智能車輛系統發展及其關鍵技術淺析

吳莉雅 王峰

摘要：智能車輛是一個集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，它集中運用了計算機、現代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。目前對智能車輛的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性，以及提供優良的人車交互界面。近年來，智能車輛己經成為世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業增長的新動力，很多發達國家都將其納入到各自重點發展的智能交通系統當中。

關鍵詞：智能車輛;系統發展;關鍵技術

1 智能車輛概述

所謂“智能車輛”，就是在普通車輛的基礎上增加了先進的傳感器（雷達、攝像）、控制器、執行器等裝置，通過車載傳感系統和信息終端實現與人、車、路等的智能信息交換，使車輛具備智能的環境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態，并使車輛按照人的意愿到達目的地，最終實現替代人來操作的目的。

智能汽車與一般所說的自動駕駛有所不同，它指的是利用多種傳感器和智能公路技術實現的汽車自動駕駛。智能汽車首先有一套導航信息資料庫，存有全國高速公路、普通公路、城市道路以及各種服務設施（餐飲、旅館、加油站、景點、停車場）的信息資料;其次是GPS定位系統，利用這個系統精確定位車輛所在的位置，與道路資料庫中的數據相比較，確定以后的行駛方向;道路狀況信息系統，由交通管理中心提供實時的前方道路狀況信息，如堵車、事故等，必要時及時改變行駛路線;車輛防碰系統，包括探測雷達、信息處理系統、駕駛控制系統，控制與其他車輛的距離，在探測到障礙物時及時減速或剎車，并把信息傳給指揮中心和其他車輛;緊急報警系統，如果出了事故，自動報告指揮中心進行救援;無線通信系統，用于汽車與指揮中心的聯絡;自動駕駛系統，用于控制汽車的點火、改變速度和轉向等。

通常對車輛的操作實質上可視為對一個多輸入、多輸出、輸入輸出關系復雜多變、不確定多干擾源的復雜非線性系統的控制過程。駕駛員既要接受環境如道路、擁擠、方向、行人等的信息，還要感受汽車如車速、側向偏移、橫擺角速度等的信息，然后經過判斷、分析和決策，并與自己的駕駛經驗相比較，確定出應該做的操縱動作，最后由身體、手、腳等來完成操縱車輛的動作。因此在整個駕駛過程中，駕駛員的人為因素占了很大的比重。一旦出現駕駛員長時間駕車、疲勞駕車、判斷失誤的情況，很容易造成交通事故。

通過對車輛智能化技術的研究和開發，可以提高車輛的控制與駕駛水平，保障車輛行駛的安全暢通、高效。對智能化的車輛控制系統的不斷研究完善，相當于延伸擴展了駕駛員的控制、視覺和感官功能，能極大地促進道路交通的安全性。智能車輛的主要特點是以技術彌補人為因素的缺陷，使得即便在很復雜的道路情況下，也能自動地操縱和駕駛車輛繞開障礙物，沿著預定的道路軌跡行駛。

2 智能車輛系統關鍵技術

2.1 傳感器技術

其一，機器角度。在圖像加工技術的迅速進展之下，特別是多種類型特殊的集成電路產生，機器角度的技術在諸多領域內取得較好的應用。智能車輛體系在此期間獲取效益，對于安裝以及價格的視角上，圖像傳感器展現出固有的競爭力，作用在車道檢測、道路篩查與障礙物的排查上，存在的缺點便是測量精確度難以保障，通常來講在測量范圍的不斷增加之下，測量精確度呈現降低趨勢，能見度有所減少，繼而測量范圍隨之縮小。

其二，雷達體系。雷達體系存在遠距離的測距水平，其可以保存車輛前方道路信息以及目標車輛的方位信息，激光雷達因為光學體系脆弱性，包括不容易維護、容易受到環境的制約等，智能車輛體系的存在受到障礙。并且智能車輛體系目前往往選擇毫米波雷達技術，毫米波的具體工作不需要思考環境因素，甚至是下雨以及黑夜情況都不會影響到毫米波的傳遞，確保毫米波雷達在多種環境下安全運作。

除此之外毫米波雷達體系的頻率以76-77GHz 為主，同時在單片微波集成技術的產生過程中，毫米波雷達實際價格以及外型尺寸有效的降低，成為此種體系在智能車輛體系中大范圍應用的關鍵因素。毫米波雷達存在的不足主要是識別能力的降低，通過單束毫米波雷達以及多束雷達，在區別轉彎車輛以及換道過程車輛操作中存在難度。

其三，磁釘。磁信號可以提供可靠性的指示車道界限手段，通過路面下鋪設的現有磁釘以及機器視角進行融合，能夠完成車輛道路的全過程跟蹤。現階段商用類型的磁車道路正在使用磁釘，因為磁釘需要存在于路面之下，所以要預先將其配置在道路建設上，在一定程度上控制傳感器的具體使用。

2.2 測量信息處理技術

其一，信息融合技術。不同類型的傳感器存有不同特點以及不同運用空間，目前為止尚未產生作用在智能車輛體系中的全能傳感器類型，并且單一化的傳感器相關數據存有固定的條件，結合其進行正確判斷。所以在提升目標分辨以及估計水平的基礎上，要通過相關信息技術，給予存在于不同區域內的多類型傳感器信息加以融合，去除多個傳感器之間信息的沖突化，彰顯傳感器信息互補特征，減少測量數值存在的不穩定性，構建體系與環境統一化的感知結構，促使整個系統決策運作規范性的提升。

其二，濾波估計技術。智能化車輛體系在完成智能化性能展現期間，重點思考多種類型傳感器測量的前車以及已車之間相對距離和速度數據，所有的數據在實際測量期間因為傳感器自身存在的熱噪聲以及工作環境干擾等，表現出一定的誤差結果。所以要設計切合實際的濾波算法，更加準確的發揮智能車輛體系的綜合性能。此種技術經歷多種領域的應用和實踐，凸顯其在處理諸多問題上具備的優勢。

2.3 通訊技術

車輛行駛過程中不僅要受到自身條件的制約，還會受到環境的制約，為了確保車輛穩定安全的運作，增強道路具體使用效率，需要實效性的把前方道口情況，包括交通情況、路面性質和特點等，以及前方車輛的實際運作傾向，按照通訊技術傳遞信息，便于已車處理好對應的項目。與此同時和傳感器工作情況有所差異，通訊體系的工作不會在環境以及氣候環境的制約下出現變動，完成全天候運作操作。換言之研發簡單易行與可靠性強的車輛通訊體系，勢必為車輛智能體系創新的發展方向。

3結語

綜上所述，智能車輛系統發展及其關鍵技術研究課題的開展具有十分重要的意義與價值，智能車輛系統的形成帶動著國家經濟水平的增長，健全完整的智能車輛結構系統，為車輛整體運作效益的提升給予動力，從而為國家持續發展提供支撐。

參考文獻：

[1]張健，張鈺薇，韓振.軌道交通車輛的智能化生產與運維系統的發展與探索[J].科技創新與應用，2019（27）.

[2]肖安.智能時代下，汽車供應鏈系統迎來新使命[J].信息技術與信息化，2019（5）：4-5.

（作者單位：長城汽車股份有限公司）

第一作者簡介：吳莉雅（1991年8月），女，漢族，河北省石家莊市，河北大學，本科，電子工程。