任務(wù)一新能源汽車1.1新能源汽車概述1.1.1新能源汽車的定義采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源的汽車,稱為新能源汽車。由于新能源汽車采用了非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置),且綜合了動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù),因而是技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的一類汽車。1.1.2新能源汽車的分類下一頁返回任務(wù)一新能源汽車新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動機(jī)之外所有其他能源汽車,包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機(jī)汽車和太陽能汽車等。1.純電動汽車(BladeElectricVehicles,BEV)它是一種采用單一蓄電池作為儲能動力源的汽車,即利用蓄電池作為儲能動力源,通過電池向電動機(jī)提供電能,驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而推動汽車行駛。2.混合動力汽車(HybridElectricVehicle,HEV)它是指驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運(yùn)轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系聯(lián)合組成的車輛,車輛的行駛功率依據(jù)實際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系單獨或多個驅(qū)動系共同提供。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車因各個組成部件、布置方式和控制策略的不同,混合動力汽車有多種形式。3.燃料電池電動汽車(FuelCellElectricVehicle,FCEV)它是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下,在燃料電池中經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。燃料電池電動汽車實質(zhì)上是純電動汽車的一種,主要區(qū)別在于動力電池的工作原理不同。一般來說,燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電化學(xué)反應(yīng)所需的還原劑一般采用氫氣,氧化劑則采用氧氣,因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料,氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車4.氫發(fā)動機(jī)汽車(HydrogenEngineCar,HEC)它是以氫發(fā)動機(jī)為動力源的汽車。一般發(fā)動機(jī)使用的燃料是柴油或汽油,氫發(fā)動機(jī)使用的燃料是氣體氫。氫發(fā)動機(jī)汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具,排放出的是純凈水,其具有無污染、零排放、儲量豐富等優(yōu)勢。5.太陽能汽車(SolarCar,SC)它是一種靠太陽能來驅(qū)動的汽車。相比傳統(tǒng)熱機(jī)驅(qū)動的汽車,太陽能汽車也是真正的零排放交通工具。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車正因為其環(huán)保的特點,太陽能汽車被諸多國家所提倡,太陽能汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也日益蓬勃。1.2新能源汽車的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀第一輛電動汽車誕生于1834年,由美國工程師托馬斯·達(dá)文波特發(fā)明。托馬斯將不可充電的干電池裝到了車上。第一輛時速過百(105.8km/h)的電動汽車1899年由比利時的卡米樂·杰納茨(CamilleJenatzy)設(shè)計制造。1.2.1國外新能源汽車的發(fā)展情況1.美國上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車在180年前,美國人托馬斯·達(dá)文波特發(fā)明了第一輛電動汽車并獲專利;20世紀(jì)90年代中期,克林頓政府“新一代汽車伙伴(PNGV)計劃”集中研究電池驅(qū)動的純電動汽車。2002年美國制訂自由汽車(自由燃料)FreedomCAR計劃,布什宣布了替代能源和節(jié)能政策,提出美國要在未來10年之內(nèi)將汽油使用量降低20%,鼓勵使用以混合動力電動汽車為代表的其他新能源汽車。規(guī)定消費者購買通用、福特、豐田、日產(chǎn)等公司生產(chǎn)的符合條件的混合動力車,可以享受到250~2600美元不等的稅款抵免優(yōu)惠。推動新能源汽車發(fā)展是奧巴馬政府能源政策的組成部分。通過發(fā)展和利用新能源,使美國擺脫對海外石油的過度依賴。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車而插電式混合動力電動汽車,是作為刺激經(jīng)濟(jì)和拯救汽車業(yè)的一張王牌。2009年,美國電動汽車聯(lián)盟成立,涵蓋了美國能源、電網(wǎng)、運(yùn)輸、汽車、通信等領(lǐng)域的十多家企業(yè)巨頭,主要致力于從政策和行動上推動大規(guī)模實施電動汽車計劃,最終改變美國經(jīng)濟(jì)環(huán)境和對化石能源嚴(yán)重依賴的現(xiàn)狀,實現(xiàn)美國電動汽車運(yùn)輸?shù)母锩愿淖?。美國計劃?020年,本土將有150萬輛混合動力電動汽車投入使用。2.日本日本新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化成果在全球范圍內(nèi)是最好的。日本主要走混合動力電動汽車的技術(shù)路線。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車以豐田普銳斯為代表的日本混合動力電動汽車,在世界低污染汽車開發(fā)銷售領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了領(lǐng)頭地位。歐美市場上已上市的混合動力電動轎車一半以上是由日本汽車公司生產(chǎn)的。豐田普銳斯混合動力車截至2010年7月底銷量已經(jīng)超過了268萬輛,預(yù)計到2020年,累計銷量將達(dá)到1000萬輛,成為目前最成功的混合動力車型。除豐田外,其他幾家日本汽車企業(yè)也在開發(fā)新一代的新能源動力汽車。如本田的Insight混合動力汽車、日產(chǎn)Leaf和三菱i-MiEV純電動汽車等。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車日本政府在2009年6月啟動了“新一代汽車”計劃,指的就是發(fā)展環(huán)保汽車,包括混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等。該計劃力爭在2050年使環(huán)保汽車占據(jù)汽車市場總量的一半左右。為實現(xiàn)這一計劃,日本政府通過援建電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施、減稅和發(fā)放補(bǔ)貼等方式促進(jìn)環(huán)保汽車發(fā)展。《新一代汽車戰(zhàn)略2020》規(guī)定:日本到2020年將建設(shè)普通充電站200萬座,快速充電站5000座,“新一代汽車”占新車銷量達(dá)到20%~50%。3.法國1973年,法國雷諾集團(tuán)已經(jīng)研制出電動汽車。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車1990年,標(biāo)致—雪鐵龍公司的J-5、C-25電動貨車投入生產(chǎn)。20世紀(jì)90年代中期,法國推廣電動汽車和天然氣汽車。4.德國德國是氫動力發(fā)動機(jī)的先行者。德國政府表示,到2020年,德國境內(nèi)的新能源汽車要超過100萬輛。2009年年初,在德國政府通過的500億歐元的經(jīng)濟(jì)刺激計劃中,很大一部分用于電動汽車研發(fā)、汽車充電站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和可再生能源的開發(fā)。5.英國上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車英國政府曾向低碳汽車項目投資3億英鎊,以支持新能源汽車的發(fā)展。英國氣候變化委員會提出:到2020年,推廣使用40萬輛各種類型的電動汽車,并需要對電動汽車進(jìn)行補(bǔ)貼,同時要花費15億英鎊建設(shè)充電設(shè)施。英國交通部2010年3月發(fā)布私人購買純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車補(bǔ)貼細(xì)則,英國政府還啟動了總額3000萬英鎊的充電站補(bǔ)助項目。1.2.2中國新能源汽車的發(fā)展情況1.“十五”“十一五”國家布局電動汽車重大產(chǎn)業(yè)專項上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀(jì)初。2001年,新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題,并規(guī)劃了以汽油車為起點,向氫動力車目標(biāo)挺進(jìn)的戰(zhàn)略。“十一五”以來,我國提出“節(jié)能和新能源汽車”戰(zhàn)略,政府高度關(guān)注新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,形成了完整的新能源汽車研發(fā)、示范布局。2008年,新能源汽車在國內(nèi)已呈全面出擊之勢。2008年成為我國“新能源汽車元年”。2008年1—12月新能源汽車的銷量增長主要是乘用車的增長,1—12月新能源乘用車銷售899臺,同比增長117%,而商用車的新能源車共銷售1536臺,1—12月同比下滑17%。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車2009年,在密集的扶持政策下,我國駛?cè)肟焖侔l(fā)展新能源汽車的軌道。雖然新能源汽車在中國汽車市場上的比重還微乎其微,但它在中國商用車市場上的增長潛力已開始釋放。2009年1—11月,新能源乘用車銷量同比下降61.96%,至310輛。2009年1—11月,新能源商用車———主要是液化石油氣客車、液化天然氣客車、混合動力客車等———銷量同比增長178.98%,至4034輛。相比在乘用車市場的冷遇,新能源汽車在中國商用車市場已開始迅猛增長。2.“十二五”期間,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)完成了產(chǎn)業(yè)化起步階段的任務(wù)上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車(1)中國新能源汽車市場增速加快,實現(xiàn)50萬輛的目標(biāo)。(2)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策體系已基本建立。“十二五”期間,12個部委已出臺政策20多項,包括購車補(bǔ)貼、車輛購置稅和車船稅優(yōu)惠、國家科技計劃重大項目、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程、城市公交車成品油價補(bǔ)貼改革、充電設(shè)施建設(shè)獎勵、新建純電動車企業(yè)管理、電動汽車綜合標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系等。2010年,我國加大了對新能源汽車的扶持力度,從2010年6月1日起,國家在上海、長春、深圳、杭州、合肥5個城市啟動私人購買新能源汽車補(bǔ)貼試點工作。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車2010年7月,國家將十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點城市由20個增至25個,選擇5個城市,對私人購買節(jié)能與新能源汽車給予補(bǔ)貼試點,新能源汽車已進(jìn)入全面政策扶持階段。2011—2015年,開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,在全社會推廣新能源城市客車、混合動力轎車、小型電動車。財政部、科技部等四部委聯(lián)合出臺《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》,中央財政對有關(guān)公共服務(wù)領(lǐng)域示范推廣單位購買和使用節(jié)能與新能源汽車給予一次性補(bǔ)助。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車3.從“十三五”開始,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)由起步階段進(jìn)入加速階段在此期間,政府主導(dǎo)讓位于市場主導(dǎo),新能源汽車技術(shù)發(fā)生重大突破,中國已成為世界上最大的新能源汽車市場,政府將支持新能源汽車的重點放在社會公共政策上,動力電池行業(yè)邁上新臺階,出現(xiàn)了具有國際競爭能力的企業(yè)。2016—2020年,我國進(jìn)一步普及新能源汽車,所以,多能源混合動力車、插電式電動轎車、氫燃料電池轎車將逐步進(jìn)入普通家庭。到2025年,中國新能源汽車年銷量將達(dá)到汽車市場需求總量的20%,自主新能源汽車市場份額達(dá)到80%以上。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車1.3新能源汽車展望1.3.1發(fā)展新能源汽車的歷史必然性自1886年第一輛汽車誕生以來,汽車工業(yè)改變了人們的生活方式,提高了人們的生活質(zhì)量,已成為當(dāng)今人類社會不可或缺的交通工具。統(tǒng)計表明:2007年全世界汽車保有量約9.2億輛,預(yù)計到2020年,全球汽車保有量將達(dá)到13.2億輛。1.汽車發(fā)展在給人類帶來巨大利益的同時,也在面對能源、環(huán)境與氣候問題的挑戰(zhàn)(1)石油能源短缺。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車能源是國家的重要戰(zhàn)略資源,2010年全球57%的石油消費在交通領(lǐng)域(其中美國達(dá)到67%),預(yù)計到2020年,交通用油占全球石油總消耗的62%以上?？芍涞氖茉窗凑漳壳暗拈_采速度僅可供開采41年。美國能源部預(yù)測,2020年以后,全球石油需求與常規(guī)石油供給之間將出現(xiàn)凈缺口。中國已經(jīng)成為世界第二大能源消費國,能源消費總量約占世界的11%。對外依存度逐年增加。預(yù)測到2020年我國車用燃油消費量將超過3億噸,石油對外依存度超過70%。我國石油資源供需矛盾十分突出,已嚴(yán)重危及國民經(jīng)濟(jì)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,所以,實現(xiàn)我國交通能源轉(zhuǎn)型勢在必行。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車(2)環(huán)境污染。汽車有害排放已經(jīng)成為大中城市空氣污染的重要來源。我國大城市60%的CO、50%的NOx、30%的CH污染均來源于機(jī)動車的尾氣排放,使2/3的城市空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo),顆粒污染物嚴(yán)重超標(biāo)。全球20個空氣污染最嚴(yán)重的城市中中國占16個。環(huán)境污染不僅導(dǎo)致高昂的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本,而且對公眾健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。所以,建設(shè)全面小康社會對環(huán)境的要求面臨巨大挑戰(zhàn)。(3)氣候變暖。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車石化能源消費所產(chǎn)生的溫室氣體CO2排放量持續(xù)增長,導(dǎo)致全球氣候變化嚴(yán)重,危及生態(tài)安全,已成為當(dāng)今世界以及今后長時期內(nèi)人類所面臨的最嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)。2.電動汽車的社會和環(huán)境效益優(yōu)勢(1)減少污染。純電動汽車和燃料電池電動汽車在本質(zhì)上是一種零排放交通工具,混合動力汽車能大幅降低汽車的排放,同時減少了汽車噪聲污染。(2)節(jié)約能源。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車據(jù)測算,傳統(tǒng)燃油從開采到汽車?yán)玫钠骄芰坷寐蕛H為14%左右,采用混合動力技術(shù)后,能量利用率可以提高30%以上,純電動汽車可以利用電網(wǎng)夜間波谷充電,提高了電網(wǎng)的綜合效率。(3)優(yōu)化能源消耗結(jié)構(gòu)。由于電動汽車具有能源來源多元化的特點,各種可再生能源可以轉(zhuǎn)化為電能或氫能加以有效利用,可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴。1.3.2未來中國新能源汽車的發(fā)展趨勢1.新能源汽車的發(fā)展策略從目前的國家政策上來看,我國政府選擇的是純電動和插電式混合動力汽車的技術(shù)方向。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車國務(wù)院在2015年發(fā)布了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》,意見中明確提到“全面貫徹落實黨的十八大和十八屆二中、三中、四中全會精神,按照國務(wù)院決策部署,堅持以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展的主要戰(zhàn)略取向,將充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)放在更加重要的位置,加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,完善扶持政策,創(chuàng)新發(fā)展模式,培育良好的市場服務(wù)和應(yīng)用環(huán)境,形成布局合理、科學(xué)高效的充電基礎(chǔ)設(shè)施體系,增加公共產(chǎn)品有效投資,提高公共服務(wù)水平,促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和電力消費,方便群眾生活,更好惠及民生?！痹谶@個意見中,國務(wù)院非常明確地指明了我國新能源汽車的發(fā)展方向,而且也提出了一系列建設(shè)各種充電設(shè)施的方針政策。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車近年來爆出的部分車企騙補(bǔ)事件也引起了很多的爭論,但是人們相信,國家的戰(zhàn)略方向不會變,而具體的各種補(bǔ)貼政策和措施將會不斷地修正,以逐步達(dá)成正確的戰(zhàn)略目標(biāo),比如2015年6月2日,國家發(fā)展改革委、工信部制定下發(fā)了《新建純電動乘用車企業(yè)管理規(guī)定》(簡稱27號令),除了以前的整車企業(yè),想生產(chǎn)新能源車的新入行企業(yè),需要通過27號令的審核。企業(yè)在滿足27號令中的具體細(xì)則要求后,遞交申請,審核通過后才可以生產(chǎn)純電動乘用車。2.純電動汽車的發(fā)展趨勢上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車純電動汽車是國家大力扶持的類型,但是由于門檻較低,生產(chǎn)企業(yè)魚龍混雜,即使是現(xiàn)在工信部采取了準(zhǔn)入名單的做法,但大家都能發(fā)現(xiàn)名單里其實也有不少實力一般的企業(yè)。純電動汽車優(yōu)缺點都很明顯,而且是最明確的未來發(fā)展方向,發(fā)展?jié)摿薮?。如果能解決好電池和充電設(shè)施兩個硬傷,純電動汽車就是最好的新能源車,而且也能夠得到國家政策最大限度的支持。3.插電混合動力汽車的發(fā)展趨勢插電混合動力汽車是現(xiàn)階段的一種過渡產(chǎn)物。上一頁下一頁返回任務(wù)一新能源汽車由于電池和充電設(shè)施的不成熟,純電車不得不拖上一臺沉重的燃油發(fā)動機(jī)作為雙重保險,帶來的問題是:電池沒法做得很大,而且加上一套燃油動力裝置,白白消耗電能,純電行駛里程有限。國家對于此種車有最小純電里程限制,避免有的企業(yè)渾水摸魚。插電混合動力汽車的好處是能夠打消消費者對于純電動車汽續(xù)航的憂慮,而且對于充電設(shè)施的普及,也有著非常好的拉動作用,因此,作為一種過渡手段,還是能夠接受的。上一頁返回任務(wù)二智能汽車2.1智能汽車概述2.1.1智能汽車的概念智能汽車是一個集環(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(yùn)用了計算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、通信、人工智能及自動控制等技術(shù),是典型的高新技術(shù)綜合體。目前對智能汽車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,智能汽車己經(jīng)成為世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力,很多發(fā)達(dá)國家都將其納入各自重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當(dāng)中。下一頁返回任務(wù)二智能汽車所謂智能汽車,就是在普通車輛的基礎(chǔ)上增加了先進(jìn)的傳感器(雷達(dá)、攝像)、控制器、執(zhí)行器等裝置,通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換,使車輛具備智能的環(huán)境感知能力,能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài),并使車輛按照人的意愿到達(dá)目的地,最終實現(xiàn)替代人來操作的目的。智能汽車與人們一般所說的自動駕駛有所不同,它指的是利用多種傳感器和智能公路技術(shù)實現(xiàn)的汽車自動駕駛。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車智能汽車首先有一套導(dǎo)航信息資料庫,存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務(wù)設(shè)施(餐飲、旅館、加油站、景點、停車場)的信息資料;其次是有多個系統(tǒng):GPS定位系統(tǒng),利用這個系統(tǒng)精確定位車輛所在的位置,與道路資料庫中的數(shù)據(jù)相比較,確定以后的行駛方向;道路狀況信息系統(tǒng),由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息,如堵車、事故等,必要時可及時改變行駛路線;車輛防碰系統(tǒng),包括探測雷達(dá)、信息處理系統(tǒng)、駕駛控制系統(tǒng),控制與其他車輛的距離,在探測到障礙物時及時減速或剎車,并把信息傳給指揮中心和其他車輛;緊急報警系統(tǒng),如果出了事故,自動報告指揮中心可以進(jìn)行救援;無線通信系統(tǒng),用于汽車與指揮中心的聯(lián)絡(luò);自動駕駛系統(tǒng),用于控制汽車的點火、改變速度和轉(zhuǎn)向等。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車通常對車輛的操作實質(zhì)上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關(guān)系復(fù)雜多變、不確定多干擾源的復(fù)雜非線性系統(tǒng)的控制過程。駕駛員既要接受環(huán)境如道路、擁擠、方向、行人等的信息,還要感受汽車如車速、側(cè)向偏移、橫擺角速度等的信息,然后經(jīng)過判斷、分析和決策,并與自己的駕駛經(jīng)驗相比較,確定出應(yīng)該做的操作動作,最后由身體、手、腳等來完成操作車輛的動作。因此在整個駕駛過程中,駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現(xiàn)駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況,很容易造成交通事故。通過對車輛智能化技術(shù)的研究和開發(fā),可以提高車輛的控制與駕駛水平,保障車輛行駛的安全、暢通、高效。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車對智能化的車輛控制系統(tǒng)的不斷研究完善,相當(dāng)于延伸擴(kuò)展了駕駛員的控制、視覺和感官功能,能極大地促進(jìn)道路交通的安全性。智能汽車的主要特點是以技術(shù)彌補(bǔ)人為因素的缺陷,使人即便在很復(fù)雜的道路情況下,也能自動地操作和駕駛車輛繞開障礙物,沿著預(yù)定的道路軌跡行駛。2.1.2無人駕駛分級根據(jù)美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)的自動駕駛分級標(biāo)準(zhǔn),自動駕駛可以被分為以下5個等級:1.第0級:無自動化上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車說這一級屬于無自動化,是由于在這一等級,車輛僅有環(huán)境感知功能,并不參與駕駛控制。駕駛員需要負(fù)責(zé)啟動、制動、操作和觀察道路狀況。任何駕駛輔助技術(shù),只要仍需要人控制汽車,都屬于第0級。所以現(xiàn)有的前向碰撞預(yù)警、車道偏離預(yù)警以及自動雨刷和自動前燈控制,雖然有一定的智能化,但都屬于這一級。2.第1級:駕駛支援在這一等級,自動駕駛可以幫助駕駛員控制方向盤或剎車/油門的其中一項。從這里開始,自動駕駛將人類從駕駛行為中解放出來。舉個具體的例子,常見的自適應(yīng)定速巡航功能就屬于駕駛支援的范疇,而開啟自適應(yīng)定速巡航后,駕駛員的腳就得到了解放。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車3.第2級:部分自動化在第2級,自動駕駛開始了對手腳的雙重解放。在這一等級,駕駛員和汽車將分享控制權(quán),駕駛員可以不再作為主要操作者。注意,是分享,駕駛員別以為就能玩手機(jī)了,駕駛員還有一項任務(wù)———看路!第2級自動駕駛并不能解決所有的路況問題,駕駛員需要觀察周圍環(huán)境,在系統(tǒng)退出時隨時接上。4.第3級:有條件自動化進(jìn)入這一等級,自動駕駛開始接近無人駕駛。它對人的解放從手腳延伸到了雙眼。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車在特定條件下(比如高速公路上),自動化系統(tǒng)可以全權(quán)掌控車輛,駕駛員不再需要時刻關(guān)注路況,只需要在系統(tǒng)提示時提供駕駛幫助即可。5.第4級:全自動駕駛在全自動駕駛這一級,只要輸入出發(fā)地和目的地,智能汽車就能把駕駛員送到他想去的地方。這里要特別說明的是,實現(xiàn)全自動駕駛并不一定要從第0級開始一步步地實現(xiàn)。新科技的發(fā)展向來不跟隨人的預(yù)測,事實上,在第1級在工業(yè)界還沒有做到很完善時,第3級在低速情況下已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車2.2智能汽車的發(fā)展與現(xiàn)狀2.2.1美國在美國,最有代表性的智能汽車就是谷歌無人駕駛汽車和特斯拉。1.谷歌谷歌在軟件方面一直是世界最頂尖的,所以谷歌的強(qiáng)大優(yōu)勢就是軟件。圖5-2-1所示就是谷歌無人駕駛汽車。谷歌無人駕駛汽車具有GPS、攝像頭、雷達(dá)和激光傳感器,可以以360度的視角從周圍環(huán)境中獲取信息,從2009年開始,谷歌自動駕駛汽車在自主模式下已經(jīng)行駛了120多萬英里。谷歌無人駕駛汽車眼中的世界如圖5-2-2所示。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車從圖5-2-2中可以看出,車身的各種傳感器可以檢測到最遠(yuǎn)達(dá)兩個足球場那樣大的范圍內(nèi)的物體,包括人員、車輛、建筑區(qū)、鳥類、自行車等,這輛無人駕駛汽車可以看到其他的車輛,這些車輛在圖里用紫色的圖形來表示,騎自行車的人會用紅色標(biāo)出,左上角轉(zhuǎn)角的地方會用橙色的圓錐來表示。它甚至可以識別交警的手勢,這是非常了不起的,也是谷歌強(qiáng)大的軟件算法能力的體現(xiàn)。雖然谷歌無人駕駛汽車可以根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)來預(yù)測很多事情,但是仍然會出現(xiàn)以前從來沒有發(fā)生過的情況。有一次,一輛測試中的無人駕駛汽車正行駛在山景城地帶,出現(xiàn)了一個坐著電動輪椅的女人在路上轉(zhuǎn)圈圈地追趕一只鴨子,但是這輛車卻只能不斷試探并且通過降速來躲避這個女人。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車2.特斯拉特斯拉的強(qiáng)大在于別人還在研究試驗的時候,它已經(jīng)量產(chǎn)并大規(guī)模地投入使用了。特斯拉無人駕駛汽車如圖5-2-3所示。作為純電動汽車,特斯拉在自動駕駛方面本來就具有優(yōu)勢,同時特斯拉又特別執(zhí)著于自動駕駛技術(shù)。目前跑在路上的特斯拉車型,其輔助駕駛使用了圍繞在車身周圍的12個超聲波傳感器識別周圍環(huán)境、一個前置攝像頭識別前方物體、一個前置雷達(dá)識別前方物體,另外,就是長時間路試積累來的高精度衛(wèi)星地圖。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車特斯拉在2014年10月20日非常激動地宣布:從今天開始,所有在工廠生產(chǎn)的特斯拉車型———包括Model3將配備具有全自動駕駛功能的硬件系統(tǒng),相比人工駕駛,新硬件系統(tǒng)將從根本上提高車輛行駛的安全性。該系統(tǒng)包含8個攝像頭,覆蓋360度可視范圍,對周圍環(huán)境的監(jiān)控距離最遠(yuǎn)可達(dá)250米。除此之外,車輛配備的12個超聲波傳感器完善了視覺系統(tǒng),其探測和傳感硬、軟物體的距離接近上一代系統(tǒng)的兩倍。增強(qiáng)版前置雷達(dá)通過冗余波長提供周圍更豐富的數(shù)據(jù),雷達(dá)波可以穿越大雨、霧、灰塵,甚至前方車輛。為了更好地使用這些數(shù)據(jù),車輛搭載了比上一代運(yùn)算能力快40倍的處理器,運(yùn)行特斯拉基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的視覺系統(tǒng)、聲吶與雷達(dá)系統(tǒng)軟件。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車所以,該系統(tǒng)提供了一幅駕駛員用眼睛無法觸及的影像世界,通過波段同步檢測車輛周邊每一個方向,這一切遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類的感官。另外,特斯拉的車型,都用自己的各種傳感器為特斯拉的高精度衛(wèi)星地圖做貢獻(xiàn),這一點是谷歌無人駕駛汽車比不上的,目前特斯拉輔助駕駛的行駛里程已經(jīng)達(dá)到了2.22億英里(約合3.57億公里)。2.2.2中國國防科大早在1992年就成功研制出中國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。2007年,國際科大與一汽共同研發(fā)紅旗無人駕駛車,該車主要使用CCD圖像傳感器和激光雷達(dá)作為傳感器,實現(xiàn)了高速路的無人駕駛。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車2011年國防科大自行研發(fā)的HQ3,實現(xiàn)了從長沙到武漢286公里的路試。吉林大學(xué)研發(fā)了JLUIV-1型無人駕駛車,使用的是模糊控制加遺傳算法修正的方式。上海交大在2005年就與歐盟合作CyberC3項目,研究面向城市環(huán)境的區(qū)域交通智能汽車。2012年,軍事交通學(xué)院的“猛獅三號”,配備5個雷達(dá),3個CCD圖像傳感器、1個GPS,以無人駕駛狀態(tài)行駛114公里,最高時速105公里/小時。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車2016年,北京理工大學(xué)設(shè)計了一款無人駕駛賽車,使用了雙目攝像頭用于偵測行人、避障這樣的局部路線規(guī)劃。有意思的是,這輛車百公里加速僅需3秒。2013年,百度也開始研究無人駕駛汽車。2015年12月初,百度無人駕駛汽車在北京進(jìn)行全程自動駕駛測跑,實現(xiàn)多次跟車減速、變道、超車、上下匝道、調(diào)頭等復(fù)雜駕駛動作,完成了從進(jìn)入高速到駛出高速不同道路場景的切換,最高時速達(dá)100公里/小時。百度無人駕駛汽車如圖5-2-4所示。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車2016年9月1日,百度宣布其獲得美國加州第15張無人駕駛測試牌照。百度在無人駕駛汽車方面投入可謂巨大,包括建立硅谷研發(fā)中心,聯(lián)合福特公司投資激光雷達(dá)廠商(為谷歌提供激光雷達(dá)),早前百度還公布了其“三年商用”“五年量產(chǎn)”的目標(biāo)。國內(nèi)剛剛起步的無人駕駛技術(shù)研究已成為很多高端人才的關(guān)注點,北京理工大學(xué)研究無人駕駛汽車的負(fù)責(zé)人姜巖,和原英特爾中國研究院院長吳甘沙一起成立的馭勢科技,就是一家專門從事自動駕駛研究的公司,在雙目視覺方面有著深厚的技術(shù)積累,提供低成本純視覺的自動駕駛解決方案,在限制性環(huán)境的自動駕駛技術(shù)方面取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。上一頁下一頁返回任務(wù)二智能汽車當(dāng)然,類似的小公司還有很多,它們都從不同層面對無人駕駛技術(shù)展開研究。以上使用的技術(shù)基本上都是CCD圖像傳感器、雷達(dá)測距等,在簡單的高速路況下,幾乎都已經(jīng)可以實現(xiàn)不錯的自動駕駛性能,但是城市道路路況、問題還是非常多,畢竟總體來看,國內(nèi)的自動駕駛依然處于起步階段,還處于研發(fā)的原型驗證階段,與美國差距不小。百度在這方面算是國內(nèi)的領(lǐng)頭羊,與國外公司合作,同時也和我國政府聯(lián)手推動無人駕駛技術(shù)。但是從路試距離上來說,百度的無人駕駛汽車相比谷歌的無人駕駛汽車也差得遠(yuǎn)。當(dāng)然,類似馭勢科技這種專業(yè)公