智能交通系統(tǒng)概論第3章先進出行者信息系統(tǒng)1.基本概念2.發(fā)展現(xiàn)狀3.系統(tǒng)組成4.技術(shù)介紹5.案例介紹6.展望與挑戰(zhàn)第1節(jié)基本概念先進的出行者信息系統(tǒng)（AdvancedTravelerInformationSystem,ATIS）的主要功能是通過對交通信息進行采集、傳輸、處理和發(fā)布，讓出行者從出行前、出行中直至到達目的地的整個過程中，隨時掌握交通動態(tài)，及時調(diào)整、優(yōu)化出行計劃，減少不必要的交通延誤和擁堵。ATIS主要提供四種服務(wù)：路徑導航服務(wù)、交通流誘導服務(wù)、停車信息誘導服務(wù)和個性化信息服務(wù)。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀70年代以來，歐美、日本等發(fā)達國家在尋求緩解交通擁擠的研究中，出現(xiàn)了以個體出行者為服務(wù)對象的綜合交通信息服務(wù)系統(tǒng)?？傮w上來說，針對個體出行者的綜合交通信息服務(wù)系統(tǒng)發(fā)展可分為兩個階段，第一階段稱為出行者信息系統(tǒng)（TIS），第二階段稱為先進的出行者信息系統(tǒng)（ATIS）。發(fā)達國家對ATIS的研究比較早，目前已經(jīng)有了多種效果較好的系統(tǒng)。比如，歐洲的單元無線通訊系統(tǒng)（SOCRATES）可為搭載該系統(tǒng)的車輛提供詳細的交通狀況信息，可將旅行時間和緊急事態(tài)等信息及時通知出行者和交通控制中心。此外Traffic-Master系統(tǒng)是以倫敦為中心，利用現(xiàn)有的尋呼網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，由收集高速公路交通狀況的傳感器、整理并發(fā)送信息的控制中心以及車載終端裝置組成。該系統(tǒng)可以測出車速，也可以接受面向特定個人的信息、數(shù)據(jù)錄入等。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀美國是ATIS領(lǐng)域的先行者之一，各個城市和州都致力于推進智能交通和出行者信息系統(tǒng)的發(fā)展。洛杉磯的Go511系統(tǒng)和紐約的511NY系統(tǒng)提供實時交通信息和導航服務(wù)。日本在先進交通管理系統(tǒng)方面處于領(lǐng)先地位。東京、大阪和名古屋等城市擁有高度智能化的交通控制系統(tǒng)，為出行者提供準確的交通信息和導航服務(wù)。日本的道路交通信息服務(wù)系統(tǒng)（VehicleInformationCommunicationSystem，VICS）可以進行信息的收集、處理、提供和利用。中國人口眾多，同樣面臨較多的交通擁堵問題，以北京、上海、廣州和深圳為代表的大城市都在推進智能交通系統(tǒng)及其子系統(tǒng)ATIS的應用，交通管理部門聯(lián)合實力雄厚的高精電子地圖公司開發(fā)交通信息服務(wù)平臺，提供實時交通信息和導航服務(wù)，如百度地圖、高德地圖等。第3節(jié)系統(tǒng)組成ATIS由四部分組成：信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)。使用者可提供信息種類可提供的信息出行者交通狀態(tài)信息道路通暢性、擁堵規(guī)律等道路狀況信息路面狀況、繞行路線等沿途服務(wù)信息停車場、收費站、服務(wù)器等目的地信息服務(wù)設(shè)施分布、停車場等公共交通信息公交、地鐵換乘信息等正常交通狀況信息行駛速度、臨時道路養(yǎng)護等異常交通狀況信息突發(fā)事件、特殊運行限制等其它信息天氣狀況、實時停車等管理者路面狀況信息路面破損或潮濕、積雪等道路災害信息雨、雪、洪水等災害路網(wǎng)交通狀況信息交通流量、密度、車輛速度等突發(fā)事件信息交通事故地點等交通基礎(chǔ)設(shè)施管理信息道路、橋梁的運營養(yǎng)護等1.信息采集系統(tǒng)

信息是ATIS有效運作的核心。信息采集系統(tǒng)是各種信息采集設(shè)備、采集渠道的統(tǒng)稱，它從各種渠道獲取信息，并將信息上傳給信息處理中心。第3節(jié)系統(tǒng)組成2.信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)是信息的存儲、處理、管制中心，它是信息的中轉(zhuǎn)站，將原始信息處理轉(zhuǎn)化為使用者能直接接收的信息。構(gòu)建信息處理系統(tǒng)一個重要的要求是建立一個開放系統(tǒng)，將它設(shè)計成在分布式客戶服務(wù)器計算環(huán)境中的服務(wù)器。這種選擇提供了可良好發(fā)展的操作平臺、軟件、簡便網(wǎng)絡(luò)以及已建立的標準接口，以增強其適應將來擴展的靈活性。

其常用的方法與技術(shù)有：數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)整合和管理、數(shù)據(jù)分析和挖掘、實時交通信息生成、預測和優(yōu)化、用戶界面和服務(wù)、數(shù)據(jù)共享和開放接口。第3節(jié)系統(tǒng)組成3.信息發(fā)布系統(tǒng)信息發(fā)布系統(tǒng)包括各種發(fā)布渠道、媒體和技術(shù)。信息經(jīng)處理系統(tǒng)后到達發(fā)布系統(tǒng)，由此將交通狀況相關(guān)信息發(fā)布給出行者、信息服務(wù)提供商等信息使用者。信息發(fā)布系統(tǒng)包括標志牌、可變信息板、可變限速標志、網(wǎng)頁、商業(yè)電臺廣播、HAR（公路資訊廣播）、電視、導航系統(tǒng)、電話等方式。信息發(fā)布系統(tǒng)通過上述方式，將處理和分析得到的交通信息傳達給用戶，以幫助他們做出明智的出行決策。第3節(jié)系統(tǒng)組成4.信息傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)包括各種信息傳輸介質(zhì)，連接著上述三個系統(tǒng)，貫穿于信息流動的全過程。從信息的流向來看，它一般包括單向傳輸和交互式傳輸兩種方式。單向傳輸是指信息發(fā)布系統(tǒng)信息單向發(fā)布給信息使用者，如可變信息板、HAR等。交互式傳輸是指信息在使用者與發(fā)布系統(tǒng)之間進行交互傳輸，以完成信息的請求與反饋操作，如手機導航等。

信息傳輸系統(tǒng)常用的方法技術(shù)有：數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、無線通信技術(shù)、云計算和大數(shù)據(jù)平臺、API和Web服務(wù)、數(shù)據(jù)加密和安全傳輸、設(shè)備和傳感器連接、數(shù)據(jù)存儲和備份、實時通信和通知。第4節(jié)技術(shù)介紹交通流誘導系統(tǒng)是該技術(shù)的具體應用。它由交通流信息采集、車輛定位、路線引導和行車路線優(yōu)化四部分組成。交通流誘導系統(tǒng)要求交通流信息采集的交通信息具有準確性和及時性。交通流誘導信息包括道路路況信息、天氣信息、交通運輸實時狀況信息等。交通運輸實時狀況信息主要指交通特性、交通事件和擁擠程度信息，主要有交通流量、車道占有率、車輛行駛速度、車輛行程時間等。電視監(jiān)視系統(tǒng)和人工檢測可以提供交通事件與交通擁擠程度；而交通流量、平均車速、車輛的行程時間則需要通過檢測器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的算法計算才能得到。第4節(jié)技術(shù)介紹交通流信息采集可以和智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集通過復用技術(shù)實現(xiàn)共享,它們屬于交通信息中心。交通信息中心為整個系統(tǒng)控制的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和接口功能。包括對道路交通運輸數(shù)據(jù)和社會公眾信息的采集、加工、處理和提供，以及當中涉及的交通流狀態(tài)估計、計算旅行時間等算法的實現(xiàn)。第4節(jié)技術(shù)介紹行車路線優(yōu)化是交通流誘導系統(tǒng)的重要組成部分，其依據(jù)車輛定位子系統(tǒng)所確定的車輛在路網(wǎng)中的位置和出行者輸入的目的地，并結(jié)合交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的路網(wǎng)交通信息，通過一定的計算，為出行者提供一條能夠避免交通擁擠且可以和高效率到達目的地的行車路線。通過傳輸系統(tǒng)在車載信息系統(tǒng)的終端給出車輛行駛前方道路的路況，指示出最優(yōu)行駛路線。第5節(jié)案例介紹1.依魯光電交通誘導系統(tǒng)由依魯光電研發(fā)的智能交通誘導系統(tǒng)，通過微波、地磁、視頻、線圈等多種方式采集交通流量數(shù)據(jù)，以GIS地圖為載體，對多種交通數(shù)據(jù)分析融合，通過分析模型預測未來時段的交通狀況，交通狀況可在電子地圖和交通誘導屏上實時發(fā)布顯示。該系統(tǒng)包含三個子系統(tǒng)：交通流信息采集子系統(tǒng)、交通信息分析子系統(tǒng)、智能交通誘導發(fā)布子系統(tǒng)。第5節(jié)案例介紹

交通流信息采集子系統(tǒng)依據(jù)不同路段的實地情況，有選擇地與車輛檢測器采集（包括視頻、線圈、微波、地磁等不同原理的檢測器）、GPS位置定位采集以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集等采集方式進行擴展，并且將采集到的車流量信息通過以太網(wǎng)、光纖等反饋到后臺控制中心系統(tǒng)進行處理。交通流信息采集子系統(tǒng)地信息采集方法有許多種，包括地磁車輛檢測器、視頻交通流采集、浮動車交通流采集。第5節(jié)案例介紹

交通流信息分析子系統(tǒng)可以進行交通流量采集，交通事件檢測，交通信息統(tǒng)計、處理、分析，流量信息存儲，采集設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)視與控制。通過各類檢測器可以對交通流進行采集、保存、分析，發(fā)生交通異常時，可以快速自動報警，并且可以以可視化的方式顯示車輛方向、速度、類型等信息，并且還有著速度快、誤差小的特點。第5節(jié)案例介紹智能交通誘導發(fā)布子系統(tǒng)將車流數(shù)據(jù)、違章信息等數(shù)據(jù)融合處理，通過交通誘導屏、網(wǎng)站、廣播、微博、微信公眾號等多種途徑為出行者提供全面的路況信息，提示最佳出行路線，提高駕駛員出行效率，進而協(xié)助交管部門有效地提高交通通行能力、改善交通運行環(huán)境。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)發(fā)布交通信息、屏屬性控制、顯示誘導信息、系統(tǒng)管理、日志管理和用戶管理等功能。該交通誘導系統(tǒng)目前已經(jīng)在多地投入使用，包括山東省臨沂市和青島市等地，有效地緩解了當?shù)氐慕煌〒矶聠栴}，方便了廣大市民和出行用戶。第5節(jié)案例介紹2.高德地圖高德地圖作為一款功能豐富的地圖應用軟件，為用戶提供準確、實時的地理信息、導航和出行服務(wù)。它通過實時交通信息、路線規(guī)劃與導航、公共交通查詢、周邊搜索與推薦、室內(nèi)地圖、交通出行服務(wù)等功能，幫助用戶更便捷、高效地進行出門旅行。高德地圖提供實時的交通情況，包括道路擁堵、事故、施工等信息。用戶可以通過地圖界面查看路況狀況，并選擇避開擁堵路段以節(jié)省時間。此外高德地圖還可以根據(jù)實時交通情況為用戶規(guī)劃各種出行方式及其最佳的路線。導航功能提供語音引導和路口放大圖等功能，幫助用戶準確、安全地到達目的地。用戶可以使用高德地圖搜索周邊的商家、餐廳、酒店、銀行等場所，并查看詳細信息，如地址、營業(yè)時間、評價等。第5節(jié)案例介紹除了室外地圖，高德地圖還提供一些主要商場、機場、地鐵站等場所的室內(nèi)地圖。用戶可以在室內(nèi)地圖上查找店鋪、樓層導航等，方便用戶在復雜的室內(nèi)環(huán)境中找到目的地。高德地圖還提供一系列智能出行服務(wù)，如實時公交到站提醒、停車場導航和停車位查詢、摩拜共享單車租賃等。這些服務(wù)為用戶提供了更便捷的出行體驗。高德地圖不斷更新地圖數(shù)據(jù)，以確保準確性和實時性。同時，用戶也可以通過反饋功能向高德地圖提交路況變化、道路修建等信息，幫助改善地圖的準確性和完整性。 高德地圖針對不同出行方式的用戶，會提供不同的導航建議，充分考慮用戶的需求。此外，高德公司在2011年啟動了高德米級高精度地圖采集項目，2014年獲得了亞太區(qū)首個自動駕駛級別高精度地圖商業(yè)級訂單，2015年啟動了厘米級高精度采集項目。第5節(jié)案例介紹高德公司在高德數(shù)據(jù)中心展示了兩輛高精度地圖采集車。其中一輛車搭載6臺CCD相機，環(huán)形分布5個，頂部一個，每個攝像機像素500萬，總像素3000萬，采集數(shù)據(jù)精度約50CM。另外，車輛后備箱內(nèi)放置工況機，主要是為了存儲和處理拍攝回的相關(guān)道路數(shù)據(jù)用。在工作過程中，4個CCD相機和2個激光掃描儀相互補充，CCD主要負責拍攝標識標牌等道路屬性，激光掃描儀主要拍攝邊緣線，車道線等道路信息。另外，CCD主要拍平面，激光掃描儀主要掃三維，當線和面疊加時，就可以形成三維模型。高德地圖在未來的發(fā)展中將繼續(xù)致力于提供更智能、個性化的地圖和出行服務(wù)。其發(fā)展方向與趨勢有以下幾點：智能導航與交通優(yōu)化、無人駕駛和自動駕駛技術(shù)、全球覆蓋與國際市場拓展、個性化服務(wù)與智能推薦、交通大數(shù)據(jù)應用、生態(tài)合作與開放平臺。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)隨著信息技術(shù)的不斷升級換代，ATIS必將隨著發(fā)展和更新，其未來的發(fā)展趨勢大致有四個方向：1.智能化與自動化：未來，ATIS將更加智能化和自動化。通過引入人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，ATIS可以實現(xiàn)更精確、實時的交通監(jiān)控、預測和優(yōu)化。同時，智能交通設(shè)備、車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間的互聯(lián)互通也將實現(xiàn)更高程度的自動化。2.實時交通信息與服務(wù)：隨著交通數(shù)據(jù)的不斷積累和精準化，ATIS將為用戶提供更準確、實時的交通信息和服務(wù)。無論是路況信息、導航建議還是出行安全提示，ATIS都將通過智能算法和個性化推薦來滿足用戶的需求。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)3.多模式出行集成：未來的ATIS將以多模式出行為特征，將不同的交通方式（如公共交通、騎行、步行、私家車等）進行集成和協(xié)調(diào)。通過整合各種模式的交通信息和服務(wù)，ATIS可以提供更便捷、高效的出行規(guī)劃和推薦，優(yōu)化交通系統(tǒng)的整體效能。4.可持續(xù)交通發(fā)展：隨著對環(huán)境保護和可持續(xù)交通的關(guān)注增加，ATIS也將促進可持續(xù)交通發(fā)展。通過提供有關(guān)公共交通、電動車輛和共享出行等方面的信息和服務(wù)，ATIS可以鼓勵人們改變出行方式，減少對環(huán)境的負面影響。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)ATIS的發(fā)展在智能交通系統(tǒng)發(fā)展過程中必然會面臨眾多新的挑戰(zhàn)，主要有四點：1.數(shù)據(jù)隱私與安全隨著ATIS應用中產(chǎn)生的大量用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)隱私和安全問題成為一個重要挑戰(zhàn)。確保用戶數(shù)據(jù)的安全存儲和合法使用，同時保護用戶的隱私權(quán)成為ATIS發(fā)展中不可忽視的問題。2.技術(shù)標準與互操作性ATIS需要面對不同地區(qū)、不同設(shè)備和不同數(shù)據(jù)來源的技術(shù)標準和互操作性問題。建立統(tǒng)一的技術(shù)標準和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，以實現(xiàn)多個系統(tǒng)之間的無縫連接和信息交流，是ATIS發(fā)展的挑戰(zhàn)之一。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)3.用戶接受度與使用習慣引入新技術(shù)和服務(wù)需要用戶的接受和適應。ATIS在推廣過程中需要考慮用戶的使用習慣、需求和接受度，提供簡單、易用的界面和功能，增加用戶的滿意度和粘性。4.基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與投資ATIS的發(fā)展需要良好的基礎(chǔ)設(shè)施和投資支持。實施新的技術(shù)和設(shè)備，以及維護現(xiàn)有的交通設(shè)施，都需要大量的資金和資源投入。因此，如何解決ATIS發(fā)展所需的資金和資源問題是一個挑戰(zhàn)。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)總之，ATIS在未來的發(fā)展中將更加智能化、實時化，并以多模式出行和可持續(xù)交通為特征。然而，數(shù)據(jù)隱私與安全、技術(shù)標準與互操作性、用戶接受度與使用習慣，以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與投資等問題都是ATIS發(fā)展中需要克服的挑戰(zhàn)。通過合作、創(chuàng)新和投入，可以推動ATIS行業(yè)的進一步發(fā)展和提升。本章總結(jié)1.先進出行者信息系統(tǒng)（AdvancedTravelerInformationSystem,ATIS）的基本概念。2.ATIS的發(fā)展現(xiàn)狀。3.ATIS的四個子系統(tǒng)：信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)。4.ATIS相關(guān)技術(shù)的具體應用：交通流誘導系統(tǒng)。5.案例介紹：依魯光電交通誘導系統(tǒng)、高德地圖。6.ATIS的展望與挑戰(zhàn)。智能交通系統(tǒng)概論第4章先進的車輛控制系統(tǒng)1.引言2.先進的車輛控制系統(tǒng)3.案例介紹4.挑戰(zhàn)與展望第1節(jié)引言隨著全球?qū)Νh(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度不斷增加，減少車輛的能源消耗已成為當務(wù)之急。雖然傳統(tǒng)的交通管理方式（比如ATMS、ATIS）能夠一定程度上緩解城市交通擁堵帶來的諸多問題，但面臨的挑戰(zhàn)依然很多，因此需要引入創(chuàng)新的技術(shù)和方法研發(fā)新型智能交通系統(tǒng)來應對更多的交通安全和環(huán)保等問題。通過研發(fā)先進的車輛控制系統(tǒng)，能夠進一步提高交通運輸效率，緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過能力，減少交通事故，降低能源消耗，減輕環(huán)境污染。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)一、基本概念先進的車輛控制系統(tǒng)是借助車載設(shè)備及路側(cè)、路表的檢測設(shè)備來檢測周圍行駛環(huán)境的變化，協(xié)助駕駛員進行安全輔助駕駛或自動控制駕駛以達到行車安全和增加道路通行能力目的的系統(tǒng)。

先進的車輛控制系統(tǒng)根據(jù)智能化程度可以分為三個層次：安全輔助駕駛系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、自動公路系統(tǒng)。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)二、系統(tǒng)特點

AVCS不同于過去對汽車行駛安全的被動研究，而是采取主動措施，依靠電子裝備實現(xiàn)汽車智能化，以其自身的智能來感知行駛環(huán)境信息，并加以判斷，必要時系統(tǒng)自動控制車輛行駛，從而排除駕駛員主觀分析、判斷的失誤，達到避免事故發(fā)生的目的。AVCS發(fā)展的最終目標是實現(xiàn)車輛的完全自動駕駛，主要包括兩方面的內(nèi)容，即行駛速度和行駛方向的自動控制。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)二、系統(tǒng)特點AVCS有以下優(yōu)點：1.增加公路的通行能力，減少道路阻塞，縮短行車時間；2.降低事故率，提高行車安全；3.降低行車成本，提高行車效率；4.降低廢氣排放量，減輕環(huán)境污染。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)三、基本功能1.安全預警系統(tǒng)AVCS中的車輛安裝的車載設(shè)備，具有事故規(guī)避功能，包括安裝在車身各部分的探測雷達、紅外雷達、盲點探測器等設(shè)施，由計算機控制，在超車、倒車、更換車道、大霧、雨天等易發(fā)生事故的情況下，隨時以聲、光等形式向駕駛員提供車體周圍必要的信息，以自動或半自動的方式采取措施，從而有效防止事故的發(fā)生。

第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)三、基本功能2.防撞系統(tǒng)縱向防撞系統(tǒng)主要是通過安裝在車輛前后的磁性傳感器和路面上安裝的磁標相互作用或雷達探測器等的探測作用實現(xiàn)的，利用傳感器探測前后潛在的碰撞隱患，為駕駛員提供及時的回避操作指令，并自動控制車輛的加減速控制系統(tǒng)以保持適當安全車距，防止車輛與車輛、車輛與其他障礙物之間的正面和追尾碰撞。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)三、基本功能3.視覺強化系統(tǒng)系統(tǒng)要求有車載式檢測設(shè)備、屏幕顯示設(shè)備及計算機處理設(shè)備，對檢測信息進行處理，并以適當?shù)?、有助于駕駛員理解的方式顯示信息于屏幕上，這有助于增強行駛環(huán)境的可視性，對潛在信息、微弱信息加強視覺可知性，可大大提高汽車駕駛員對路況的觀察及判斷力，使駕駛員更好地遵守交通規(guī)則，從而提高汽車行駛的安全性。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)三、基本功能4.救難信號系統(tǒng)救難信號呼救系統(tǒng)(MaydaySystems)是為了縮短事故響應時間，提高事故處理效率，盡量減少事故損失而研制開發(fā)的AVCS系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。這個系統(tǒng)由GPS定位技術(shù)和GSM通訊技術(shù)及顯示事故的電子地圖等設(shè)備組成。當事故發(fā)生時，碰撞傳感器會自動發(fā)出一個包括由GPS確定的車禍位置的無線電信號，由GSM技術(shù)完成車輛與反應中心的信息傳輸。反應中心的電子地圖可以準確地顯示出信號位置即事故發(fā)生的地點。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)三、基本功能5.自動導航系統(tǒng)導航系統(tǒng)由全球定位系統(tǒng)（GPS）、路側(cè)通訊技術(shù)（GSM）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子地圖、咨詢引導系統(tǒng)組成，通過它尋找最佳行車路線，避開交通擁擠和發(fā)生事故的路段。駕駛員可以將目的地輸入車載電腦，電腦便根據(jù)道路情況、紅綠燈數(shù)、速度限制等條件選出最佳路徑，并顯示在電子地圖上。它不僅使車輛避開擁擠阻塞的路線，還可以幫助疏散車輛，減輕駕駛?cè)藛T心理負擔，提供安全、舒適的行車環(huán)境。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)三、基本功能6.環(huán)保系統(tǒng)在智能汽車中，還有智能環(huán)保系統(tǒng)，由電腦檢測控制燃油、排放等情況，以取得最佳排放效果。除此之外，目前各國還在大力發(fā)展研制太陽能、天然氣、氫氣等各種無污染的新能源汽車。另外，還研究開發(fā)低噪聲汽車以減少噪聲污染。智能汽車環(huán)保系統(tǒng)的研制與開發(fā)，是AVCS研究開發(fā)的重要領(lǐng)域，可以減少排放及噪聲污染，提高汽車的運行效率。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)一個完整的AVCS是由智能車、智能車和輔助專用道路之間的通信系統(tǒng)以及智能車與智能車之間的通信系統(tǒng)所組成。其智能控制主要是通過利用智能車的智能來處理所提供的道路交通信息而實現(xiàn)。從本質(zhì)上講AVCS就是由專用車道及智能汽車有機結(jié)合而形成的一個完整的運行系統(tǒng)。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)1.決策和控制技術(shù)此項技術(shù)利用車載微型計算機作為決策和控制中心，對收集來的車況、路況、環(huán)境等各類信息加以綜合利用分析處理，以便做出最佳控制實施方案，并自動控制車上各個系統(tǒng)。在橫向控制方面，轉(zhuǎn)向控制通過電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPAS）實現(xiàn)，該系統(tǒng)利用電動機輔助驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，確保車輛能夠準確響應轉(zhuǎn)向指令。車輛姿態(tài)穩(wěn)定控制則通過傳感器監(jiān)測車輛姿態(tài)和運動，應用控制算法來調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從而保持車輛的穩(wěn)定姿態(tài)，提供更好的操控性和安全性。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)1.決策和控制技術(shù)縱向控制方面，AVCS實現(xiàn)車輛的精確加速度控制和制動控制。加速度控制依賴于控制發(fā)動機的功率輸出和調(diào)節(jié)制動系統(tǒng)，以滿足車輛的加速度需求。制動控制通過電子制動系統(tǒng)實現(xiàn)，能夠精確控制制動器的壓力和力度，提供安全和可靠的制動性能。傳感器監(jiān)測車輛的速度和加速度，并根據(jù)所需的加速度控制算法調(diào)整發(fā)動機輸出和制動壓力，以實現(xiàn)所需的加速度和制動控制。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)1.決策和控制技術(shù)在控制理論和算法方面，AVCS應用了多種方法。PID控制器是一種常用的控制算法，基于車輛動態(tài)特性和傳感器反饋信息，通過調(diào)節(jié)執(zhí)行器輸出實現(xiàn)車輛的精確控制。模型預測控制（MPC）利用車輛動力學模型預測未來狀態(tài)，并在每個時間步驟上進行優(yōu)化，確定最佳控制輸入。模糊控制基于模糊邏輯處理模糊信息和不確定性，通過定義模糊規(guī)則和模糊集合實現(xiàn)車輛控制的柔性調(diào)節(jié)。最優(yōu)控制方法通過優(yōu)化目標函數(shù)確定最佳控制策略，考慮系統(tǒng)的約束條件和性能指標，以實現(xiàn)精確的控制。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)1.決策和控制技術(shù)此外，AVCS中的電機控制是實現(xiàn)車輛動力需求的重要部分，電動汽車和混合動力車輛常使用電機作為動力源，控制電機的轉(zhuǎn)速、扭矩和功率輸出滿足車輛的動力需求。不同類型的電機，如直流電機、交流電機和無刷直流電機，通過調(diào)整電機的相電流和電壓，或使用特定的控制算法和調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)精確的電機控制。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)2.行駛狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)此項技術(shù)的應用，可以監(jiān)測汽車的行駛狀態(tài)及工作狀態(tài)，如輪胎壓力、軸速、軸溫等，還可檢測出駕駛員的狀況等，為決策提供必要的參數(shù)。3.信息顯示技術(shù)和通信技術(shù)利用LED，LCD或CRT等顯示設(shè)備，作為文字、圖形顯示和狀態(tài)指示，提供完善的信息給駕駛員。通信技術(shù)主要是利用無線電頻道的規(guī)劃與分配，配給調(diào)頻技術(shù)，準確無誤地傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像等信息。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)四、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)4.環(huán)境監(jiān)測技術(shù)環(huán)境因素對汽車行駛產(chǎn)生的影響很大，近10％的交通事故與環(huán)境因素有關(guān)，因此，利用有關(guān)的境監(jiān)測技術(shù)，可以隨時檢測出溫度、風力、濕度等天氣狀況，廢氣排放等環(huán)境污染等情況。5.路況檢測技術(shù)路況檢測主要應用于AVCS專用車道上，包括同軸電纜、磁性標記等。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)1.車道保持輔助系統(tǒng)車道保持輔助系統(tǒng)(LaneKeepingAssist,LKA)屬于智能駕駛輔助系統(tǒng)中的一種,它可以在車道偏離預警系統(tǒng)(LDWS)的基礎(chǔ)上對剎車的控制協(xié)調(diào)裝置進行控制。該功能可以通過前置攝像頭來識別車道線，并自動調(diào)整車輛的轉(zhuǎn)向，使車輛始終保持在正確的車道中行駛。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)如果車輛接近識別到的標記線并可能脫離行駛車道，那么會通過方向盤的振動，或者是聲音來提請駕駛員注意，并輕微轉(zhuǎn)動方向盤修正行駛方向，使車輛處于正確的車道上，若方向盤長時間檢測到無人主動干預，則發(fā)出報警，用來提醒駕駛?cè)藛T。如果車道保持輔助系統(tǒng)識別到本車道兩側(cè)的標記線，那么系統(tǒng)處于待命狀態(tài)。這通過組合儀表盤中的綠色指示燈顯示。當系統(tǒng)處于待命狀態(tài)下，如果在越過標記線前打了轉(zhuǎn)向燈，警告信號就會被屏蔽，認定駕駛員為有意識的換道。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)2.自適應巡航控制系統(tǒng)自適應巡航控制系統(tǒng)(AdaptiveCruiseControl,ACC)是一種智能化的自動控制系統(tǒng)，在車輛行駛過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達）持續(xù)掃描車輛前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號。當與前車之間的距離過小時，ACC控制單元可以通過與制動防抱死系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，使車輪適當制動，并使發(fā)動機的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)3.交通擁堵輔助系統(tǒng)交通擁堵輔助系統(tǒng)(TrafficJamAssist,TJA)主要針對車速較低時（一般是0-60km/h），為駕駛員同時提供橫向和縱向的輔助控制功能。當路面上有清晰車道線，且自車前方一定距離內(nèi)沒有參考車輛時，TJA能控制車輛以一定的車速在車道線中間位置行駛。而如果車輛前方有參考車輛時，TJA能控制車輛按照前車的行駛軌跡行駛，并主動控制自車的加減速，控制車輛和前車保持一定的時距。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)4.自動變道輔助系統(tǒng)自動變道輔助系統(tǒng)(AutoLaneChange,ALC)是汽車基于車道居中保持輔助擴展輔助駕駛功能，在通暢的封閉高速公路上，當汽車的車速大于預先設(shè)置的時速并開啟變道輔助系統(tǒng)后，只要駕駛員撥動轉(zhuǎn)向燈撥桿，那么自動變道輔助系統(tǒng)就會對周圍的行車環(huán)境進行判斷，然后輔助駕駛員將車輛開往相鄰車道內(nèi)。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)5.駕駛員疲勞預警系統(tǒng)駕駛員疲勞預警系統(tǒng)(DriverFatigueMonitorSystem,DFM)主要是通過攝像頭獲取的圖像，通過視覺跟蹤、目標檢測、動作識別等技術(shù)對駕駛員的駕駛行為及生理狀態(tài)進行檢測，當駕駛員發(fā)生疲勞、分心、打電話、抽煙等危險情況時在系統(tǒng)設(shè)定時間內(nèi)報警以避免事故發(fā)生。DFM系統(tǒng)能有效規(guī)范駕駛員的駕駛行為，大大降低交通事故發(fā)生的幾率。第2節(jié)先進的車輛控制系統(tǒng)五、基礎(chǔ)輔助駕駛系統(tǒng)6.離手檢測系統(tǒng)離手檢測系統(tǒng)(HandsOffDetection,HOD)是駕駛員在行車過程時，通過有效檢測方式來判斷駕駛員是否手握住方向盤，起到保障行車安全的功能。實現(xiàn)HOD的方法有很多，例如紅外檢測、超聲波檢測，甚至是攝像頭的圖像識別等，目前的主流方案是采用檢測電容的方式來實現(xiàn)，只需測量方向盤與車身或座駕電氣接地之間的電容，經(jīng)過算法處理后即可識別當前駕駛員的離手狀態(tài)，當檢測到雙手離開方向盤超過一定時間后通過震動或聲音提示報警來提醒駕駛員。第3節(jié)案例介紹一、自動領(lǐng)航輔助NOA作為通往高階智能駕駛的雛形，領(lǐng)航輔助的功能總結(jié)為駕駛員開啟該功能后，在有高精地圖或者ADAS地圖覆蓋區(qū)域，系統(tǒng)可以讓車輛在道路中實現(xiàn)車道保持，并根據(jù)導航預設(shè)線路、實際道路限速、車流狀況等自動調(diào)節(jié)車輛速度，并完成自主變道，輔助人工駕駛到達目的地。根據(jù)使用場景可以將其分為：1.0環(huán)路和高速封閉道路的領(lǐng)航輔助，這是當前各家公司推出的主流的領(lǐng)航輔助，可以實現(xiàn)在半封閉道路、無紅綠燈的高架或者高速路段的領(lǐng)航輔助駕駛，能夠進出匝道，并在多條環(huán)路或者高速道路之間切換。第3節(jié)案例介紹一、自動領(lǐng)航輔助NOA2.0城市復雜道路的領(lǐng)航輔助，目前以小鵬，極狐，長城為先鋒的企業(yè)率先將領(lǐng)航輔助推進到城市道路，蔚來以及理想等都在2023年左右計劃推出。城市道路情況復雜很多，首先是交通環(huán)境復雜，給車輛感知系統(tǒng)帶來難題，其次道路及交通參與者種類繁多，給結(jié)合其他道路交通參與者情況下的路徑規(guī)劃增加了難度，最后，在復雜路況下頻繁的加減速給車輛的運動安全以及舒適控制帶來挑戰(zhàn)。第3節(jié)案例介紹一、自動領(lǐng)航輔助NOA3.0點對點領(lǐng)航輔助，當前在售車輛的高速領(lǐng)航輔助的瓶頸是強依賴高精地圖，實際道路的變化會很容易影響系統(tǒng)的正常運行，從而引發(fā)事故。而點到點的領(lǐng)航輔助會是領(lǐng)航功能的終點，它是泊出車位，城市領(lǐng)航，高速領(lǐng)航，泊入車位的功能集合，即實現(xiàn)“行泊一體”。第3節(jié)案例介紹二、特斯拉汽車1.路徑以及運動規(guī)劃算法將算法植入終端，終端通過調(diào)用車身多種傳感器感知周圍環(huán)境，并利用感知算法進行解析，從而實現(xiàn)發(fā)雜環(huán)境下的路徑規(guī)劃和運動規(guī)劃，確保行車安全流暢。2.環(huán)境感知算法OccupancyNetwork算法，即可活動空間探測，該算法使得通用障礙物檢測具備良好的泛化能力；Lane&Objects車道以及物體檢測算法，即通過算法提取交通中豐富的信息語義層來識別物體及其運動信息。第3節(jié)案例介紹二、特斯拉汽車3.訓練算法設(shè)施以及軟件建立超算中心來支持數(shù)據(jù)處理和存儲，對大量復雜數(shù)據(jù)和算法進行訓練，并搭建訓練人工智能算法的框架、開發(fā)出相應軟件以其實現(xiàn)自主推理。4.數(shù)據(jù)標注，采集和虛擬實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的自動標注，以幫助訓練環(huán)境感知算法識別特定場景或者物體，極大減小了人力消耗；此外，還要通過搭建虛擬場景和測試軟件模擬來獲取真實場景環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)引擎的數(shù)據(jù)流閉環(huán)，從而自動更正標簽，提高訓練準確率和效率。第3節(jié)案例介紹三、華為智能汽車2023年4月，華為發(fā)布的智能汽車解決方案ADS2.0有四大特性，分別是：功能安全領(lǐng)先一代、高速更放心、城市更舒心、有圖無圖都能開、可見即可泊的智能泊車系統(tǒng)。華為定義的功能安全代際包含了主被動安全。第一代指的是安全氣囊與安全帶；第二代指的是毫米波、視覺與激光雷達探測在內(nèi)的主動安全功能。ADS2.0在安全性上已經(jīng)進入了第三代，即在第二代基礎(chǔ)上增加了GOD(GeneralObstacleDetection)網(wǎng)絡(luò)，這是一種視覺與激光前融合的占據(jù)格柵網(wǎng)絡(luò)，當系統(tǒng)遇到異形障礙時，系統(tǒng)具備出色的應對能力。第3節(jié)案例介紹三、華為智能汽車考慮到高精地圖有價格昂貴，更新慢，受制于安全監(jiān)管等缺點，無法滿足智能駕駛的迭代需求。ADS2.0將減少對高精地圖的依賴，更加注重單車的感知能力，加入了道路拓撲推理網(wǎng)絡(luò)，即通過輸入電子導航信息與動態(tài)交通流、靜態(tài)占用信息，自主推理道路結(jié)構(gòu)，提高了汽車在無高精地圖條件下的行駛能力。第3節(jié)案例介紹四、小鵬汽車小鵬汽車XNGP(NavigationGuidedPilot)在第一代XPilot系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了城市路況下的全程智能輔助駕駛功能，以及高速NGP和VPA記憶泊車的增強版功能。值得關(guān)注的是VPA(ValetParkingAssist)停車場記憶泊車技術(shù)。車輛在進入停車場的開始，駕駛員就可以完全解放雙手，由汽車自主去找到停車位，然后泊車入庫。此功能在離停車位1公里左右的范圍內(nèi)就可以開啟，車主可以自主選擇從何處開始記憶泊車路線，在人工操作一次停車后，系統(tǒng)會自動保存并學習優(yōu)化本次停車路線和動作，下一次自主重復此行為，但車主仍需全程在車上，并隨時接管。目前，停車場記憶泊車主要應用于住宅停車場、商場停車場和辦公停車場。第4節(jié)挑戰(zhàn)與展望一、難題挑戰(zhàn)對于AVCS，盡管其在安全性