前沿科技之無人駕駛汽車

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《變形金剛》來了,。各大院線的銀幕上熱播機器人汽車,，外形超酷、來去自如,。
) N5 i8 o! }3 }無人駕駛汽車是一種智能汽車,，也可以稱之為輪式移動機器人，主要依靠車內(nèi)以計算機系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實現(xiàn)無人駕駛,。它一般是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境,，并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息,，控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度,，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛,。

8 Z' N6 a) X) K/ x　　無人駕駛汽車從根本上改變了傳統(tǒng)的"人一車一路"閉環(huán)控制方式,，將不可控的駕駛員從該閉環(huán)系統(tǒng)中請出去，從而大大提高了交通系統(tǒng)的效率和安全性�,，F(xiàn)代無人駕駛汽車以汽車工業(yè)為基礎,，以高科技為依托，遵循由低到高,、由少到多,、由單方面到多方面、螺旋上升的規(guī)律發(fā)展,。其橫向發(fā)展離不開各種用途的實際需要,，而其縱向發(fā)展的生命力在于持續(xù)不斷的技術創(chuàng)新。
發(fā)達國家從20世紀70年代開始進行無人駕駛汽車研究,，目前在可行性和實用性方面,，美國和德國走在前列。美國是世界上研究無人駕駛車輛最早,、水平最高的國家之一,。早在20世紀80年代，美國就提出自主地面車輛(ALV)計劃,，這是一輛8輪車,，能在校園的環(huán)境中自主駕駛，但車速不高,。美國其它一些著名大學,，如卡耐基梅隆大學、麻省理工學院等都先后于20世紀80年代開始研究無人駕駛車輛,。然而,，由于技術上的局限和預期目標過于復雜,，到20世紀80年代末90年代初，各國都將研究重點逐步轉(zhuǎn)移到問題相對簡單的高速公路上的民用車輛的輔助駕駛項目上,。1995年,，一輛由美國卡耐基梅隆大學研制的無人駕駛汽車Navlab-V，完成了橫穿美國東西部的無人駕駛試驗,。在全長5000km的美國州際高速公路上,，整個實驗96%以上的路程是車輛自主駕駛的，車速達50--60km/h,。盡管這次實驗中的Navlab-V僅僅完成方向控制,，而不進行速度控制(油門及檔位由車上的參試人員控制)，但這次實驗已經(jīng)讓世人看到了科技的神奇力量,。豐田汽車公司在2000年開發(fā)出無人駕駛公共汽車,。這套公共汽車自動駕駛系統(tǒng)主要由道路誘導、車隊行駛,、追尾防止和運行管理等方面組成,。安裝在車輛底盤前部的磁氣傳感器將根據(jù)埋設在道路中間的永久性磁石進行導向，控制車輛行駛方向,。

　　2005年,，美國國防部"大挑戰(zhàn)"比賽上，最終由美國斯坦福大學工程師們改裝的一輛大眾途銳多功能車經(jīng)過7個半小時的長途跋涉完成了全程障礙賽,，第一個到達了終點,。在賽道上，無人駕駛汽車需要穿越沙漠,、通過黑暗的隧道,、越過泥濘的河床并需要在崎嶇險峻的山道上行使，整個行程無人駕駛汽車需要繞過無數(shù)個障礙,。
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. E' v8 y  {1 |) {  @1 Y# ^" S4 u, @　　在無人駕駛技術研究方面位于世界前列的德國漢堡Ibeo公司,，最近推出了其研制的無人駕駛汽車。這輛無人駕駛智能汽車由德國大眾汽車公司生產(chǎn)的帕薩特2.0改裝而成,，外表看來與普通家庭汽車并無差別,，但卻可以在錯綜復雜的城市公路系統(tǒng)中實現(xiàn)無人駕駛。行駛過程中,，車內(nèi)安裝的全球定位儀隨時獲取汽車所在準確方位的信息數(shù)據(jù),。隱藏在前燈和尾燈附近的激光掃描儀是汽車的"眼"，它們隨時"觀察"汽車周圍約183m內(nèi)的道路狀況,，構建三維道路模型,。除此之外，"眼"還能識別各種交通標識,，如速度限制,、紅綠燈,、車道劃分,、�,？奎c等，保證汽車在遵守交通規(guī)則的前提下安全行駛,。最后由無人駕駛汽車的"腦"----安裝在汽車后備廂內(nèi)的計算機,，將兩組數(shù)據(jù)匯合、分析,，并根據(jù)結果向汽車傳達相應的行駛命令,。多項先進科技確保這款無人駕駛汽車能夠靈活換檔、加速,、轉(zhuǎn)彎,、剎車甚至倒車。在茫茫車海和人海中,，它能巧妙避開建筑,、障礙、其他車輛和行人,，從容前行,。
. e- o$ u4 f. @2 {# |無人駕駛汽車開發(fā)的關鍵技術主要有兩個方面：車輛定位和車輛控制技術。這兩方面相輔相成共同構成無人駕駛汽車的基礎,。
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　　車輛定位技術是無人駕駛汽車行駛的基礎,。目前常用的技術包括磁導航和視覺導航等。其中,，磁導航是目前最成熟可靠的方案,，現(xiàn)大多數(shù)均采用這種導航技術。例如,，荷蘭阿姆斯特丹國際機場和鹿特丹的Park Shuttle系統(tǒng),，上海交通大學的Cyber C3系統(tǒng)等。磁導航最大的優(yōu)點是不受天氣等自然條件的影響,，即使風沙或大雪埋沒路面也一樣有效,，而且便于維護。另外,，通過變換磁極朝向進行編碼,，可以向車輛傳輸?shù)缆诽匦孕畔ⅲ�諸如位置,、方向,、曲率半徑、下一個道路出口位置等信息,。但是,，磁導航方法往往需要在道路上埋設一定的導航設備(如磁釘或電線),，系統(tǒng)實施過程比較繁瑣，且不易維護,，變更運營線路需重新埋設導航設備,。視覺導航就不存在這個問題。視覺導航的優(yōu)點是車載計算機可以在試驗樣車偏離目標車道前,，事先知道并預防其發(fā)生,，同時當在高速公路使用時，不需要對現(xiàn)有的道路結構做變化,，并且在混合交通中,，也可使用；其缺點為,，當風沙,、大霧等自然因素致使能見度過低或路面上的白色標線不清晰時，導航系統(tǒng)會失效,。但由于視覺導航對基礎設施的要求很低,，被公認為是最有前景的定位方法。
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2 t/ q/ H8 T! N5 C* A1 s& U) u; |　　車輛控制技術是無人駕駛汽車的核心,，主要包括速度控制和方向控制等幾個部分,。無人駕駛其實就是用電子技術控制汽車進行的仿人駕駛。通過對駕駛員的駕駛行為進行分析可知,，車輛的控制是一個典型的預瞄控制行為,，駕駛員找到當前道路環(huán)境下的預瞄點，根據(jù)預瞄點控制車輛的行為,。目前最常用的方法是經(jīng)典的智能PID算法,，例如模糊PID、神經(jīng)網(wǎng)絡PID等,。
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　　除以上兩個方面,，無人駕駛汽車作為智能交通系統(tǒng)的一部分，還需要一些其它相關技術的支持,，如車輛調(diào)度系統(tǒng),、通訊系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)等，最終得以實現(xiàn)整個交通系統(tǒng)的高效,、安全,。
: ]( E; i4 D/ P/ b3 `無人駕駛汽車的研究，可以歸納為3個方面：高速公路環(huán)境,、城市環(huán)境和特殊環(huán)境下的無人駕駛系統(tǒng),。就具體研究內(nèi)容而言，3個方面相互重疊，只是技術的側(cè)重點不同,。
% B8 y* O, \3 \- ?2 q4 a) |無人駕駛汽車是未來汽車發(fā)展的方向,，人類在不久的將來會用上智能型無人駕駛汽車。那是一種將探測,、識別,、判斷、決策,、優(yōu)化,、優(yōu)選、執(zhí)行,、反饋、糾控功能融為一體,，會學習,、會總結、會提高技能,，集微電腦,、微電機、綠色環(huán)保動力系統(tǒng),、新型結構材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車,。

李澤

期待早點面世                                   .

無路車

車輛定位技術是無人駕駛汽車行駛的基礎。目前常用的技術包括磁導航和視覺導航等,。如果把磁導航和視覺導航同時整合在一輛車上,，當風沙、大霧等自然因素致使能見度過低或路面上的白色標線不清晰時,，導航系統(tǒng)自動切入另一種導航系統(tǒng)或提示需人工駕駛操控時從而保障了無人駕駛汽車的安全,，只有導航系統(tǒng)有效車輛定位技術就很完善了。
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