前沿科技之無人駕駛汽車

掃街 · 發(fā)表于 2010-10-26 16:29:53

《變形金剛》來了,。各大院線的銀幕上熱播機(jī)器人汽車，外形超酷,、來去自如,。
無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可以稱之為輪式移動(dòng)機(jī)器人,，主要依靠車內(nèi)以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實(shí)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,。

　　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(chǔ)，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(shí)際需要，而其縱向發(fā)展的生命力在于持續(xù)不斷的技術(shù)創(chuàng)新,。
發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行無人駕駛汽車研究,，目前在可行性和實(shí)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(jì)80年代，美國就提出自主地面車輛(ALV)計(jì)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(xué),，如卡耐基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院等都先后于20世紀(jì)80年代開始研究無人駕駛車輛,。然而,，由于技術(shù)上的局限和預(yù)期目標(biāo)過于復(fù)雜，到20世紀(jì)80年代末90年代初,，各國都將研究重點(diǎn)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(xiàng)目上,。1995年，一輛由美國卡耐基梅隆大學(xué)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(yàn),。在全長5000km的美國州際高速公路上，整個(gè)實(shí)驗(yàn)96%以上的路程是車輛自主駕駛的,，車速達(dá)50--60km/h,。盡管這次實(shí)驗(yàn)中的Navlab-V僅僅完成方向控制，而不進(jìn)行速度控制(油門及檔位由車上的參試人員控制),，但這次實(shí)驗(yàn)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(dòng)駕駛系統(tǒng)主要由道路誘導(dǎo),、車隊(duì)行駛,、追尾防止和運(yùn)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(shè)在道路中間的永久性磁石進(jìn)行導(dǎo)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(xué)工程師們改裝的一輛大眾途銳多功能車經(jīng)過7個(gè)半小時(shí)的長途跋涉完成了全程障礙賽，第一個(gè)到達(dá)了終點(diǎn),。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(xiǎn)峻的山道上行使,，整個(gè)行程無人駕駛汽車需要繞過無數(shù)個(gè)障礙。

　　在無人駕駛技術(shù)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(cuò)綜復(fù)雜的城市公路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無人駕駛,。行駛過程中,，車內(nèi)安裝的全球定位儀隨時(shí)獲取汽車所在準(zhǔn)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(shí)"觀察"汽車周圍約183m內(nèi)的道路狀況,，構(gòu)建三維道路模型。除此之外,，"眼"還能識別各種交通標(biāo)識,，如速度限制、紅綠燈,、車道劃分,、停靠點(diǎn)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(jì)算機(jī)，將兩組數(shù)據(jù)匯合,、分析,，并根據(jù)結(jié)果向汽車傳達(dá)相應(yīng)的行駛命令。多項(xiàng)先進(jìn)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。
無人駕駛汽車開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)主要有兩個(gè)方面：車輛定位和車輛控制技術(shù),。這兩方面相輔相成共同構(gòu)成無人駕駛汽車的基礎(chǔ),。

　　車輛定位技術(shù)是無人駕駛汽車行駛的基礎(chǔ)。目前常用的技術(shù)包括磁導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航等,。其中,，磁導(dǎo)航是目前最成熟可靠的方案，現(xiàn)大多數(shù)均采用這種導(dǎo)航技術(shù),。例如,，荷蘭阿姆斯特丹國際機(jī)場和鹿特丹的Park Shuttle系統(tǒng)，上海交通大學(xué)的Cyber C3系統(tǒng)等。磁導(dǎo)航最大的優(yōu)點(diǎn)是不受天氣等自然條件的影響,，即使風(fēng)沙或大雪埋沒路面也一樣有效,，而且便于維護(hù)。另外,，通過變換磁極朝向進(jìn)行編碼,，可以向車輛傳輸?shù)缆诽匦孕畔ⅲT如位置,、方向,、曲率半徑、下一個(gè)道路出口位置等信息,。但是,，磁導(dǎo)航方法往往需要在道路上埋設(shè)一定的導(dǎo)航設(shè)備(如磁釘或電線)，系統(tǒng)實(shí)施過程比較繁瑣,，且不易維護(hù),，變更運(yùn)營線路需重新埋設(shè)導(dǎo)航設(shè)備。視覺導(dǎo)航就不存在這個(gè)問題,。視覺導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)是車載計(jì)算機(jī)可以在試驗(yàn)樣車偏離目標(biāo)車道前,，事先知道并預(yù)防其發(fā)生，同時(shí)當(dāng)在高速公路使用時(shí),，不需要對現(xiàn)有的道路結(jié)構(gòu)做變化,，并且在混合交通中，也可使用,；其缺點(diǎn)為,，當(dāng)風(fēng)沙、大霧等自然因素致使能見度過低或路面上的白色標(biāo)線不清晰時(shí),，導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)失效,。但由于視覺導(dǎo)航對基礎(chǔ)設(shè)施的要求很低，被公認(rèn)為是最有前景的定位方法,。

　　車輛控制技術(shù)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(gè)部分。無人駕駛其實(shí)就是用電子技術(shù)控制汽車進(jìn)行的仿人駕駛,。通過對駕駛員的駕駛行為進(jìn)行分析可知,，車輛的控制是一個(gè)典型的預(yù)瞄控制行為，駕駛員找到當(dāng)前道路環(huán)境下的預(yù)瞄點(diǎn),，根據(jù)預(yù)瞄點(diǎn)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(luò)PID等。

　　除以上兩個(gè)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(guān)技術(shù)的支持,，如車輛調(diào)度系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)等,，最終得以實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通系統(tǒng)的高效,、安全。
無人駕駛汽車的研究,，可以歸納為3個(gè)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(gè)方面相互重疊,，只是技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)不同。
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(huì)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(huì)學(xué)習(xí)、會(huì)總結(jié),、會(huì)提高技能,，集微電腦、微電機(jī),、綠色環(huán)保動(dòng)力系統(tǒng),、新型結(jié)構(gòu)材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車。

李澤 · 發(fā)表于 2010-10-27 13:48:41

期待早點(diǎn)面世 .

無路車 · 發(fā)表于 2011-1-15 14:41:11

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

		自動(dòng)登錄	找回密碼
密碼			注冊會(huì)員