智能汽車簡介

智能車輛是一個集環(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)，它集中運用了計算機、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(yōu)良的人車交互界面。近年來，智能車輛己經(jīng)成為世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力，很多發(fā)達國家都將其納入到各自重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當中。

智能汽車的基本結(jié)構(gòu)

從具體和現(xiàn)實的方面來看，智能汽車較為成熟的和可預(yù)期的功能和系統(tǒng)主要是包括智能駕駛系統(tǒng)、生活服務(wù)系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)、位置服務(wù)系統(tǒng)以及用車服務(wù)系統(tǒng)等，各個參與企業(yè)也主要是圍繞上述這些功能系統(tǒng)進行發(fā)展的。

這其中，各個系統(tǒng)實際上又包括一些細分的系統(tǒng)和功能，比如智能駕駛系統(tǒng)就是一個大的概念，也是一個最復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括了：智能傳感系統(tǒng)、智能計算機系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)、智能公交系統(tǒng)等；生活服務(wù)系統(tǒng)包括了影音娛樂，信息查詢以及各類生物服務(wù)等功能；而像位置服務(wù)系統(tǒng)，除了要能提供準確的車輛定位功能外，還要讓汽車能與另外的汽車實現(xiàn)自動位置互通，從而實現(xiàn)約定目標的行駛目的。

智能汽車有了這些系統(tǒng)的共同作用，相當于給汽車裝上了“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統(tǒng)之類的裝置。

智能汽車功能結(jié)構(gòu)示意圖

智能汽車體系架構(gòu)

通過車載傳感系統(tǒng)，智能汽車本身具備主動的環(huán)境感知能力，此外，它也是智能交通系統(tǒng)（ITS）的核心組成部分，是車聯(lián)網(wǎng)體系的一個結(jié)點，通過車載信息終端實現(xiàn)與人、車、路、互聯(lián)網(wǎng)等之間的無線通訊和信息交換。因此，智能汽車集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、模式識別、通訊及自動控制等技術(shù)，它是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級駕駛輔助等于一體的高新技術(shù)綜合體，擁有相互依存的價值鏈、技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。

1、智能汽車的價值鏈

如果說車聯(lián)網(wǎng)在汽車安全、節(jié)能、環(huán)保方面的價值是間接、基礎(chǔ)性的，那么智能汽車在提高行車安全、減輕駕駛員負擔方面的核心價值則是直接、顯而易見的，并有助于節(jié)能和環(huán)保。研究表明，在智能汽車的初級階段，通過先進智能駕駛輔助技術(shù)有助于減少50%～80%的道路交通安全事故。在智能汽車的終極階段，即無人駕駛階段，甚至可以完全避免交通事故，把人從駕駛過程中解放出來，這也是智能汽車最吸引人的價值魅力所在。

2、智能汽車的技術(shù)鏈

智能技術(shù)系統(tǒng)一般由傳感器、控制器、執(zhí)行器三大關(guān)鍵技術(shù)組成，主要包括：1）先進傳感技術(shù)，包括利用機器視覺技術(shù)的檢測，如激光測距系統(tǒng)、紅外攝像技術(shù)，以及利用雷達（激光、厘米波、毫米波、超聲波）檢測前行車輛。2）通信技術(shù)（GPS、DSRC、3G/4G），包括數(shù)臺智能汽車之間協(xié)調(diào)行駛必須的技術(shù)、車路協(xié)調(diào)通信技術(shù)，以及相應(yīng)的車聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)。3）橫向控制，包括利用引導(dǎo)電纜、磁氣標志列、機器視覺技術(shù)、具有雷達反射性標識帶的橫向控制。4）縱向控制，包括利用激光雷達、毫米波雷達、機器視覺技術(shù)測車間距離的縱向控制，以及利用車間通信及車間距離雷達的車隊列行駛縱向控制。

3、智能汽車的產(chǎn)業(yè)鏈

車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)（ITS）為智能汽車提供了智能化的基礎(chǔ)設(shè)施、道路及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，隨著汽車智能化層次的提高，反過來也要求車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)同步發(fā)展。

智能汽車的產(chǎn)業(yè)鏈可以描述如下：1）車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，包括上游的元器件和芯片生產(chǎn)企業(yè)，中游的汽車廠商、設(shè)備廠商和軟件平臺開發(fā)商，以及下游的系統(tǒng)集成商、通信服務(wù)商、平臺運營商和內(nèi)容提供商等。2）先進傳感器廠商：開發(fā)和供應(yīng)先進的機器視覺技術(shù)，包括激光測距系統(tǒng)、紅外攝像，以及雷達（厘米波、毫米波、超聲波）等。3）汽車電子供應(yīng)商：能夠提供智能駕駛技術(shù)研發(fā)和集成供應(yīng)的汽車電子供應(yīng)商，如博世、德爾福、電裝等。

智能汽車特點

1、高科技

智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車，這種汽車不需要人去駕駛，人只舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。因為這種汽車上裝有相當于汽車的“眼睛”、“大腦”和“腳”的電視攝像機、電子計算機和自動操縱系統(tǒng)之類的裝置，這些裝置都裝有非常復(fù)雜的電腦程序，所以這種汽車能和人一樣會“思考”、“判斷”、“行走”，可以自動啟動、加速、剎車，可以自動繞過地面障礙物。在復(fù)雜多變的情況下，它的“大腦”能隨機應(yīng)變，自動選擇最佳方案，指揮汽車正常、順利地行駛。

2、重要標志

無人駕駛的智能汽車將是新世紀汽車技術(shù)飛躍發(fā)展的重要標志?？上驳氖?，智能汽車已從設(shè)想走向?qū)嵺`。隨著科技的飛速發(fā)展，相信不久的將來，我們都可以領(lǐng)略到智能汽車的風采。

所以，智能汽車實際上是智能汽車和智能公路組成的系統(tǒng)，主要是智能公路的條件還不具備，而在技術(shù)上已經(jīng)可以解決。在智能汽車的目標實現(xiàn)之前，實際上已經(jīng)出現(xiàn)許多輔助駕駛系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車上，如智能雨刷，可以自動感應(yīng)雨水及雨量，自動開啟和停止；自動前照燈，在黃昏光線不足時可以自動打開；智能空調(diào)，通過檢測人皮膚的溫度來控制空調(diào)風量和溫度；智能懸架，也稱主動懸架，自動根據(jù)路面情況來控制懸架行程，減少顛簸；防打瞌睡系統(tǒng)，用監(jiān)測駕駛員的眨眼情況，來確定是否很疲勞，必要時停車報警……計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為汽車的智能化提供了廣闊的前景。

智能汽車發(fā)展現(xiàn)狀

1、IT巨頭與汽車企業(yè)采用完全不同的技術(shù)路線

寶馬曾表示：“我們比IT企業(yè)更了解汽車的參數(shù)，更能確保汽車行駛中的安全。你可以允許蘋果手機死機，但決不能允許寶馬車在半路?死機?。”這或許反映了IT企業(yè)與汽車企業(yè)的不同思路，前者憑借強大的后臺數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能軟件的支持，能夠很好地實現(xiàn)汽車與云端的互聯(lián)；而汽車企業(yè)則更多地考慮到車輛的實用性和安全性，他們“固守”汽車本身的優(yōu)勢。

2012年8月，谷歌宣布其研發(fā)的無人駕駛汽車已經(jīng)在電腦的控制下安全行駛了30萬英里。谷歌無人駕駛汽車依靠激光測距儀、視頻攝像頭、車載雷達、傳感器等獲得環(huán)境感知和識別能力，確保行駛路徑遵循谷歌街景地圖預(yù)先設(shè)定的路線。其裝置價格昂貴，大約需30萬美元，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，其本質(zhì)符合軍用智能車的技術(shù)特點。

與IT企業(yè)不同，沃爾沃、奧迪、奔馳、寶馬、豐田、日產(chǎn)、福特等汽車巨頭均選擇了更具實用性的民用智能車技術(shù)路線。在技術(shù)裝置方面主要采用常規(guī)的雷達（厘米波、毫米波、超聲波）、相機（立體、彩色、紅外）、傳感器（雷達、激光、超聲波）、攝像機等進行環(huán)境感知和識別，通過基于車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同式輔助駕駛技術(shù)進行智能信息交互，結(jié)合GPS導(dǎo)航實現(xiàn)路徑規(guī)劃，并且更加注重機電一體化系統(tǒng)動力學(xué)及控制技術(shù)的研發(fā)，成本低廉，便于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

2、世界汽車巨頭正致力于“高度自動駕駛技術(shù)”的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化

智能汽車前兩個層次的“輔助駕駛技術(shù)”和“半自動駕駛技術(shù)”已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并成為提升產(chǎn)品檔次和市場競爭力的重要手段。智能汽車第一層級的輔助駕駛技術(shù)包括自主式輔助駕駛技術(shù)和協(xié)同式輔助駕駛技術(shù)兩種，通過警告讓司機防患車禍于未然。其中，包括前碰撞預(yù)警（FCW）、車道偏離預(yù)警（LDW）、車道保持系統(tǒng)（LKS）、自動泊車輔助（APA）等在內(nèi)的自主式輔助駕駛技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，處于普及推廣階段，并由豪華車下沉至B級車。汽車輔助駕駛技術(shù)成為獲取E-NCAP四星和五星的必要條件。在美國、歐洲、日本等汽車發(fā)達國家和地區(qū)，基于車聯(lián)網(wǎng)V2I/V2V技術(shù)的協(xié)調(diào)式輔助駕駛技術(shù)正在進行實用性技術(shù)開發(fā)和大規(guī)模試驗場測試。半自動駕駛技術(shù)在高端車上逐漸獲得應(yīng)用，比如已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）。

世界汽車巨頭們正致力于第三個層次“高度自動駕駛技術(shù)”的實用化研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，即將實現(xiàn)量產(chǎn)上市。沃爾沃將率先量產(chǎn)全球第一個自動駕駛技術(shù)——堵車輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)是自適應(yīng)巡航控制和車道保持輔助系統(tǒng)的集成與延伸，它可以使汽車在車流行駛速度低于50公里/小時的情況下，自動跟隨前方車輛行進。此外，奧迪、凱迪拉克、日產(chǎn)、豐田等都計劃推出諸如自動轉(zhuǎn)向、加減速、車道引導(dǎo)、自動停車、自適應(yīng)巡航控制等技術(shù)的汽車，它們大多屬于第三層次的智能駕駛技術(shù)。

3、“全工況無人駕駛”前路漫漫

由于車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)涵蓋汽車、IT、交通、通訊等多個行業(yè)，相關(guān)技術(shù)標準法規(guī)仍不健全，協(xié)調(diào)式輔助駕駛技術(shù)目前尚未得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。谷歌無人駕駛汽車還離不開人的操控，只能按預(yù)定程序行進，在霧雪天氣還會受到干擾，并且在加速、減速及轉(zhuǎn)向時銜接不太好?？傊r的無人駕駛技術(shù)仍處于研發(fā)階段，最終的實用性測試和驗證還需要很長時間。

4、智能汽車將對交通運輸業(yè)產(chǎn)生深遠而革命性的影響

智能汽車將大幅減少交通安全事故。汽車交通事故在很大程度上取決于人為因素，無人駕駛汽車由行車電腦精確控制，可以有效減少酒駕、疲勞駕駛、超速等人為不遵守交通規(guī)則導(dǎo)致的交通事故。

智能汽車將提高車輛利用率，降低汽車總銷量，減輕汽車對環(huán)境的污染。根據(jù)谷歌無人駕駛汽車團隊的統(tǒng)計，傳統(tǒng)汽車在大部分時間內(nèi)（96%）處于空閑狀態(tài)，利用率較低。無人駕駛汽車可以按照時間順序依次供需要的人使用，因此可以更好地統(tǒng)籌安排家庭內(nèi)車輛使用，提高車輛的使用效率，減少車輛消費總量，有效減少碳排放。另一方面，智能汽車可以根據(jù)實時路況自動選擇到達目的地的最優(yōu)路徑，能源消耗更少。

智能汽車將改變當前汽車交通基礎(chǔ)設(shè)施狀況，影響汽車運輸相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智能汽車的運行需要配套的交通基礎(chǔ)設(shè)施，當前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況將不再適用。例如由于無人駕駛汽車靠傳感器感知路面障礙，或者通過4G/DSRC與道路設(shè)施通信，因此需要在交叉路口、路側(cè)、彎道等布置引導(dǎo)電纜、磁氣標志列、雷達反射性標識、傳感器、通信設(shè)施等。隊列行駛也是智能汽車的另一種形式，即有人駕駛領(lǐng)頭車輛，后面跟隨著無人駕駛車輛編隊，這一技術(shù)將提高汽車運輸?shù)淖詣踊潭取?/p>

智能汽車未來預(yù)測

美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）預(yù)測，本世紀中葉前，無人駕駛汽車將占據(jù)全球汽車保有量的75%，汽車交通系統(tǒng)概念將迎來變革，交通規(guī)則、基礎(chǔ)設(shè)施都將隨著無人駕駛汽車的出現(xiàn)而發(fā)生劇變，智能汽車可能顛覆當前的汽車交通運輸產(chǎn)業(yè)運作模式。汽車行業(yè)著名咨詢機構(gòu)IHS發(fā)布預(yù)測報告稱，“通過電腦系統(tǒng)實現(xiàn)無人駕駛的智能汽車”，其發(fā)展速度正在趕超純電動汽車，2025年左右將走進尋常百姓家，2035年銷量將達到1180萬輛，占同期全球汽車市場總銷量的9%。以往在科幻大片中才能見到的無人駕駛汽車似乎離我們的現(xiàn)實生活越來越近了。

汽車智能化發(fā)展趨勢

隨著智能汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車智能化技術(shù)正在逐步得到應(yīng)用，這種技術(shù)使汽車的操縱越來越簡單，動力性和經(jīng)濟性越來越高，行駛安全性越來越好。如果將智能汽車電子化定義為功能機時代，那汽車智能化將步入智能機時代。

汽車行業(yè)面臨革新，智能化趨勢明顯。近年來，汽車行業(yè)發(fā)生著翻天覆地的變化，汽車不再僅作為一種基本的交通工具，伴隨著“中國制造2025”中關(guān)于汽車智能化的戰(zhàn)略部署、主力消費群體年齡結(jié)構(gòu)的變化，人們對于汽車的訴求和定義更為寬廣，互動互聯(lián)、智能便捷這些演變成新時代下汽車的標簽，工業(yè)4.0汽車智能化時代已然來臨。

目前智能汽車前兩個層次的“輔助駕駛技術(shù)”和“半自動駕駛技術(shù)”已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并成為提升產(chǎn)品檔次和市場競爭力的重要手段，世界汽車巨頭們正致力于第三個層次“高度自動駕駛技術(shù)”的實用化研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，即將實現(xiàn)量產(chǎn)上市。沃爾沃將率先量產(chǎn)全球第一個自動駕駛技術(shù)——堵車輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)是自適應(yīng)巡航控制和車道保持輔助系統(tǒng)的集成與延伸，它可以使汽車在車流行駛速度低于50公里/小時的情況下，自動跟隨前方車輛行進。此外，奧迪、凱迪拉克、日產(chǎn)、豐田等都計劃推出諸如自動轉(zhuǎn)向、加減速、車道引導(dǎo)、自動停車、自適應(yīng)巡航控制等技術(shù)的汽車，它們大多屬于第三層次的智能駕駛技術(shù)。