比于國外，我國開展智能車輛技術方面的研究起步較晚，開始于20世紀80年代。而且大多數(shù)研究處在針對某個單項技術研究的階段。雖然我國在智能車輛技術方面的研究總體上落后于發(fā)達國家，并且存在一定的技術差距，但是我們也取得了一系列的成果，主要有：（1）1992年，國防科技大學研制成功了中國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。由計算機及其配套的檢測傳感器和液壓控制系統(tǒng)組成的汽車計算機自動駕駛系統(tǒng)，被安裝在一輛中國國產(chǎn)的中型面包車上，使該車既保持了原有的人工駕駛性能，又能夠用計算機控制進行自動駕駛行車。（2）2000年6月，國防科技大學研制的第4代無人駕駛汽車

7、試驗成功，最高時速達76km，創(chuàng)下中國最高紀錄。（3）2003年7月，中國第一汽車集團公司和國防科技大學機電工程與自動化學院聯(lián)合研制成功我國第一輛自主駕駛轎車，研發(fā)的紅旗無人駕駛轎車高速公路試驗成功，自主駕駛最高穩(wěn)定時速13Okm，最高峰值速度達170km/h，并且具有超車功能，其總體性能和指標達世界先進水平。（4）南京理工大學、北京理工大學、浙江大學、國防科技大學、清華大學等多所院校聯(lián)合研制了7B.8軍用室外自主車，該車裝有彩色攝像機、激光雷達、陀螺慣導定位等傳感器。計算機系統(tǒng)采用兩臺Sun10完成信息融合、路徑規(guī)劃，兩臺PC486完成路邊抽取識別和激光信息處理，8098單片機完成定位計算和

8、車輛自動駕駛。其體系結(jié)構以水平式結(jié)構為主，采用傳統(tǒng)的“感知-建模-規(guī)劃-執(zhí)行”算法，其直線跟蹤速度達到20km/h，避障速度達到5-10km/h。（5）智能車輛研究也是智能交通系統(tǒng)ITS的關鍵技術。目前，國內(nèi)的許多高校和科研院所都在進行ITS關鍵技術、設備的研究，社會關注度不斷提高。隨著ITS研究的興起，汽車企業(yè)逐年加大了對ITS及智能車輛技術研發(fā)的投入，目前已形成一支業(yè)務精湛的ITS技術研究開發(fā)隊伍。相信經(jīng)過相關領域組織和人才的共同努力，我國ITS及智能車輛的技術水平一定會得到很大提高。可以預計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。我們應結(jié)合技術發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，在

9、智能車輛關鍵技術領域開展深入細致的研究，為今后的發(fā)展及應用打下堅實的基礎。2.3 智能無人駕駛汽車發(fā)展趨勢智能無人駕駛汽車巨大的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)吸引了眾多IT巨頭的目光，以谷歌和蘋果為代表的兩家IT公司已將它們之間的戰(zhàn)火燃燒到了汽車行業(yè)，谷歌發(fā)布的無人駕駛技術已經(jīng)得到了汽車廠家的擁躉，雷克薩斯就已經(jīng)搭載其技術開始路試；蘋果為使新一代IOS 系統(tǒng)的便利性得到更為廣泛的應用，正在積極與本田、奔馳、日產(chǎn)、法拉利、雪佛蘭、英菲尼迪、起亞、現(xiàn)代、沃爾沃、謳歌、歐寶、捷豹等12家汽車廠商合作，未來將逐步把IOS操作系統(tǒng)引入到各大品牌的新款車型當中。專家預測，IT業(yè)將為汽車產(chǎn)業(yè)帶來巨大的變革，未來在智能無人駕駛

10、汽車領域呼風喚雨的或許不再是大眾、豐田、奔馳和寶馬這樣的傳統(tǒng)汽車制造商，而是英特爾、蘋果、谷歌這樣的在互聯(lián)網(wǎng)領域、無線通信等智能化領域占據(jù)重要位置的公司。TI企業(yè)在信息收集和智能控制方面具有技術優(yōu)勢，但在汽車生產(chǎn)制造，汽車安全、性能等方面不具備優(yōu)勢。因此，TI企業(yè)和汽車制造企業(yè)合作將是一個更為明智的選擇，優(yōu)勢互補，優(yōu)化資源，智能無人駕駛汽車將在不遠的未來成為現(xiàn)實。、智能無人駕駛汽車的分類無人駕駛汽車的研究 ,可以歸納為 3個方面:高速公路環(huán)境、 城市環(huán)境和特殊環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)。就具體研究內(nèi)容而言 , 3個方面相互重疊 ,只是技術的側(cè)重點不同。高速公路環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)這類系統(tǒng)將使用在環(huán)境

11、限定為具有良好標志的結(jié)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(jié)構化環(huán)境下的高速自動駕駛上 ,其目標是實現(xiàn)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(xiàn)代社會中最為常見、 危險、 也是最為枯燥的駕駛環(huán)節(jié)的駕駛?cè)蝿铡?城市環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)與高速環(huán)境研究相比 ,城市環(huán)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(nèi) ,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(qū)域交通問題 ,例如大型活動場所、 公園、 校園、 工業(yè)園、 機場等。但是 ,城市環(huán)境也更為復雜 ,對感知和控制算法提出了

12、更高的要求。城市環(huán)境中的無人自動駕駛將成為下一階段研究重點。例如 ,美國國防部“大挑戰(zhàn) ”目前這類環(huán)境的應用已經(jīng)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(diào)度和協(xié)調(diào)問題、 與其它交通參與者的交互問題、 成本問題、 商業(yè)模型等。特殊環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng)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(huán)境的車輛是一致的 ,只是在性能要求上的側(cè)重點不一樣。例如,車輛的可靠性、 對惡劣環(huán)境的適應性是在特殊環(huán)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。、智能無人汽車通用技術由于智能無人駕

13、駛汽車與現(xiàn)行汽車相比在結(jié)構化和非結(jié)構化條件下運行時，其信息采集和處理的數(shù)量有很大的不同，因此，對其智能化程度和水平的要求也存在很大的差別。智能無人駕駛汽車在運行過程中，是根據(jù)全部或部分已知和實時獲取的環(huán)境條件信息做出相應的全局或局部路徑規(guī)劃，并自動地作出行為控制決策，使車輛安全可靠地運行至預定的目的地。因此，智能無人駕駛汽車的研究是多學科綜合與交叉應用的邊緣領域，涉及人工智能(Artificial IntelligentTheory)、信息論(Information Theory)、控制論(ControlTheory)以及決策論(Decision Theory)等理論的綜合，涉及到計算機技術、

14、微電子技術、網(wǎng)絡技術、通信技術以及機械設計等技術的應用。從總體上分析，智能無人駕駛汽車的研究方向包括標準化與體系結(jié)構、控制系統(tǒng)、信息及通信、信息決策和顯示、導駛定位等方面。無人駕駛汽車開發(fā)的關鍵技術主要有兩個方面:車輛定位和車輛控制技術。這兩方面相輔相成共同構成無人駕駛汽車的基礎。車輛定位技術是無人駕駛汽車行駛的基礎。目前常用的技術包括磁導航和視覺導航等。其中,磁導航是目前最成熟可靠的方案,現(xiàn)大多數(shù)均采用這種導航技術。例如,荷蘭阿姆斯特丹國際機場和鹿特丹的ParkShuttle系統(tǒng),上海交通大學的CyberC3系統(tǒng)等。磁導航最大的優(yōu)點是不受天氣等自然條件的影響,即使風沙或大雪埋沒路面也一樣有效

15、,而且便于維護。另外,通過變換磁極朝向進行編碼,可以向車輛傳輸?shù)缆诽匦孕畔?諸如位置、方向、曲率半徑、下一個道路出口位置等信息。但是,磁導航方法往往需要在道路上埋設一定的導航設備(如磁釘或電線),系統(tǒng)實施過程比較繁瑣,且不易維護,變更運營線路需重新埋設導航設備。視覺導航就不存在這個問題。視覺導航的優(yōu)點是車載計算機可以在試驗樣車偏離目標車道前,事先知道并預防其發(fā)生,同時當在高速公路使用時,不需要對現(xiàn)有的道路結(jié)構做變化,并且在混合交通中,也可使用;其缺點為,當風沙、大霧等自然因素致使能見度過低或路面上的白色標線不清晰時,導航系統(tǒng)會失效。但由于視覺導航對基礎設施的要求很低,被公認為是最有前景的定位方

16、法。車輛控制技術是無人駕駛汽車的核心,主要包括速度控制和方向控制等幾個部分。無人駕駛其實就是用電子技術控制汽車進行的仿人駕駛。通過對駕駛員的駕駛行為進行分析可知,車輛的控制是一個典型的預瞄控制行為,駕駛員找到當前道路環(huán)境下的預瞄點,根據(jù)預瞄點控制車輛的行為。目前最常用的方法是經(jīng)典的智能PID算法,例如模糊PID、神經(jīng)網(wǎng)絡PID等。除以上兩個方面,無人駕駛汽車作為智能交通系統(tǒng)的一部分,還需要一些其它相關技術的支持,如車輛調(diào)度系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)等,最終得以實現(xiàn)整個交通系統(tǒng)的高效、安全。.1標準化與體系結(jié)構技術智能無人駕駛汽車作為一種全新的汽車概念和汽車產(chǎn)品，將會成為汽車生產(chǎn)和汽車市場的主

17、流產(chǎn)品。為了規(guī)范智能無人駕駛汽車的研究、設計、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售，避免將來可能發(fā)生的混亂局面和減少不必要的損失，應該在智能無人駕駛汽車出現(xiàn)之初，就抓緊相關標準的研究制定工作。智能無人駕駛汽車的標準化研究，應包括如下工作內(nèi)容：系統(tǒng)功能標準；系統(tǒng)結(jié)構標準；質(zhì)量與可靠性要求技術指標；信息與控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術指標；信息采集、處理與傳輸標準；導駛與定位技術規(guī)范；通信技術規(guī)范；智能無人駕駛汽車應用軟件技術規(guī)范；安全、舒適性、環(huán)保、能耗技術規(guī)范；人機界面技術規(guī)范；與現(xiàn)行汽車技術規(guī)范體系銜接問題等。智能無人駕駛汽車的體系結(jié)構，是研究智能無人駕駛汽車系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)及其用戶所需要的功能，各個子系統(tǒng)所應具備的功能

18、，以及各子系統(tǒng)之間的相互關系和集成方式，既相對獨立，又存在信息流動。智能無人駕駛汽車體系結(jié)構的設計必須包含實現(xiàn)用戶功能的全部子系統(tǒng)的設計。智能無人駕駛汽車的體系應該闡述車輛的結(jié)構體系，列出用戶服務功能，定義實現(xiàn)用戶服務功能的各個子系統(tǒng)，研究各個子系統(tǒng)之間的通信方式和組織方式，最為重要的是根據(jù)系統(tǒng)功能要求建立智能無人駕駛汽車系統(tǒng)的信息模型。.2自動控制系統(tǒng)技術智能無人駕駛汽車控制系統(tǒng)是汽車智能化的決策者和執(zhí)行者，是整車電控系統(tǒng)的核心。由于汽車駕駛?cè)蝿盏膹碗s性，智能化的汽車控制器，必須采用綜合智能控制策略，以提高汽車操縱響應能力和緊急躲避障礙能力。由于交通環(huán)境的復雜性、交通信息的多邊性、交通任務的

19、多樣性等原因，研究設計智能無人駕駛汽車控制器的任務是十分艱巨的。汽車智能控制器一方面具有學習、自適應、自組織等仿人的智能化特點，同時又能克服人工駕駛汽車固有的缺陷。智能控制理論的研究已經(jīng)有30年的歷史，已經(jīng)提出了模糊控制理論、神經(jīng)控制理論、專家控制理論、分層遞階控制理論、粗集控制、可拓控制等智能控制方案，并正向綜合智能控制策略的方向發(fā)展。所有這些智能控制策略，其核心思想就是“模仿人的思維和行動”，完成或部分完成只有人類才能完成的控制任務。智能無人駕駛汽車控制系統(tǒng)必須以現(xiàn)代微電子技術為核心來設計系統(tǒng)硬件，以智能控制理論為基礎來設計軟件控制策略，以信息技術為支撐來設計系統(tǒng)框架。智能無人駕駛汽車控制

20、系統(tǒng)立足于主動安全控制，以微型計算機為控制核心的電子系統(tǒng)，通常由8個功能不同的子系統(tǒng)組成，包括緊急制動輔助系統(tǒng)、車距控制系統(tǒng)、限速識別系統(tǒng)、并線警告系統(tǒng)、泊車輔助系統(tǒng)、夜視儀系統(tǒng)、周圍環(huán)境識別系統(tǒng)及綜合穩(wěn)定控制系統(tǒng)等。（1）制動輔助系統(tǒng)是在車輛雷達傳感器的配合下進行自動車距控制。傳感器的作用是提供前方車輛或者其它障礙物的距離信息，若系統(tǒng)認為通過緊急制動可以減少碰撞事故發(fā)生的可能，就會開始緊急制動以降低事故發(fā)生的可能性。（2）并線警告系統(tǒng)是通過車載照相機探測根據(jù)車道之間的分界線來判別車輛的位置。如果車輛明顯脫離正確的行駛路線時，在可能偏離路面之前，系統(tǒng)就會對駕駛員發(fā)出警告。（3）限速識別系統(tǒng)進行

21、交通信號識別，會在車輛內(nèi)的顯示屏上顯示標識。目前有兩種用于識別限速的系統(tǒng)，一種是通過導航儀接收數(shù)字無線廣播信息的系統(tǒng)；另一種是限速標識本身發(fā)射無線信號的系統(tǒng)。（4）車距自動控制系統(tǒng)具有逐步停車功能，在必要時可以使汽車自動地完成停止，可以發(fā)出碰撞警告，在前面有顯著障礙時進行制動，可以判別前方的路況，在進入彎道時進行制動控制。（5）綜合穩(wěn)定控制系統(tǒng)的作用是在任何給定的條件下，綜合控制車上所有的主動元件(驅(qū)動、制動、操縱系統(tǒng)等)，對車輛進行持續(xù)控制，這種控制可以很輕易地個性化。這意味著，車主只需按動按鈕，車載軟件就能夠使車輛的動力輸出從偏重追求速度變成偏重駕駛舒適性。（6）泊車輔助系統(tǒng)可以幫助駕駛員

22、自動泊車或者接收系統(tǒng)的輔助幫助系統(tǒng)進行泊車，當車輛達到停位時，系統(tǒng)會自動探測存在空間和障礙物的尺寸，一旦它確定了這些數(shù)字，就會自動地計算理想的泊車操縱，駕駛體驗只需要按下泊車輔助系統(tǒng)的按鈕，只需腳踏油門而無需進行手柄操縱即可以5km/h以下的車速自動倒入車位。（7）周圍環(huán)境識別系統(tǒng)通過采集車輛全部的傳感器數(shù)據(jù)來創(chuàng)造一個虛擬的車輛外部環(huán)境模型，數(shù)據(jù)以影像方式顯示，并且?guī)椭{駛員判斷出某些危險。（8）夜視儀系統(tǒng)使用紅外線單元來判斷步行者或者任何可能的危險源，通過判別步行者和他們的位置或與車輛之間的距離，通知信息系統(tǒng)做出決策。.3信息及通信技術智能無人駕駛汽車的最主要目標是將信息技術運用到汽車上，用

23、實時、全面、有效的信息流來驅(qū)動汽車系統(tǒng)的運行。因此，研究智能無人駕駛汽車系統(tǒng)的信息環(huán)境模型、信息源特征、信息采集原理與技術、信息處理方法與技術、高效的信息傳輸技術與子系統(tǒng)，就顯得尤其重要。汽車在行駛過程中，必須得到的信息包括車輛自身狀況信息、乘客和貨物信息、道路信息、近鄰行駛汽車的信息及導航定位信息等，分為語音信息、圖象信息、文字信息、數(shù)據(jù)信息等。在信息處理方面，精確、實時、有效地采集行車和狀態(tài)信息，采取抗干擾技術，對信息進行在線處理。通信系統(tǒng)的任務就是保證信息的準確快速傳輸。在智能無人駕駛汽車與智能無人駕駛汽車之間、智能無人駕駛汽車與交通監(jiān)控中心之間、智能無人駕駛汽車與道路附屬設施之間、智能

24、無人駕駛汽車與其它信息系統(tǒng)之間，都存在著大量的文字、語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息的實時交換。通信系統(tǒng)是智能無人駕駛汽車系統(tǒng)獲取和傳遞信息的神經(jīng)中樞。必須研究適合于智能無人駕駛汽車信息交換的通信系統(tǒng)結(jié)構形式、軟件技術、傳輸介質(zhì)、編碼糾錯技術等。通信系統(tǒng)保證各模塊之間以及車載體與控制中心之間的高質(zhì)量通信，目前大多數(shù)采用無線數(shù)字通信，為了提高通信的質(zhì)量，要精心設計通信電路及通信協(xié)議，藍牙技術為車載通信系統(tǒng)提供了很好的解決方案，它將取代目前多種電纜連接方式，以低成本的近距離無線連接為基礎，通過嵌入式微電子芯片，使所有相關設備在有效范圍內(nèi)完成相互交換信息、傳遞數(shù)據(jù)的工作，使各種電子裝置在無線狀態(tài)下相互連接數(shù)據(jù)

25、。.4信息決策及顯示技術信息決策及顯示系統(tǒng)主要是根據(jù)現(xiàn)場的情況，如交通狀況信息、環(huán)境信息完成決策或分類任務，安排汽車行走路線。在此基礎上根據(jù)一定的準則和決策的可信度對上述結(jié)果進行融合，再有策略庫進行汽車動作部署，做出最優(yōu)決策(如車輛優(yōu)化調(diào)度、路徑規(guī)劃、汽車加減速、超車及停車等)，以便具有良好的實時性和容錯性，使在一種或幾種傳感器失效時也能工作。策略應根據(jù)經(jīng)驗進行提取，并存在知識庫中。知識庫還應有一個學習智能體，用于不斷豐富策略。各種智能算法如神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊算法、遺傳算法等也可以應用到構造策略庫以及策略選擇過程中，系統(tǒng)根據(jù)采取的對策，決策汽車的任務和動作。顯示系統(tǒng)包括底視顯示系統(tǒng)、頂視顯示系統(tǒng)和

26、控制中心顯示系統(tǒng)。底視顯示系統(tǒng)顯示汽車行駛速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機狀態(tài)、車門狀態(tài)(鎖死/微開)、燃油狀態(tài)，還監(jiān)控轉(zhuǎn)向盤上用來選擇合適娛樂工作模式的各按鈕狀態(tài)；頂視顯示系統(tǒng)安裝于汽車擋風玻璃上，可為駕駛員傳遞路況信息、衛(wèi)星導航信息；控制中心顯示系統(tǒng)的液晶顯示觸摸屏能夠為駕駛員提供各種信息界面顯示，如電話、電視、車輛狀態(tài)信息、車載移動辦公、導航、網(wǎng)站瀏覽、娛樂等。.5導航與定位技術導駛定位技術就是通信與信息技術、傳感器技術、自動車輛定位技術及計算機技術的綜合應用。其硬件有車載計算機(控制器)、顯示器、CD機、數(shù)字地圖、定位系統(tǒng)等。車輛數(shù)字導駛技術研究已經(jīng)取得了一些結(jié)果，但是要安全徹底解決問題，還應

27、做很多研究。智能無人駕駛汽車導航定位系統(tǒng)的任務是對行駛中的智能無人駕駛汽車進行實時導航定位，在車輛內(nèi)顯示目的地地圖，確定車輛位置，選擇合適的行車路徑。系統(tǒng)包括在車輛上安裝導航定位儀，通常有慣性導航儀、無線電導航儀、GPS導航定位儀、GPS/DR/GIS組合導航定位儀等，以及電子地圖數(shù)據(jù)庫或地理信息系統(tǒng)INFOMAP等。必要時，車輛同交通監(jiān)控中心可以通信，同時使用數(shù)據(jù)庫記錄車輛及途徑道路的歷史狀況信息。該子系統(tǒng)研究涉及GPS技術、DR技術、GIS或電子地圖技術、數(shù)據(jù)庫技術、顯示技術、以及接口技術和應用軟件技術。4. 車輛主動防碰撞控制系統(tǒng)技術研究基于多傳感信息融合的車輛主動防碰撞控制系統(tǒng)，就是根

28、據(jù)多傳感器接收到的車輛前方目標信息和本車的狀態(tài)信息，利用多源信息融合技術，識別出本車前方車輛的距離和速度等狀態(tài)信息，并進行碰撞危險估計的?；诙鄠鞲行畔⑷诤系能囕v主動防碰撞控制系統(tǒng)是一種主動式的防撞、防抱死的汽車安全系統(tǒng)，它使反應時間、距離、速度三個方面都能得到優(yōu)化控制，可減少駕駛員的負擔和判斷錯誤，對于提高交通安全性將起到重要作用，能有效地避免大部分汽車事故的發(fā)生。同時也為提高使用車速、增加道路通行能力、實現(xiàn)自動化駕駛等奠定了良好的基礎。4.1行車環(huán)境監(jiān)測技術研究行車環(huán)境監(jiān)測包括環(huán)境探測和車況探測兩個方面。環(huán)境探測系統(tǒng)由測量車間距離和前面車輛方位的毫米波雷達、激光雷達、CCD攝象機及能夠判斷

29、路面狀況的道路傳感器所組成。車輛的周邊傳感技術是實現(xiàn)汽車防碰撞的關鍵技術。傳感器性能的優(yōu)劣將直接影響整個系統(tǒng)的性能，提高傳感器的可靠性，可減少系統(tǒng)的虛警率。微波傳感器（雷達）的性價比較高，因此一般選擇工作于毫米波的微波傳感器作為主傳感器，配置以圖像、路面?zhèn)鞲衅鞯茸鳛檩o助傳感器來實現(xiàn)對車前障礙物的檢測。毫米波雷達安裝在車輛前端的中央位置上，激光雷達安裝在毫米波雷達的兩側(cè)，它們的主要功能是測量本車與前車的距離和前面車輛的方位，并把所測數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒琅鲎才袛嘞到y(tǒng)；CCD攝象機獲得前方車輛和障礙物的圖像信息，道路傳感器得到路面的狀態(tài)信息，車況探測系統(tǒng)檢測本車的速度、加速度和其他狀態(tài)信息，所有信息都將被送

30、往防碰撞判斷系統(tǒng)。4.2防碰撞判斷系統(tǒng)技術研究防碰撞判斷系統(tǒng)由目標識別系統(tǒng)和危險估計系統(tǒng)組成。目標識別系統(tǒng)將毫米波雷達、激光雷達、CCD攝象機等傳感器的信息經(jīng)融合處理后，估計出本車前方距離最近的車輛或障礙物的距離和相對速度，并將此信號傳送給危險估計系統(tǒng)。危險估計系統(tǒng)根據(jù)路面狀況（濕/干）、本車的狀況（如車速、轉(zhuǎn)向角及橫向擺動速率）、距前車的距離和相對速度以及司機的反應狀況計算出“臨界車間距離”，并將實際測量的車間距離與臨界車間距離進行比較，在實際測量的車間距離非常接近臨界車間距離的某一時刻，報警器發(fā)出警告信號。當實際測量的車間距離等于或小于臨界車間距離時，自動啟動制動控制系統(tǒng)。4.3制動機構控

31、制技術研究國際公路委員會對駕駛員的反應時間做了調(diào)查，結(jié)論得出平均值為0.53s。若駕駛員的反應時間是1.5s，那么在汽車的車速為40Km/h時，反應時間內(nèi)汽車的行駛的距離是16.7m；車速為80Km/h時，行駛的距離將達33.4m。自動制動系統(tǒng)的反應時間遠比駕駛員少的多，它的反應距離只有0.5 m。工作時，防碰撞判斷系統(tǒng)不斷地根據(jù)測出的兩車之間的距離、本身的車速、相對車速等有關信息，通過數(shù)據(jù)處理求出安全距離，并與雷達測出的實際距離相比較。如實測距離小于安全距離時，就發(fā)出報警信息，如駕駛員仍未采取措施，且安全距離小于極限安全距離時，系統(tǒng)通過執(zhí)行機構對汽車的常規(guī)制動系統(tǒng)起作用，使汽車減速，當距離超

32、過極限距離時，制動機構又恢復正常。4. 顯示與娛樂系統(tǒng)技術研究顯示與娛樂系統(tǒng)包括底視顯示系統(tǒng)、頂視顯示系統(tǒng)和控制中心顯示系統(tǒng)。底視顯示系統(tǒng)顯示汽車行駛速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機狀態(tài)、車門狀態(tài) (鎖死/ 微開)、燃油狀態(tài)，還監(jiān)控轉(zhuǎn)向盤上用來選擇合適娛樂工作模式的各按鈕狀態(tài)，頂視顯示系統(tǒng)安裝于汽車擋風玻璃上，可以為駕駛員傳遞路況信息、衛(wèi)星導航信息，控制中心顯示系統(tǒng)的液晶顯示觸摸屏能夠為駕駛員提供各種信息界面顯示，如電話、溫度控制、電視、車輛狀態(tài)信息、車載移動辦公、導航、網(wǎng)站瀏覽、娛樂等。 乘客通過連接在座椅上的通訊接口，也能享受這些功能。2014年1月，谷歌宣布成立了“開放汽車聯(lián)盟”（Open Au

33、tomotive Alliance）。該聯(lián)盟由技術和汽車公司組成，包括通用、本田、奧迪、現(xiàn)代汽車公司以及芯片制造商英偉達，旨在對谷歌最受歡迎的移動操作系統(tǒng)進行改造，將它應用到汽車中。這些技術公司有機會將它們的產(chǎn)品植入數(shù)億倆汽車中。與此同時，汽車制造商也有機會更新其車輛中的軟件，從而打造最先進的娛樂信息系統(tǒng)。在Linux基礎上改造而成的Android，要優(yōu)于其他軟件，因為它在移動設備行業(yè)中占有主導地位。亞洲、歐洲和美國的電子設備和電腦供應商，往往會首選Android來測試它們的新零部件。對于汽車制造商來說，使用Android可以讓它們接觸到更新更好的技術，并降低設備測試的成本。應用程序開發(fā)商也傾

34、向于為Android開發(fā)應用程序。Google公司于2007年11月發(fā)布Android操作系統(tǒng)，是一款建立在Linux系統(tǒng)的手機操作系統(tǒng)平臺。它是首個專門為移動終端打造的真正意義上的開源且系統(tǒng)完整的移動平臺，而且不存在不同設備上的兼容性問題。有利于開發(fā)人員理解平臺框架，降低移動終端設備的價格，同時也便于軟件的開發(fā)、維護和升級。4. 信息融合技術信息融合（Informati on Fusion）又稱數(shù)據(jù)融合（Data Fusion )，是從軍事C3I（Command，Control and Communicati on In tegration) 系統(tǒng)中提出的。它與信號處理、計算機技術、概率統(tǒng)計

35、、圖像處理、人工智能和自動控制等學科密切相關，是一門新發(fā)展起來的多學科交叉的前沿學科。信息融合技術，即利用計算機技術對按時序獲取的若干傳感器的觀測信息在一定準則下加以自動分析、綜合，以完成需要的決策和估計任務而進行的信息處理過程。近二十年來，人們提出了多種信息融合模型，其共同點或中心思想是在信息融合過程中進行多級處理。（1）從信息融合的角度分析智能車系統(tǒng)智能車系統(tǒng)是一個典型的信息融合系統(tǒng)，其技術的內(nèi)涵、實現(xiàn)的結(jié)構層次與信息融合系統(tǒng)有諸多的相似之處：智能汽車的攝像機，微波雷達及GPS裝置，但同樣要識別出目標（障礙物）的方位、機動特性，并且要對目標狀態(tài)進行盡量準確的預測預報。另一方面，雷達的性能直

36、接影響作戰(zhàn)，而智能車的攝像機、微波雷達及GPS裝置也直接影響決策。車載決策系統(tǒng)，需要進行態(tài)勢分析、威脅估計、行動策略的確定等。對這方面的技術要求，智能車系統(tǒng)要超過戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)，因為戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)是有人參與的，真正智能的決策是由人類智能完成的，而智能車最終要達到無人駕駛，所以它要集中更多的智能處理技術和實現(xiàn)方法。智能車的無線通訊收發(fā)裝置，完成決策命令下達的功能。（2）建立基于信息融合的智能車系統(tǒng)模型多傳感器信息融合技術充分利用多個傳感器資源，通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個傳感器在時間和空間上的冗余或互補信息依據(jù)某種準則進行組合，以獲取被觀測對象的一致性解釋或描述。在信息融合系

37、統(tǒng)中包括四個處理階段：觀測、定向、決策和行動。（3）信息融合模型研究信息融合是一種數(shù)據(jù)綜合和處理技術，是許多傳統(tǒng)學科和新技術的集成和應用，如通訊、模式識別、決策論、不確定性理論、信號處理、估計理論、最優(yōu)化技術、計算機科學、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡等。 近年來，不少學者又將遺傳算法、小波分析技術、虛擬技術引入到信息融合。數(shù)據(jù)層融合，直接對數(shù)據(jù)源操作，如加權平均、神經(jīng)元網(wǎng)絡等。主要是通過圖像處理和識別以及多傳感器集成等技術，得到環(huán)境中汽車、人和其他障礙物的位置（得到速度、加速度則更好）預測下一步 （或下幾步）其位置的變化，從而為決策的形成奠定基礎。特征層的融合，利用對象的統(tǒng)計特性和概率模型進行操作，如卡爾曼濾波、貝葉斯估計、多貝葉斯估計、統(tǒng)計決策理論等。主要是根據(jù)環(huán)境中形勢與已有的知識進行關聯(lián)，識別現(xiàn)在環(huán)境中形勢的特征。決策層的融合，主要是根據(jù)各種特征的關聯(lián)概率，以及該策略的成功概率、風險程度、能量消耗等綜合因素，采用基于規(guī)則推理的方法（如模糊推理、證據(jù)推理、產(chǎn)生式規(guī)則等)，最后形成一個決策。4. 高速總線系統(tǒng)隨著智能汽車技術的不斷進步，車載應用日益復雜和多樣化，如碰撞警告、舒適度控制、信息娛樂系統(tǒng)以及輔助駕駛功能等，新增加的服務使車載網(wǎng)絡內(nèi)部以及車載網(wǎng)絡之間保持連接所需要的帶寬也日益增長。現(xiàn)有的汽車通訊技術已不能滿足智能汽車對高速率和高