智能汽车的五个发展方向
张一贺
摘 要：智能车辆技术是在智能方面新兴的一个研究方向。从八十年代中后期开始，世界上各大国家都成立了自己的研究所，用于研究自己的智能车辆完善自己的技术。我国因为自身的条件限制，在智能车辆方面的研究比其他国家晚了一些，所以与那些发达国家有一定的技术差距。本文简要叙述了智能车辆的产生与发展以及对智能车辆的前景预测。
关键词：智能车辆；产生；技术；发展；前景
中图分类号：U469.79 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0031-02
1 智能车辆的概念
智能车辆（Intelligent Vehicle，IV）的发展要追溯到轮式机器人上，在简单避障，寻路机器人的基础上去粗存精加入了一套智能系统，从而使智能车辆日趋完善，所以许多研究者将智能车辆划入了轮式移动机器人的范围之中。智能车辆的研发要求是能够在复杂的未知的环境中，识别环境信息，从而做出最优决策，规划路径并且辅助使用者驾驶等，是一个顾及多方面多因素的的综合智能系统。作为一个软硬件结合的研究领域，他对软件方面，如程序设计，信息通讯，人工智能等有很高的要求，同时辅以现代传感器，GPS导航，安全设备等必要硬件，是典型的高新技术综合体。智能车辆致力于让驾驶员能够轻松地做到和人机交流，以及保证在驾驶中的汽车舒适度和安全度。至于如何去达到符合要求的安全性和舒适性是目前各国重点发展的智能交通系统中研究的重点，也将成为传统汽车领域的一个转折点和传统汽车工业增长的新动力。
智能车辆技术是一个新兴的的学科领域，它融合了自动控制原理，智能控制与专家系统，模式识别，信号与处理，图像处理技术，模式识别等各种领域的前沿技术。智能车辆自身问题的解决和新目标的实现得益于其他技术领域的进步和支持。同时，智能车辆的发展也紧紧依靠这些领域技术的进步。
目前智能车辆的发展有两个方向：一是在环境不复杂的室内，智能车辆具备自动寻路能力，使用小型的实验车辆在速度不高的情况下行驶。当遇到突发情况时，可以迅速判断形式并且做出最优的方案，改变行进方向沿着最优的路线前进；二是用于室外复杂的环境，智能车辆达到正常车辆行驶的速度，在多变的气候环境，路况信息下，利用各种传感器检测路况、气候的变化，以做出相应的改变来保证车辆行驶的安全和舒适，这要求程序能够很快处理传感器反馈的信息，同时传感器也要有很高的灵敏度。
2 智能车辆的产生
世界上第一台自动引导车辆系统（Automated Guided Vehicle System，AGVS）可以说是智能车辆的鼻祖或着说最初的雏形。1970年开始，伴随着人们在集成芯片等领域的研究，计算机得到了飞快的发展。因为机器人和计算机有着密切的联系，所以国外在研究计算机的同时，也掀起了智能领域研究热潮。而轮式移动机器人在那个军备竞争日趋激烈的年代，以它广阔的发展前景和出色的在军事方面的应用成为了研究的热点。
从八十年代中后期开始，各大研究所对智能车辆的研究都有了长足的进步。智能车辆在军事、民用和科学研究等领域广泛的应用前景，也吸引越来越多的商人投入到智能车辆的研究领域。在智能车辆中，对路况的识别和环境变化的检测犹如人的双眼，对路径的规划和最优路径的选择犹如人之大脑，这两个方面技术是智能车辆发展水平的一个重要标志。
3 智能车辆的发展及现状
3.1 美国智能车辆发展及现状
作为过去乃至现在的第一工业强国，美国在智能车辆方面的研究一直走在全球的前列。Autonomous Land Vehiclesl41 是美国在DARPA项目资助下的第一台自动寻路的车辆，这个车辆已经初步的预备了智能车辆的导航路径规划能力。目前DEMOⅢ智能车是美国军事机构主要的研发产品，并且配备出色的军事探测装备，能够应付多种多样的战备环境。DEMOⅢ智能车拥有一个高清摄像头，测距用激光、高功率军事雷达等多个军事探测装备，能够在复杂的环境下得到最准确的环境数据来调整车辆的运行参数以达到平稳完成任务的目的，因为拥有高功率军事雷达，智能车能发现300英寸范围内的障碍物并及时避障。
3.2 欧洲智能车辆发展及现状
德国慕尼黑联邦国防大学与德国奔驰汽车公司研制的智能车、德国的研究技术部门与大众汽车公司合作研制了Caravelle智能车、法国帕斯卡大学（Blaise Pascal University）与雪铁龙合作研制的Peugeot智能车以及意大利的帕尔玛大学（UniversityofParma）研制的ARGO系列智能车等撑起了欧洲智能车领域的尖端技术。Caravelle主要是依靠视觉技术来识别路况，车辆装备了两个摄像机来探知前方的道路，将捕捉到的图片按帧处理，通过高效的图像处理算法达到了70ms/帧的速度处理图像，因为识别算法的高效和迅速，车辆能够允许以更高的时速安全前行，该车的最高时速为120km/h。相对Caravelle智能车，Peugeot智能车因为自身芯片的高集成度，使得车辆更加简单轻便，对实验车几乎无需任何改装，经过长期在复杂路况的实验，该车的速度已经可以达到130km/h。ARGO智能车依靠自身的视觉图像和传感器技术，能够在平原，丘陵，隧道等不同路面平稳行驶。
3.3 我国智能车辆发展及现状
我国因为自身的条件限制，在智能车辆方面的研究比其他国家晚了一些，所以与那些发达国家有一定的技术差距。目前在国内智能车辆领域里研究的领跑者主要有：清华大学的THMR-V智能车、国防科技大学的CITAVT-I和CITAVT-V智能车，吉林大学的智能车等。THMR-V智能车结合了视觉技术、全球定位导航系统和声波雷达等检测技术，通过计算机控制技术完成智能车的方向，时速，避障等功能，THMR-V智能车在速度上已接近国际先进水平，平均速度為100km/h，最高速度可达150km/h。CITAVT-I和CITAVT-V智能车主要研究在非结构化道路环境下车辆遥控和自主驾驶技术，在绕城公路上进行了自主实验时车速最高达到了75.6km/h，已经接近CITAVT智能车的速度极限。
反观上述，充分的暴露出了我国在信息收集和快速处理上的技术还有很大的不足，与国外已经趋于成熟的技术相比还有很大的差距，但是行驶速度上已经达到了世界前列。除了上面提到的高校，中国还有很多出色的研究机构，如：中南大学、浙江大学、同济大学等。我国的智能车研究基本上还处于试验研究阶段，还没有成品能够实际运用到现实生活中。
4 智能车辆的前景预测
未来智能车辆的研究方向主要在以下几个方面更加完善：
（1）完善对驾驶员参数分析：近期的研究主要是觀察和分析驾驶员在驾驶车辆中的生理和心理状态，来分析驾驶员在实际驾驶中需要的辅助功能从而设计先进车辆和良好的用户信息交互界面。获得这些参数以后，研究员不仅能设置便捷、简单的控制界面系统，甚至可以设计出系统来模拟驾驶员的驾驶能力和应变能力。完善的智能车辆驾驶系统不仅能辅助驾驶员做出反应和安全行驶，也应该在驾驶员第一时间未做出判断时更快的做出决策，这成为智能车辆的研究重点。同时对驾驶员的头部加强监测能帮助探测和推理驾驶员的疲劳程度，特别是通过头部位置确定遇险时安全气囊弹出的正确位置。通过道路情况和驾驶员的心理情况，结合心理学分析使驾驶员疲劳的外部因素，利用驾驶员头部姿态、眼睛凝视跟踪以及道路单一性分析组成一个性能良好的驾驶员疲劳检测系统。法国的一些研究机构研制出能够判断司机精神状态的系统，并且通过音乐或光线来辅助司机改善精神状态。该系统用多种传感器检测方向盘的转动频率，油门刹车板上的压力，车速和遇到紧急情况司机的反应速度。汽车司机座前方安装一个红外线探测仪，用来检测驾驶员眼皮的眨动。如果驾驶员感到疲劳打瞌睡，眼皮的眨动就会变慢，这时候红外线监测器便会发出尖锐的警告声，将司机从瞌睡中惊醒。法国雷诺已经将这项研究成果应用到了汽车上。
（2）环境感知：智能车辆的最终目的是投入使用，而现实路况的复杂程度难以想象，不仅是路面问题，还有其他车辆，行人。面对超车，堵车智能车辆要能够更好的去获取行驶信息、车流信息和周边车辆信息等。
（3）特殊情况下的自主驾驶：主要是为了提高对事件突发的判断速度和准确度，在驾驶员的反应速度达到极限仍不能正确处理事件，或者出现了车辆失控超出了驾驶员的个人能力，在这种情况下的自主驾驶也成为了一些机构的主要研究方面。
上述的热门研究方向，几乎涵盖了智能车辆在实际应用中所涉及的各个需求领域，首先是对驾驶员的安全保障作出了研究，包括辅助驾驶、驾驶员状态检测、紧急避撞等。紧接着提出了车辆自主驾驶方面的研究，包括自动驾驶、路径规划、突发事件决策等。如果从车辆的智能程度和驾驶员驾驶车辆的方式来划分，刚才我们提到的研究领域主要就是以下的三个大的分支：
1）检测、报警系统。这个系统主要通过车辆前方路况检测、车辆周围信息观察、行车路径偏移度报告、危险驾驶行为预警、事故多发情况报警等措施有效的提高车辆驾驶的安全性
2）辅助驾驶车辆系统。和上面提到的检测系统不尽相同，这一部分具有更高级的车辆智能，不仅会检测路况并反馈给驾驶员，而且当驾驶员来不及处理突发情况时，系统将切断驾驶员对车辆的控制，自主决策规划路径和处理方案，通过控制行驶方向、行驶速度、扭距等使车辆回复到安全状态。
3）完全的智能车辆控制系统。这里所说的车辆拥有完全的自动驾驶，不需要驾驶员也能应对复杂路况。为了适应显示路况的复杂性，完全的自动驾驶车辆要能够解决包括车辆寻路、道路保持、处理其他车辆车距、堵车等待、超车速度变化等方面的问题。
5 结语
纵观全球各个研究机构，我国因为自身的发展起步晚，设施水平低等原因使得研究的进展和发达国家有一定差距。在短时间内大范围研发和投入实际应用还不太现实。但是智能车辆不论是从它的发展前景，理论技术还是从发展传统汽车行业，增大行业竞争力来看都是很有研究潜力的。尽管现阶段智能车距离实际上路行驶的目标还有很大的距离，复杂的路况、其他驾驶员的驾驶习惯、车速的多变等都是智能车辆要应对的重点和难点。我相信通过对某一技术的深入研究，我国在世界智能车辆研究上终有一席之地，未来的智能车辆技术必定会在各个领域发挥它应有的作用。
参考文献
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