汽车智能化的发展现状及方向

汽车智能化的发展现状及方向摘要：随着电子计算机技术和信息技术的飞速发展，以及人们对能源、环保、安全等问题的关注使绿色汽车、节能减排已经成为当今汽车工业发展的主旋律，然而，面对因汽车增多而日益突出的交通拥堵问题、安全问题，专家称仅有“绿色”是不够的，未来的新能源汽车应与车辆“智能化”相结合，这将成为汽车工业的发展方向。关键词：智能化，发展方向，汽车智能化汽车是环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。在交通安全方面，由无人驾驶车辆研究形成的辅助安全驾驶技术，可以通过传感器准确、可靠地感知车辆自身及周边环境信息，及时向驾驶员提供环境感知结果，从而有效地协助提高行车安全，同时也能降低驾驶员对车辆驾驶管理的复杂度，提高单个车辆的运行效率，可以缓解我国城市道路拥堵、交通系统运行效率较低的现状。智能车的研究起始于二十世纪七十年代，到八十年代主要从事智能汽车研究通信、控制等科学技术的飞速发展，对智能车的研究也加速至一个新的阶段，而我国对智能汽车的研究起步较晚，技术相对落后。目前对智能汽车的研究已成为汽车行业的一大热点，智能汽车以其无可匹敌的安全性、舒适性、环保性等诸多优势必将成为未来汽车市场的霸主，谁能在智能车研究应用领域掌握更先进的技术和手段，必能在未来汽车市场占据极大的份额，从而带动与此相关的通信、材料、电子等产业的发展。一、汽车智能化的现状汽车智能化设计技术包括很多方面，主要有自适应巡航系统、主动避撞系统、Stop-and-Go系统、自动泊车系统、随车转向灯系统、夜视系统、防疲劳监控系统、车道偏离警告系统、辅助驾驶技术、自动驾驶系统、智能车辆技术。㈠、自适应巡航系统自适应巡航控制系统ACC(AdaptiveCruiseContro1)是一种20世纪90年代中期发展起来的汽车安全性辅助驾驶系统，它将汽车自动巡航控制系统CCS(CruiseControlSystem)和车辆前向撞击报警系统FCWS(ForwardCollisionWarningSystem)有机地结合起来，既有自动巡航功能，又有防止前向撞击功能。自适应巡航控制系统主要使用于在高速公路、宽路面的远程道路和乡间道路行驶的汽车上。巡航速度控制是按驾驶员的意愿设定车速并保持等速行驶，所以也称设定速度控制。与巡航速度控制不同的是，自适应巡航速度控制是当本车前方无行驶车辆时，本车将处于普通的巡航行驶状态，ACC系统按设定车速对车辆进行匀速控制。当本车前方有目标车辆，且目标车辆的行驶速度小于设定速度时，ACC系统将控制本车进行减速，确保两车间的距离为所设定的安全距离，减速至理想的目标值之后采用跟随控制。与目标车辆以相同的速度行驶，当前方的目标车辆发生移线，或本车移线行驶使得本车前方又无行驶车辆时，对本车进行加速控制，使本车恢复到设定速度并匀速控制。当驾驶员参与车辆驾驶后，ACC系统将自动退出对车辆的控制。㈡、夜视系统夜视是指在黑暗隋况下看东西的能力。无论是通过生物或技术手段，使夜视成为可能需要满足两个条件，一是具有足够的光谱范围、二是要具有足够的光谱强度。人眼本身是一个极好的光学系统，但仅对波长为380-780nlTl一段范围很窄的可见光谱产生光谱响应。在晚上，70％的光谱是处于红外范围的Ⅲ。在月光和星光下典型的光谱分布，基本上，红外光谱占有大部分，在星光下，可见光谱已经很少，因此人类的眼睛不具有夜视功能。若想在夜间看到东西，就需要借助于夜视系统。根据夜视系统本身是否带有红外辐射源而有主动式和被动式之分，前者叫做主动式红外夜视技术，后者则称为被动式热成像技术。㈢、车辆动力学控制车辆动力学控制(VehicleDynamicsCotrol)的缩写是VDC，该系统的作用是保持汽车在行驶(包括制动和驱动)时的稳定性。传统的ABS(防抱死制动系统)和TCS(牵引控制系统)主要是对车轮上的制动力和驱动力进行控制，防止车轮出现过大的纵向滑移率，以获得最大的附着力，既可产生最大的减(加)速度，又可防止出现侧滑。车辆动力学控制系统虽然也是控制车轮的制动力与驱动力，但它们与ABS/TCS有很大的不同，其主要表现是可实现左右纵向力的差动控制，以直接对汽车提供横摆力矩，抵消汽车的不稳定运动(如在滑路上甩尾时的矫正作用)。该系统通过在汽车上安装的各种传感器，检测到汽车的速度、角速度、转向盘转角以及其它的汽车运动姿态，根据需要主动地对某侧车轮进行制动，来改变汽车的运动状态，使汽车达到最佳的行驶状态和操纵性能，增加了车轮的附着性和汽车的操纵性和稳定性。㈣、汽车智能速度控制系统汽车智能速度控制系统的功用是在某些特殊路段或特殊行驶条件下对车速进行强制限制。汽车智能速度控制系统主要由电子控制元和执行器单组成。该控制系统工作时，需首先设定限制速度。例如某区域的限速为80km/h，我们可以将该速度设定为限速值。当车速未达到80km/h时，汽车智能速度控制系统不起作用。当车速接近80km/h时，电子控制单元启动执行器，限制加速踏板的行程，使汽车不能继续加速。当车速低于80km/h时，电子控制单元解除对执行器的控制，驾驶员又可以自由地踏下加速踏板使汽车加速。智能速度控制系统限速值的设定，可以用选择开关设定，也可以通过接受无线信号设定(即接收道路速度无线信号切换或电子地图信号切换)：可以只设定一个值，也可以根据不同的路况，有多个挡位供设定。智能速度控制系统为智能化交通奠定了基础。例如在高速公路上设置限速无线信号发射系统，交通管理部门就可以根据气候条件和路面情况及时调整限制车速，让道路更加安全畅通。㈤、智能导航主要有卫星导航、惯性导航、磁导航和视觉导航。卫星导航技术主要通过全球定位系统（GPS）对智能车辆进行三维导航，定位和定时。根据汽车的所在地和目的地进行路径规划，为驾驶员筹划最合理的路径。除GPS系统外，还有GALILEO系统，双静止卫星定位系统等。惯性导航完全不依赖外部的声光等传播信号，可以实时，高精度的输出所需要的全部导航信息。他以牛顿力学定律为基础通过加速度器实时测量载体运动的加速度，经积分运算得到载体的实时速度和位置信息。自主的进行定位导航。磁导航最大的优点是不受天气等自然条件的影响,即使风沙或大雪埋没路面也一样有效,而且便于维护。另外,通过变换磁极朝向进行编码,可以向车辆传输道路特性信息,诸如位置、方向、曲率半径、下一个道路出口位置等信息。但是,磁导航方法往往需要在道路上埋设一定的导航设备(如磁钉或电线),系统实施过程比较繁琐,且不易维护,变更运营线路需重新埋设导航设备。视觉导航就不存在这个问题。视觉导航的优点是车载计算机可以在试验样车偏离目标车道前,事先知道并预防其发生,同时当在高速公路使用时,不需要对现有的道路结构做变化,并且在混合交通中,也可使用;其缺点为,当风沙、大雾等自然因素致使能见度过低或路面上的白色标线不清晰时,导航系统会失效。㈥、无人驾驶系统无人驾驶汽车开发的关键技术主要有两个方面:车辆定位和车辆控制技术。这两方面相辅相成共同构成无人驾驶汽车的基础。车辆定位技术是无人驾驶汽车行驶的基础。目前常用的技术包括磁导航和视觉导航等。其中,磁导航是目前最成熟可靠的方案,现大多数均采用这种导航技术。例如,荷兰阿姆斯特丹国际机场和鹿特丹的ParkShuttle系统,上海交通大学的CyberC3系统等。车辆控制技术是无人驾驶汽车的核心,主要包括速度控制和方向控制等几个部分。无人驾驶其实就是用电子技术控制汽车进行的仿人驾驶。通过对驾驶员的驾驶行为进行分析可知,车辆的控制是一个典型的预瞄控制行为,驾驶员找到当前道路环境下的预瞄点,根据预瞄点控制车辆的行为。目前最常用的方法是经典的智能PID算法,例如模糊PID、神经网络PID等。除以上两个方面,无人驾驶汽车作为智能交通系统的一部分,还需要一些其它相关技术的支持,如车辆调度系统、通讯系统和人机交互系统等,最终得以实现整个交通系统的高效、安全。㈦、智能玻璃智能化汽车玻璃有许多种类：包括防光防雨玻璃、电热融雪玻璃、影像显示玻璃、防碎裂安全玻璃、调光玻璃，以及光电遮阳顶篷玻璃等。防光防雨玻璃采用新材料及新表面处理方法制造，雨水落到玻璃上会很快流走且不留水珠，无需刮水器刮水。玻璃内表面反射性低，仪表板及其它饰物不会反射到风挡玻璃上，驾驶员视线不受干扰。具有影像显示功能的玻璃，是在风挡玻璃上的某一部分涂上透明反射膜，在膜片上可根据需要显示从投影仪传来的仪表板上的图像和数据，便于驾驶员观察，驾驶员在行车时勿需低头察看仪表。影像显示智能玻璃如果与红外线影像显示系统配合，可使驾驶员在雾天看清前方2km左右的物体。光电遮阳顶篷玻璃则是在轿车行驶或停车时，能自动吸收、积聚、利用太阳能来驱动车内风扇，还可对轿车蓄电池进行连续补充充电。㈧、智能安全气囊系统汽车智能安全气囊是在普通安全气囊的基础上增加某些传感器，并改进安全气囊电子制单元的程序实现。增加的乘员质量传感器能感知座位上的乘员是大人还是儿童；红外线传感器能探测出座椅上是人还是物体；超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。安全气囊电子控制单元则能根据乘员的身高、体重、所处的位置、是否系安全带以及汽车碰撞速度及碰撞程度等，及时调整气囊的膨胀时机、膨胀方向、膨胀速度及膨胀程度，以便安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。汽车制造商心目中的未来汽车将是一种能自动驾驶的汽车，它能指导驾驶者避开交通拥挤路段和出事地段，同时提供丰富的网上住处和娱乐。美国加州国际汽车经济研究所的调查报告指出，下一个汽车销售阶段将从智能化汽车开始。除了以上的这些外，智能汽车还需要一些其他的智能系统如：自动门系统，如果你丢了钥匙，没关系，钥匙也许很快就会过时。梅塞德斯公司正在开发一种电子开锁系统，能够在车主靠近车门的时候，自动辨认对方。车主只要随身携带一张电子装置，将这一系统激活即可，当车主接触把手时，门可以自动开锁。音控技术，可以让驾驶员对汽车发出语音指令，控制车内的收音机、电话和车内温度。声控技术将成为接入网络和其他各种自动服务的关键。卫星电话系统，驾驶员按一个键，就可以同他人通话。这一系统主要用于紧急救援服务。它与现在的导航系统的差别是，可以通过一个车内手机连接到达4小时报务中心，由于有全球定位系统的辅助，接线员知道你目前所处的确切位置。据统计，该系统将成为汽车的标准设备等等。二、汽车未来的发展方向㈠、汽车智能化与IT化相结合“车载电脑”是另一个让人动心的词。它给汽车带来信息化革命，让每辆汽车构建成一个完美的车载信息与娱乐系统终端，它包括四大系统：即车载通讯系统、导航系统、数字娱乐系统以及辅助驾驶系统。车载通讯与导航系统主要指GPRS和GPS，不仅可以让你轻车熟路、轻松打电话，它还让你轻松畅游互联网，方便地在车上发送电子邮件、查看公司业务信息等、和朋友聊天、网络游戏等等。此外，还可以利用车载电脑的扩展性，把个人电脑的功能全部应用到车上，比如：MP3/DVD/DivX多媒体播放、手机控制、WiFi/3G无线上网、PC游戏、卡拉OK、红外线倒车镜头等等。㈡、汽车实现真正的无人驾驶汽车在驱动世界、方便生活的同时，也成了安全的“杀手”。譬如中国，每百辆车的年事故伤（杀）人数高达１到２人，约相当于美国的３０倍。能不能有“不杀人”或“少杀人”的汽车？有！那就是无人驾驶汽车。无人驾驶汽车是未来汽车发展的方向,人类在不久的将来会用上智能型无人驾驶汽车。那是一种将探测、识别、判断、决策、优化、优选、执行、反馈、纠控功能融为一体,会学习、会总结、会提高技能,集微电脑、微电机、绿色环保动力系统、新型结构材料等顶尖科技成果为一体的智慧型汽车。需要指出的是,研发无人驾驶汽车并非要完全替代驾驶员,只是在需要替代的领域和场合作替代。随着各种科学技术的发展，汽车的各种智能化也越来越高，推动着社会的高速化，为社会带来更好的服务。但对于现在来说智能化大众化不太现实：一是成本太高，二是能量消耗太大。因此要在理论，科技和实际的基础上实现大众化的汽车的智能化的道路还很长，但我们应相信那个