智慧汽車發(fā)展概況與趨勢

陳 力 胡冬雪

（同濟(jì)大學(xué)）

智慧汽車發(fā)展概況與趨勢

陳 力 胡冬雪

（同濟(jì)大學(xué)）

BOSCH無人駕駛汽車

● 汽車作為一種交通工具有三大核心目標(biāo)：安全、舒適、便利，而這三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都離不開智慧汽車的概念，智慧汽車就是通過借助電子技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，更加安全、更加環(huán)保、更加便利地來實(shí)現(xiàn)無人駕駛的終極目標(biāo)。以整車廠、知名IT企業(yè)、零部件供應(yīng)商為首的三股勢力均積極投入了這塊目前還處于無序競爭的藍(lán)海。

智慧汽車是近幾年才出現(xiàn)的名詞，以前人們談到的是智能汽車或者汽車的智能化，隨著電子技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，才逐漸提出智慧汽車的概念。智慧汽車的概念從廣義上可以指汽車上某個零部件的智能化，如智能大燈、智能雨刮、車道偏離提醒等；從狹義上講智慧汽車就是具有人類智慧的完全無人駕駛的汽車。

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(yùn)用了計算機(jī)、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。目前對智慧汽車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(diǎn)和汽車工業(yè)增長的新動力，很多發(fā)達(dá)國家都將其納入到各自重點(diǎn)發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當(dāng)中。

智慧汽車的起源

自從發(fā)明汽車的那一天起，汽車的智能化就一直伴隨著汽車的整個發(fā)展史。從最初的自動啟動的實(shí)現(xiàn)到最終的完全無人駕駛，汽車智能化一直圍繞著安全、舒適、方便三大主題不斷進(jìn)步和發(fā)展。主要的歷史事件包括：1912年凱迪拉克的自動啟動系統(tǒng)意味著駕駛?cè)瞬辉儆檬謩忧鷨悠嚕?939年奧茲莫比爾公司推出了第一個自動變速系統(tǒng)；1958年克萊斯勒的巡航控制系統(tǒng)使得駕駛?cè)瞬挥迷贂r時注意行駛速度；1970年克萊斯勒Imperial首先配備防抱死剎車系統(tǒng)；1997年部分豐田車配備基于雷達(dá)的自適應(yīng)巡航控制，可與前車自動保持安全駕駛距離；2002年豐田推出Night View（夜視），一款車內(nèi)監(jiān)視器，可顯示前方道路的近紅外圖像，凸顯障礙；2003年梅賽德斯推出Pre-Safe系統(tǒng)，采用感應(yīng)器預(yù)測迫在眉睫的撞擊，采取各種防范措施；2004年英菲尼迪（日本豪華車品牌）推出第一款“離開車道”警示系統(tǒng)，在車駛離車道時提醒駕駛?cè)耍?005年沃爾沃推出第一款盲點(diǎn)警報系統(tǒng)，當(dāng)有車進(jìn)入駕駛?cè)嗣c(diǎn)時就會發(fā)出警報；2006年雷克薩斯推出相機(jī)-聲納輔助的平行泊車系統(tǒng)；2007年卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Tartan車隊(duì)贏得美國國防部的自動汽車比賽大獎；2008年梅賽德斯引進(jìn)Attention Assist，在駕駛?cè)孙@露疲勞征兆時發(fā)出警告；2010年奧迪無人駕駛自動汽車TTS行駛12.42公里，抵達(dá)落基山派克峰頂；2010年7輛車組成的谷歌無人駕駛汽車車隊(duì)開始在加州道路上試行；2010年梅賽德斯 F800 Style概念車展示賽車助手，一款低速適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)；2011年中國國防科技大學(xué)創(chuàng)造的一輛無人駕駛汽車行駛177英里，從長沙開至武漢。

通用汽車公司的阿蘭·陶伯估計，2020年自動駕駛系統(tǒng)將成為汽車標(biāo)準(zhǔn)配置。根據(jù)世界電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）預(yù)測，至2040年，道路行駛的汽車中無人駕駛汽車將占75%以上。

智慧汽車基本結(jié)構(gòu)

智慧汽車是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它主要由四部分構(gòu)成：智能傳感系統(tǒng)、智能計算機(jī)系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)、智能公交系統(tǒng)，它集中運(yùn)用了計算機(jī)、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。

智能傳感系統(tǒng)：通過在汽車各部件上安裝智能傳感器，智能傳感器把周邊環(huán)境的信息傳遞給智能計算機(jī)，計算機(jī)對信息進(jìn)行綜合整理后把執(zhí)行信號傳遞給汽車部件，從而使其作出相應(yīng)的動作，這就構(gòu)成了智能傳感系統(tǒng)。智能傳感系統(tǒng)的核心是傳感器，傳感器的使用等于為車輛添加了電子眼，如同人類的五官，進(jìn)一步豐富了車輛對外感知行為。對于車載系統(tǒng)來講，大部分傳感器都是用來監(jiān)控車輛行駛控制、駕駛員行為、安全、車距及駕駛員與成員舒適度等。

輔助駕駛系統(tǒng)：碰撞避免系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、駕駛員視覺增強(qiáng)系統(tǒng)。

碰撞避免系統(tǒng)：碰撞避免系統(tǒng)是車輛主動輔助駕駛系統(tǒng)和車輛必要的安全系統(tǒng)，通過對妨礙物、危險態(tài)勢的及時檢測，為駕駛員和車輛系統(tǒng)獲得足夠的安全時間，從而阻止或減少危險情況的發(fā)生，達(dá)到安全行車的目的。

巡航控制系統(tǒng)：車輛巡航控制系統(tǒng)就是在計算機(jī)精確控制下調(diào)整車輛節(jié)氣門，從而達(dá)到在不同路況下始終保持設(shè)定車速的輔助駕駛系統(tǒng)。

導(dǎo)航系統(tǒng)：智能車輛一個基本要求就是能為駕駛員找到一條最經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的交通線路。導(dǎo)航系統(tǒng)是智能車輛必不可少的一部分。導(dǎo)航地圖存儲在導(dǎo)航計算機(jī)中。

智能計算機(jī)系統(tǒng)：智能計算機(jī)系統(tǒng)是整個智能系統(tǒng)的核心，所有的智能系統(tǒng)都是圍繞著它才能發(fā)揮作用。智能車輛要想安全、穩(wěn)定地正常行駛，就要求計算機(jī)能夠迅速高效地融合整理各個系統(tǒng)傳來的大量的信息，并迅速地給出策略，然后精確地傳遞給發(fā)出信號的系統(tǒng)，使其產(chǎn)生相應(yīng)的動作，來調(diào)整汽車，使汽車自動駕駛。

智能公交系統(tǒng)：該系統(tǒng)用于提高交通的可靠性、安全性及生產(chǎn)效率，創(chuàng)建綠色交通，增強(qiáng)交通系統(tǒng)對用戶的吸引力。該系統(tǒng)將交通管理部門同駕駛員直接連接起來，進(jìn)行實(shí)時調(diào)度和線路調(diào)整，降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率。先進(jìn)的交通系統(tǒng)是未來智能交通系統(tǒng)中最為實(shí)用的社會性系統(tǒng)。

智慧汽車正是有了這些系統(tǒng)的共同作用，從而使得汽車不需要人去駕駛，人只需舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。

Night view夜視系統(tǒng)

智慧汽車發(fā)展趨勢

在這一新興戰(zhàn)場，主要有知名科技公司、傳統(tǒng)汽車廠商、知名汽車零部件廠商三股主要勢力在角逐，目前智慧汽車正處在無序競爭狀態(tài)，每家都在利用各自的優(yōu)勢跑馬圈地。

知名IT企業(yè)，以谷歌和蘋果公司為代表。谷歌于2009年啟動對無人駕駛技術(shù)的研究。通過安裝了24個傳感器的雷克薩斯RX450h汽車，谷歌已完成了約70萬英里的無人駕駛里程。谷歌公司還宣布了其無人駕駛汽車項(xiàng)目的最新進(jìn)展，稱已可以在城市道路上行駛。相對于最初的高速公路行駛，城市道路被視作一項(xiàng)更復(fù)雜的挑戰(zhàn)。

在過去數(shù)年間，谷歌已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)在包括豐田普銳斯及奧迪TT在內(nèi)的數(shù)個車型上展開實(shí)驗(yàn)。在16萬英里的行駛距離中，有超過1 000英里實(shí)現(xiàn)了自動行駛。一旦將此項(xiàng)技術(shù)與谷歌地圖結(jié)合，前景必將十分廣闊。

另一股不容忽視的勢力——蘋果，正試圖融入所謂的“汽車夢”。蘋果在全球開發(fā)者大會(WWDC)上公布了其“iOS in the Car”項(xiàng)目，即將Siri等技術(shù)融入到更多的汽車中去；近日，蘋果終于發(fā)布了更名為“CarPlay”的計劃，福特、沃爾沃、法拉利等也在這個聯(lián)盟中。

傳統(tǒng)車企的代表則是諸如福特汽車等。作為先知先覺者，福特早在2007年就與微軟合作開發(fā)名為SYNC的聲控技術(shù)，具備影音播放、撥打電話、語音朗讀短信等基本功能。目前，該技術(shù)已在福特的汽車上得到廣泛應(yīng)用。而為了打造繁榮的生態(tài)，福特2010年推出了SYNC AppLink開放接口，智能設(shè)備上的第三方應(yīng)用得以移植過來，與CarPlay不同，SYNC允許第三方應(yīng)用的接入；福特的SYNC AppLink技術(shù)平臺，是把AppLink后面的源代碼都開源給第三方應(yīng)用開發(fā)者甚至其他汽車廠商。福特實(shí)現(xiàn)無人駕駛的藍(lán)圖里，短期目標(biāo)是通過AppLink將無線網(wǎng)連接到車內(nèi)，以及自動巡航、自動停車等輔助駕駛的智能系統(tǒng)；中期目標(biāo)是推出半自動控制駕駛技術(shù)，包括駕駛者可控的“自動駕駛技術(shù)”和在個別情況下使用的車輛自動編組技術(shù)；在此基礎(chǔ)上，最后才有可能實(shí)現(xiàn)無人駕駛這一最遠(yuǎn)期的目標(biāo)。

作為汽車零部件供應(yīng)商，大陸集團(tuán)意識到無人駕駛汽車的發(fā)展趨勢，制定了為整車廠提供無人駕駛前裝系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，分為三個實(shí)施階段：2016年實(shí)現(xiàn)部分自動化駕駛；2020年前實(shí)現(xiàn)高度自動化駕駛；2025前實(shí)現(xiàn)全自動化駕駛，也就是無人駕駛。

按照從高級輔助駕駛系統(tǒng)升級到自動化駕駛的技術(shù)發(fā)展路線，大陸集團(tuán)開始了與全球頂尖IT公司的一系列密切合作：首先，未來的無人駕駛汽車需要車聯(lián)網(wǎng)的支持，2013年8月，大陸集團(tuán)與思科公司合作開發(fā)了一輛聯(lián)網(wǎng)概念驗(yàn)證車，采用思科公司的無線網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)，能自動在3G、4G網(wǎng)和其他無線網(wǎng)絡(luò)之間無縫切換，實(shí)時接收交通和導(dǎo)航信息，無線升級更新車載軟件，概念驗(yàn)證車還安裝了基于云計算的信息娛樂系統(tǒng)。其次，2013年9月大陸集團(tuán)與IBM公司，聯(lián)合開發(fā)下一代“電子地平線”平臺。大陸集團(tuán)的目標(biāo)是在整合思科無線網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)、IBM云計算嵌入式系統(tǒng)、HERE地圖數(shù)據(jù)的技術(shù)基礎(chǔ)上，向全球汽車制造商提供完整的、端到端連接的“電子地平線”解決方案，爭取在2020年前實(shí)現(xiàn)高度自動化駕駛的戰(zhàn)略目標(biāo)。

當(dāng)然，汽車最終實(shí)現(xiàn)完全無人駕駛還是一個漫長的過程，但是這些智能駕駛的技術(shù)，正慢慢往無人駕駛方向發(fā)展。

[責(zé)任編輯：彥 隱]