智能交通与汽车系统

本世纪六七十年代，汽车数量急剧增加导致已有的道路远不能满足经济发展的需要，交通状况日益恶化。八十年代之后，人们希望利用计算机技术、信息技术、通信技术、电子控制技术把车辆、道路、使用者紧密结合起来，来提高道路交通的安全性和效率；从而出现了智能交通系统及智能汽车。智能交通系统(ITS)主要由以下六个具有相互联系的子系统组成，即：先进的交通信息系统；先进的交通管理系统；先进的车辆控制系统；先进的公共交通系统；先进的商用车辆运营系统；先进的乡村运输系统。车辆：先进的车辆系统，包括导航系统、报警系统、安全气囊、视觉增强、自动巡航和自动避撞系统等。交通参与者：驾驶员及行人辅助系统。道路：先进的交通系统及道路管理系统，包括导航系统、电子收费系统、交通管理系统、交通支援系统。道路——交通信息系统：将经由路线的堵塞信息、所需时间、交通管制信息、停车场的满空信息等通过导航系统提供给驾驶员，来辅助驾驶汽车。导航系统帮助公共交通利用者选择最佳的出行、换车方式及出发时间，同时使各交通部门实现最佳的利用分配。通过实时收集公共交通部门的运营状况、实施必要的优先通行措施、将收集到的信息作为基础数据提供给公共交通运营部门，辅助公共交通部门进行运营管理。中心通过车辆及道路的各种传感器掌握道路、周围车辆的状况等驾驶环境信息，通过车载机、道路信息提供装置等，实时地提供给驾驶员，并进行危险警告。例如：使用道路引导设备帮助老弱病残以保证其安全。车辆上设置相应设备，可通过检测出车辆前方的行人，警告驾驶员或采取自动刹车，以防止行人交通事故。当驾驶员需要应急服务（如感觉不适、发生交通事故），启用车载设备呼叫救援中心，为驾驶人员提供救援服务。第一节：现代汽车智能新技术随着电子信息技术的飞速发展，形形色色的智能技术在汽车上得到广泛应用，充分体现出其安全、舒适、方便、快捷的优越性能。1.汽车智能避撞系统汽车避撞技术首先解决的问题是汽车之间安全距离。汽车与汽车之间超过了这个安全距离。就应该能自动报警，并采取制动措施。测定汽车之间安全距离的方法有超声波测距、微波雷达测距、激光测距等。①超声波测距超声波发生器不断地发射出40kHz的超声波，当遇到障碍物后反射回反射波，超声波接收器接收到发射波信号，并将其转换成电信号。②微波雷达测距就是利用目标对电磁波反射来的三维信息发现目标并测定其位置。③激光测距工作原理与微波雷达测距相似，具体的测距方式有连续波和脉冲波两种。超声波汽车倒车避撞报警器是利用超声波回声测距的原理，测量车后一定距离内的物体，这种新型避撞报警器可以及时显示车后障碍物的距离和方位，显示范围为0.5—9.9m，当距离大于2m时显示车后障碍物的方位；当距离小于2m时，除了显示其方位外，还可按照3段距离分别给出3种报警信号，以警示司机3种不同程度的紧急状态，使司机据此做出相应措施，防止事故的发生。主要功能为测速测距，对前方100m内危险目标提供声光报警；自动巡航；紧急情况下自动刹车。装有避撞雷达的汽车上了高速公路以后，驾驶员就可以启动车上的避撞雷达。雷达选定好跟随的汽车以后，被跟随的汽车就成了后面汽车的“目标车”，无论是加速、减退，还是停车、启动，后面的汽车都能在瞬间之内予以模仿。若前车在行驶一段时间之后，不再适合于自己的“目标车”，驾驶员可以重新选择另一辆“目标车”。(1)汽车避撞雷达在跟车距离小于安全距离或前有转弯等紧急情况时，避撞系统会向驾驶员发出警报，提醒注意并采取减速或制动措施，可有效的预防碰撞事故的发生，对降低交通事故发生率和确保道路行车安全有着非常重要的意义。(2)汽车智能“黑匣子”汽车智能“黑匣子”能客观地记录机动车辆发生车祸前司机的操作过程，有效地提供驾驶员在事故发生前作出的种种反应。据称，交通事故处理部门安装这种系统后，可随时对穿行在各条公路上的所有汽车进行实时监控，一旦发小车祸，离事故发生地点最近的交通事故处理中心可以在几秒钟之内获取撞车的行驶速度、车内乘客伤亡情况等信息。由于这一技术的工作原理与飞机上的黑匣子类似，所以又称其为“黑匣子”。车祸发生后，该黑匣子会自动引开，利用传感器记录下汽车的行驶速度以及出车祸时汽车的撞击位置，然后将这些信息传给中央通信系统。黑匣子内嵌有全球定位系统，该系统具有数据处理与传输功能。(3)电子控制安全气囊系统安全气囊也称辅助乘员保护系统。它是一种当汽车遇到冲撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置，具有不受约束、使用方便和美观等优点。近年来随着世界汽车市场的竞争愈演愈烈，以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档轿车作为选装件的安全气囊，现已逐步发展到为最大限度地减少偶然触发充气的可能性，可同时共用两种机构，只有当两种机构的传感器都探知到1个冲击时，气囊才触发而充气膨胀。8.1.2安全气囊系统的基本组成安全气囊系统主要由传感器、气囊组件、气体发生器、电控装置(ECU)等组成,如图8.1所示。8.1.3安全气囊系统工作原理当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和SRSECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入SRSECU，以便判断是否发生碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRSECU发出控制指令将气囊组件中的点火器(电雷管)电路接通，电雷管引爆使点火剂(引药)受热爆炸(即电热处通电发热引爆炸药)。点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂(叠氮化钠固体药片)受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员和乘员；智能汽车系统的发展趋势除在驾驶员及副驾驶员位置的前后及外侧安装有安全气囊外，在车辆前部还装有保护行人，减小行人事故伤害的安全气囊。车内安全气囊的安装车外安全气囊的安装车道偏离警视系统视频：车载智能系统主动安全装置车道偏离警示系统汽车黑匣子.flv碰撞无法避免时智能产品视频：碰撞无法避免时智能交通新产智能汽车系统的发展趋势在夜间、恶劣天气情况、车辆转弯、进入或离开交叉口以及倒车等特殊情况下，仅靠驾驶员的视力是无法保证安全的，因此，车辆配备有视觉增强功能，确保车辆及其他交通参与者的安全。转弯视觉增强盲区视觉增强智能汽车系统的发展趋势交叉口视觉增强倒车视觉增强智能汽车的夜视系统视频：1.BMW夜视系统.flv2.宝马7系-夜视系统.flv新型智能泊车系统视频：新型智能泊车系统（自动寻找车位停车并有记忆功能）.flv•车辆定位及导航系统是驾驶员信息支持系统的核心设备。其主要功能包括查询、寻路、导航、行车信息服务及提供车载娱乐功能。查询：利用车载电子地图，根据用户提供的信息（如车辆位置、地名、建筑物名、电话号码等）查询其在地图上的相关位置；车载导航系统功能•寻路：根据出发地、目的地或中间地点位置，以及接收到的实时交通信息从复杂道路网中找到一条距离最短或时间最少的行车路线；•导航：根据制定的行车路线，利用屏幕显示、声音提示等方式为驾驶员提供适时引导使其方便又快捷地到达目的地；•行车信息服务：在行车过程中,可以实时报告当前位置、到达目的地的预期时间，有些系统还提供车载internet服务等；•车载娱乐：利用导航系统中的多媒体设施，播放CD、VCD等。•自主式系统•一般在车辆上装有GPS接收机和电子地图，利用车载设备就可以在车载地图上确定车辆位置。车辆也以无线通讯方式获取交通信息、下载地图等。•中心式系统•一般许多车辆具有统一的控制中心。中心具备确定每一车辆位置并向车辆提供引导、查询的功能。主要用于专用车队（如警用、消防、公交等）系统。•根据车载导航系统的功能，系统可分成定位部分、数字地图部分、人机接口、无线通讯及系统软件（提供寻路、导航等实用功能）等五个部分。车辆的定位电子地图功能为：系统用电子地图中的地理信息要素进行寻路；将GPS等传感器接收的信息与数字地图进行匹配，直观显示当前位置；根据寻路结果及GPS等传感器接收的信息，提供实时的导航功能；利用地图中的地理信息实时供驾驶员查询，如车辆当前位置到终点的距离以及路标、旅馆、停车场位置等。电子地图可以表示出道路的形状及道路名、交叉口等地理信息。实用的导航系统具有结构完善的电子地图。1.汽车GPS导航系统.flv2.城际通智能交通.flv车载导航系统的人机接口人机接口提供了驾驶员操纵导航器的接口按键，并以屏幕显示、声音播放等多媒体手段为驾驶员提供导航。视频：1.车友在线智能交通解决方案—一键导航.flv2.车友在线智能交通解决方案—道路救援.flv车载导航系统的硬件部分包括GPS天线、接收机、陀螺仪等传感器、导航用计算机、CD-ROM光盘驱动器、可视显示器及扬声器等。车载导航系统的硬件及其布置智能交通应用实例视频：3.广州“智能交通”为亚运车辆“导航”智能停车场引导系统视频：智能交通系统三维3d动画演示.flv未来智能交通系统视频：4.欧洲智能交通系统让汽车会交流.flv思考题：1.简述车载导航系统主要包括哪些硬件及它们的功能，其中的软件系统具有哪些功能？2.车辆导航系统中的地图具有哪些特点？3.智能交通系统由几大部分构成，各部分具有哪些主要功能。4.交通信息是如何收集以及如何传到交通环境中的车辆？5.智能汽车系统包括哪些子系统？