智慧汽車是一個集環(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),它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、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。目前對智能車輛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,智慧汽車己經(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)達國家都將其納入到各自重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當中。
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(shù)實現(xiàn)的汽車自動駕駛。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,必要時及時改變行駛路線;車輛防碰系統(tǒng),包括探測雷達、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,自動報告指揮中心進行救援;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。
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)該做的操縱動作,最后由身體、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(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。對智能化的車輛控制系統(tǒng)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(shù)彌補人為因素的缺陷,使得即便在很復(fù)雜的道路情況下,也能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物,沿著預(yù)定的道路軌跡行駛。
通過車載傳感系統(tǒng),智能汽車本身具備主動的環(huán)境感知能力,此外,它也是智能交通系統(tǒng)(ITS)的核心組成部分,是車聯(lián)網(wǎng)體系的一個結(jié)點,通過車載信息終端實現(xiàn)與人、車、路、互聯(lián)網(wǎng)等之間的無線通訊和信息交換。因此,智能汽車集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、模式識別、通訊及自動控制等技術(shù),它是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級駕駛輔助等于一體的高新技術(shù)綜合體,擁有相互依存的價值鏈、技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。
智能汽車的價值鏈
如果說車聯(lián)網(wǎng)在汽車安全、節(jié)能、環(huán)保方面的價值是間接、基礎(chǔ)性的,那么智能汽車在提高行車安全、減輕駕駛員負擔方面的核心價值則是直接、顯而易見的,并有助于節(jié)能和環(huán)保。研究表明,在智能汽車的初級階段,通過先進智能駕駛輔助技術(shù)有助于減少50%~80%的道路交通安全事故。在智能汽車的終極階段,即無人駕駛階段,甚至可以完全避免交通事故,把人從駕駛過程中解放出來,這也是智能汽車最吸引人的價值魅力所在。
智能汽車的技術(shù)鏈
智能技術(shù)系統(tǒng)一般由傳感器、控制器、執(zhí)行器三大關(guān)鍵技術(shù)組成,主要包括:1)先進傳感技術(shù),包括利用機器視覺技術(shù)的檢測,如激光測距系統(tǒng)、紅外攝像技術(shù),以及利用雷達(激光、厘米波、毫米波、超聲波)檢測前行車輛。2)通信技術(shù)(GPS、DSRC、3G/4G),包括數(shù)臺智能汽車之間協(xié)調(diào)行駛必須的技術(shù)、車路協(xié)調(diào)通信技術(shù),以及相應(yīng)的車聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)。3)橫向控制,包括利用引導(dǎo)電纜、磁氣標志列、機器視覺技術(shù)、具有雷達反射性標識帶的橫向控制。4)縱向控制,包括利用激光雷達、毫米波雷達、機器視覺技術(shù)測車間距離的縱向控制,以及利用車間通信及車間距離雷達的車隊列行駛縱向控制。
智能汽車的產(chǎn)業(yè)鏈
車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)(ITS)為智能汽車提供了智能化的基礎(chǔ)設(shè)施、道路及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,隨著汽車智能化層次的提高,反過來也要求車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)同步發(fā)展。
智能汽車的產(chǎn)業(yè)鏈可以描述如下:1)車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈,包括上游的元器件和芯片生產(chǎn)企業(yè),中游的汽車廠商、設(shè)備廠商和軟件平臺開發(fā)商,以及下游的系統(tǒng)集成商、通信服務(wù)商、平臺運營商和內(nèi)容提供商等。2)先進傳感器廠商:開發(fā)和供應(yīng)先進的機器視覺技術(shù),包括激光測距系統(tǒng)、紅外攝像,以及雷達(厘米波、毫米波、超聲波)等。3)汽車電子供應(yīng)商:能夠提供智能駕駛技術(shù)研發(fā)和集成供應(yīng)的汽車電子供應(yīng)商,如博世、德爾福、電裝等。