智能汽車:代替人來操縱車輛，實現自動行駛的汽車-中文百科頻道

概述

區别

智能汽車與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實現的汽車自動駕駛。智能汽車首先有一套導航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務設施(餐飲、旅館、加油站、景點、停車場)的信息資料。

其次是GPS定位系統，利用這個系統精确定位車輛所在的位置，與道路資料庫中的數據相比較，确定以後的行駛方向；道路狀況信息系統，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，必要時及時改變行駛路線。

車輛防碰系統，包括探測雷達、信息處理系統、駕駛控制系統，控制與其他車輛的距離，在探測到障礙物時及時減速或刹車，并把信息傳給指揮中心和其他車輛；緊急報警系統，如果出了事故，自動報告指揮中心進行救援；無線通信系統，用于汽車與指揮中心的聯絡；自動駕駛系統，用于控制汽車的點火、改變速度和轉向等。

多輸入

通常對車輛的操作實質上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關系複雜多變、不确定多幹擾源的複雜非線性系統的控制過程。駕駛員既要接受環境如道路、擁擠、方向、行人等的信息，還要感受汽車如車速、側向偏移、橫擺角速度等的信息，然後經過判斷、分析和決策，并與自己的駕駛經驗相比較，确定出應該做的操縱動作，最後由身體、手、腳等來完成操縱車輛的動作。

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的研究和開發，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。對智能化的車輛控制系統的不斷研究完善，相當于延伸擴展了駕駛員的控制、視覺和感官功能，能極大地促進道路交通的安全性。

智能車輛的主要特點是以技術彌補人為因素的缺陷，使得即便在很複雜的道路情況下，也能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物，沿着預定的道路軌迹行駛。

特點

高科技

智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車，這種汽車不需要人去駕駛，人隻舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。

因為這種汽車上裝有相當于汽車的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統之類的裝置，這些裝置都裝有非常複雜的電腦程序，所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動啟動、加速、刹車，可以自動繞過地面障礙物。在複雜多變的情況下，它的“大腦”能随機應變，自動選擇最佳方案，指揮汽車正常、順利地行駛。

智能汽車的“眼睛”是裝在汽車右前方、上下相隔50厘米處的兩台電視攝像機，攝像機内有一個發光裝置，可同時發出一條光束，交彙于一定距離，物體的圖像隻有在這個距離才能被攝取而重疊。

“眼睛”能識别車前5——20米之間的台形平面、高度為10厘米以上的障礙物。如果前方有障礙物，“眼睛”就會向“大腦”發出信号，“大腦”根據信号和當時當地的實際情況，判斷是否通過、繞道、減速或緊急制動和停車，并選擇最佳方案，然後以電信号的方式，指令汽車的“腳”進行停車、後退或減速。智能汽車的“腳”就是控制汽車行駛的轉向器、制動器。

重要标志

無人駕駛的智能汽車将是新世紀汽車技術飛躍發展的重要标志。可喜的是，智能汽車已從設想走向實踐。随着科技的飛速發展，相信不久的将來，我們都可以領略到智能汽車的風采。

所以，智能汽車實際上是智能汽車和智能公路組成的系統，目前主要是智能公路的條件還不具備，而在技術上已經可以解決。在智能汽車的目标實現之前，實際上已經出現許多輔助駕駛系統，已經廣泛應用在汽車上，如智能雨刷，可以自動感應雨水及雨量，自動開啟和停止。

自動前照燈，在黃昏光線不足時可以自動打開；智能空調，通過檢測人皮膚的溫度來控制空調風量和溫度；智能懸架，也稱主動懸架，自動根據路面情況來控制懸架行程，減少颠簸；防打瞌睡系統，用監測駕駛員的眨眼情況，來确定是否很疲勞，必要時停車報警……計算機技術的廣泛應用，為汽車的智能化提供了廣闊的前景。

國内進展

研究項目

我國從上世紀80年代開始着手無人駕駛汽車的研制開發，雖與國外相比還有一些距離，但目前也取得了階段性成果。國内清華大學、國防科技大學、上海交通大學、西安交通大學、吉林大學、同濟大學、天津軍交學院等都有過無人駕駛汽車的研究項目。特别是北京理工大學，在無人車技術上已取得全國領先的水平，在國内的多個無人車比賽中經常受邀以表演隊的身份參加。

1992年，國防科技大學研制成功了我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組成的汽車計算機自動駕駛系統，被安裝在一輛國産的中型面包車上，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。

2000年6月，國防科技大學研制的第4代無人駕駛汽車試驗成功，最高時速達76km，創下國内最高紀錄。2003年7月，國防科技大學和中國一汽聯合研發的紅旗無人駕駛轎車高速公路試驗成功，自主駕駛最高穩定時速13Okm，其總體技術性能和指标已經達到世界先進水平。

智能移動機器人

THMR—V（TsingHua Mobile Robot V）清華V型智能車是清華大學計算機系智能技術與系統國家重點實驗室在中國科學院院士張钹主持下研制的新一代智能移動機器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。車體采用道奇7座廂式車改裝，裝備有彩色攝像機和激光測距儀組成的道路與障礙物檢測系統。

由差分GPS、磁羅盤和光碼盤組成的組合定位導航系統等。兩套計算機系統分别進行視覺住處處理，完成信息融合、路徑規劃、行為與決策控制等功能。

四台IPC工控機分别完成激光測距信息處理、定位信息處理、通訊管理、駕駛控制等功能。設計車速高速公路為80km/h，一般道路為20km/h。目前已能夠在校園的非結構化道路環境下，進行道路跟蹤和避障自主行駛。汽車的智能化可以減輕駕駛員的疲勞，适應複雜的天氣條件，減少交通事故的發生。

此外，西安交通大學搭建了Spingrobot智能車實驗平台，并于2005年10月成功完成在敦煌“新絲綢之路”活動中的演示。同濟大學2006年研發了一輛無人駕駛清潔能源電動遊覽車，最高時速為50km/h，可應用于人們觀光旅遊。吉林大學和中科院沈陽自動化所在無人駕駛智能車方面也研究較早，取得不少成果。

國外進展

發達國家

從20世紀70年代，美歐等發達國家開始進行無人駕駛汽車的研究，大緻可以分為二個階段:軍事用途、高速公路環境和城市環境。在軍事用途方面，早在80年代初期，美國國防部就大規模資助自主陸地車輛ALV（Autonomous LandVehicle)的研究。

進入21世紀，為促進無人駕駛車輛的研發，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大賽(Grand Challenge)。該大賽對促進智能車輛技術交流與創新起到很大激勵作用。

在2005年的第二屆比賽中，主辦方隻在賽前2小時提供一張光盤，上面提供了比賽路線上2935個“路點”的方位與海拔等詳細資料。整個賽道有急轉彎、隧道、路口還有山路，比賽要求參賽車輛能夠自主完成全部路程。

最終斯坦福大學的“斯坦利”，獲得了第1名。具有6個奔騰M處理器的電腦完成“斯坦利”的所有程序的處理。車輛移動時，4個激光傳感器、一個雷達系統、一組立體攝像頭和一個單眼視覺系統感知周圍的環境。

競賽

2006年德國舉辦了歐洲陸地機器人競賽(European Land Robot Trial，簡稱(ELROB)),德國的參賽車“途銳”取得了冠軍。該車通過影像處理尋找道路，周圍景物被處理成3D影像。該車由光學定向與測距系統對收集的信息進行導航決策，分析哪裡是行人哪裡是樹木。“途銳”自主行駛了90%的賽程，不過在通過關鍵十字路口時還是靠手動駕駛。

飛思卡爾

智能車競賽

“飛思卡爾”智能車競賽是由教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會主辦，飛思卡爾半導體公司協辦的全國性的比賽。智能車競賽所使用的車模是一款帶有差速器的後輪驅動模型賽車，它由大賽組委會統一提供。

比賽要求參賽隊伍研究并設計一款能夠自主辨識路線并能夠自主行駛的智能車，在專門設計的封閉跑道上行駛，跑完整個賽程用時越短的參賽隊伍成績越好。

智能車的設計要求參賽隊伍首先對汽車動力學有一定的研究和了解，從而設計合理的機械結構。同時要求參賽隊伍自行設計控制器系統電路、圖像采集模塊電路、電機驅動電路、電源模塊電路等多個部分的電路。在硬件平台搭建完成後，參賽隊伍要對智能車系統的路線辨識以及控制算法進行開發和調試，為了後期的調試方便，很多隊伍還開發了用于調試的上位機監控程序。

背景

智能車大賽以迅猛發展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識别、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多個學科交叉的科技創新比賽。随着賽事的逐年開展，不僅使參賽學生自主創新能力的提高，對于高校相關學科領域的學術水平的提升也有一定的幫助。目前，此項賽事已經成為各高校展示科研成果和學生實踐能力的重要途徑，同時也為社會選拔優秀的創新人才提供了重要平台。

“飛思卡爾”杯智能車競賽于2000年在韓國首次舉辦，我國于2006年8月舉辦第一屆“飛思卡爾”杯全國智能車競賽當時吸引了來自全國50所高校的112支代表隊的參與。在2007年的第二屆智能車競賽中，來自全國26個省(自治區)、直轄市的130餘所院校的242支隊伍分為5個賽區進行角逐，比賽場面空前激烈。