车顶的激光雷达能够扫描半径70米范围内的环境信息,车载控制系统通过摄像机能“看懂”交通灯,识别行人和障碍物等,并模拟驾驶员对相应交通状况作出正确反应。试验汽车已经行驶了约22.5万km 路程,期间为防不测驾驶员可以干预。在完全无人干预的状态下,行驶总路程已达1600km,其中一辆车驶过号称美国“最陡最弯曲”道路之一的旧金山隆巴德街。在欧洲,为了有效解决城市道路堵塞、停车困难、能源消耗、噪声污染和环境污染等交通问题,一种新型的公共交通汽车系统已经问世,这种交通汽车系统被称为Cyber-car System,是智能汽车应用领域的一个新突破。法国国立计算机及自动化研究院研发的CyCab 智能汽车,该车采用激光扫描技术实现自主导航、障碍物检测以及汽车跟踪等功能。2001 年2月,欧洲的十五个研究机构和企业组成了一个联盟,开发CyberCars/CyberMove 项目,这个由欧共体发起的项目的目标是建立一种基于高度自动化汽车的智能交通系统,称作可控交通系统。在这一项目支撑下,发起了包括RIVIUM 项目、ANTIBES 项目、WERFENWENG项目在内的八个关于CyberCars 研究的项目。经过三年多的研究工作,该项目于 2004 年月 10~11 日在法国安提布市作了最终项目报告并进行了室内仿真演示和室外试验。
意大利帕尔玛大学的无人驾驶汽车,从意大利起程,重温当年马可·波罗的旅行路线,在80多天的行程中,途径俄罗斯、哈萨克斯坦等多个国家,最终进入中国境内,再穿过戈壁沙漠,于2010年10月28日抵达上海世博园。这项试验将智能汽车置于实际的环境中进行测试,汽车跨越两个大洲,在各种不同的极端环境条件进行了试验。试验过程中该智能汽车没有使用任何地图,采用了低成本技术,所设计的控制器可以较容易地安装到大多数的汽车底盘,还有助于改善道路安全,并且对燃油效率的提高也有积极的影响[18]。我国关于智能汽车的研究始于20世纪80年代,国家863计划立项进行遥控驾驶智能移动平台的研制。国内关于智能汽车的研究集中于一些高校,国防科技大学自动化研究所从80 年代末期至今一直在进行智能汽车的研究,先后研制了CITAVT-I、II 至CITAVT-IV、HQ 系列等多种型号的智能汽车[8-9]。清华大学从 1988 年开始关于智能汽车的研究,设计的 THMR-V 智能汽车在结构化道路环境下提出一种基于扩充转移网络的道路理解技术和基于混合模糊逻辑的控制方法实现道路轨迹的自动跟踪,平均车速为100km/h,最高车速达150km/h。吉林大学从上世纪90年代年开始关于智能汽车的研究,并先后开发出JLUIV、DLIUV系列智能汽车。上海交通大学智能汽车技术研究所承接了欧盟ICT计划CyberC3项目,研制出CyberC3、CyberSmart、CyberExpo等一系列智能汽车。智能汽车未来挑战赛汇集了我国智能汽车研究的最新进展,前4届冠军分别为湖南大学、中科院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所、国防科技大学和军事交通学院。军事交通学院研制的“猛
狮3号”智能汽车在2012年11月24日从北京台湖收费站自主行驶到天津东丽收费站,全程超过100km,共历时85min,最高车速105km/h,全程平均车速 79km/h,顺利完成了京津高速公路测试项目[10]。
4智能汽车技术的作用
智能汽车技术的潜在作用是明显的,主要包含交通安全、节能环保、道路容量、城市/ 交通规划、新商业模式等几个方面。文献[11]从行车安全、环保、道路容量等几个方面,介绍了不同车辆自动化等级带来的不同程度影响。下面将主要从自动化等级较高的无人驾驶方面分析一下智能车技术的潜在作用。
2. 1 交通安全
在道路基础设施日趋完善、安全度提升空间受限的情况下,汽车的行驶安全性得到越来越多的重视。针对自然驾驶的研究表明:78%的行车碰撞事故和65%的临近碰撞事故,是由于驾驶员分心导致的,而传统的自主安全系统(autonomous safetysystems)无法摆脱驾驶员操纵受限的影响,在交叉路口安全、行人安全、夜间行车安全等方面存在一定的局限。智能汽车可采用车路协同系统通过车载设备与路侧系统以及周边车载设备的通信,为驾驶者提供全时空信息,实现车路间的最大协调以及更安全的驾驶,能够弥补很多自主安全系统无法解决的问题。另一方面,结合驾驶辅助的主动安全技术如:自适应巡航、车辆接近通报装置、夜视辅助、自适应前照明系统等,都将使智能汽车行驶更加安全可靠。如果采用无人驾驶,则汽车交通事故发生率有望下降到零,因为自动驾驶汽车由行车电脑精确控制,可以有效减少酒驾、疲劳驾驶、超速等人为不遵守交通规则导致的交通事故,即使受其他汽车交通事故发生率的干扰,自动驾驶汽车市场份额的高速增长也会使整体交通事故发生率稳步下降。
2. 2 节能减排
智能汽车将提高车辆利用率,降低汽车总销量,减轻汽车对环境的污染。根据谷歌无人驾驶汽车团队的统计,传统汽车在大部分时间内(96%)处于空闲状态,利用率较低。无人驾驶汽车可以按照时间顺序依次供需要的人使用,因此可以更好地统筹安排家庭内车辆使用,提高车辆的使用效率,减少汽车消费总量,有效减少碳排放。当交通不再拥堵时,行车电脑控制的无人驾驶汽车可以将车近乎定速行驶,车辆也无需在停车起步之间不断切换,大大降低了能耗。另一方面,智能汽车可以根据实时路况自动选择到达目的地的最优路径,能源消耗更少。队
列行驶也是智能汽车的另一种形式,即有人驾驶领头车辆,后面跟随着无人驾驶车辆编队,研究表明低能耗。
2. 3 城市交通规划
智能汽车有助于改变当前城市规划和汽车交通基础设施状况,影响汽车运输相关产业的发展。当交通拥堵不再是问题,人们可以接受更长的通勤距离,汽车可以是家和办公室的自然延伸,更有利于新型的城镇化建设。另一方面,智能汽车的运行需要配套的交通基础设施,由于无人驾驶汽车靠传感器感知路面障碍,或者通过4G/DSRC与道路设施通信,因此需要在交叉路口、路侧、弯道等布置引导电缆、磁场标志列、雷达反射性标识、传感器、通信设施等。当前的基础设施建设情况将不再适用,这省去了超宽车道、护栏、停车标志、振动带等现有设置的交通道路,道路容量将会成倍增加。无人驾驶技术将会消灭堵塞的街道和大市区超宽的公路,对高速公路的需求也会随之减少。汽车将成为物联网的一个结点。
5 总结
当前信息技术革命正在推动汽车设计翻开新的一页,能汽车技术在改变人们驾驶习惯的同时,提高了交通的安全性、节能减排,带来城市/交通规划的重新布局。未来智能汽车将朝着环保节能、智能化、个性化、安全舒适的方向发展,而感知、通信技术和嵌入式系统的发展将有力地支撑智能汽车的发展。目前看来,智能汽车技术的发展还处于驾驶辅助阶段,距离发展到最高层次的半自动和全自动驾驶阶段可能尚需时日,但随着智能技术的累积,加上相关法规的制定完善以及人们的认可接受,智能汽车必将成为主流。
参考文献:
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of Ground Vehicle Technology,2003,21(6):303-310 [8] 孙振平, 安向京, 贺汉根. CITAVT-IV——视觉导航的自主车[J]. 机器人,2002,24(2):
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[9] 戴斌, 聂一鸣, 孙振平. 地面无人驾驶技术现状及应用[J]. 汽车与安全,2012,10(3):
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[10] 人民网 . 无人驾驶汽车高速试跑抵达天津,超车减速刹车停靠全智能
[EB/OL].(2012-11-25)[2013-1-16].http://news.163.com/12/1125/08/8H55DV8N00014J B6.html.
[11] Meyer, G., et al. CityMobil2: Challenges and Opportunities of Fully Automated
Mobility, in Road VehicleAutomation.2014, Springer International Publishing.p. 169- 184