汽车自动驾驶

自汽车发明以来,汽车工业就不断促进着人类的创新与社会经济的发展。随着汽车产量与保有量的提高,人们的出行变得方便快捷,而由此带来的交通拥堵与交通事故也成为了人类社会文明的一大阻碍。随着计算机控制技术的发展,越来越多的自动控制技术被应用在汽车上,无人驾驶汽车也成为了汽车产业的一大变革。自动驾驶汽车是未来汽车的发展方向,也是道路交通具有革命性影响的交通工具。随着人工智能、传感检测等核心技术的突破和完善以及整体可靠性的提升,自动驾驶汽车会逐步被公众接受,成为出行的工具。

人驾驶汽车的发展历程

1950年代,人们就开始了无人驾驶车辆的研究。1953年,美国贝瑞特电子公司研制出全球第一台自主导航车,它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的,在一间杂货仓库中,沿着布置在空中的导线运输货物。1980年代,美国开展了自主地面车辆(AVL)项目,该项目成功开发了一辆带有8个轮子的无人驾驶机器人,该机器人实现了低速良好路面上的自动驾驶。1994年,戴姆勒-奔驰汽车公司和德国国防大学的Ernst Dickmanns研制出两台比较相像的全自动化汽车,VaMP和Vita-2,这2台无人驾驶汽车在巴黎一条三车道公路上以130 km的时速顺利行驶了1000多km。1995年,卡内基梅隆大学研究制成了智能车辆NavLab-V,该车完成了横穿美国东西部的无人驾驶试验,行驶路程达上万km。2007年,卡内基梅隆大学的Boss,一辆由2007款Chevy Tahoe改装的无人驾驶汽车,以领先第2名20min的成绩,完成了无人驾驶汽车在复杂都市障碍赛道行驶的比赛。2008年,一辆由大众帕萨特轿车改装的无人驾驶汽车,斯坦福大学的“Junior”以40 km/h的速度驶过两个街区,在一个写有“停”的指示牌前停止了信号接收。2010年,Google公司研制的无人驾驶车辆开始了城市道路的行驶测试,截止2012年8月8日,这些无人驾驶汽车已经安全行驶了48万km,超过了大部分普通轿车的生命周期。2012年,美国内华达州机动车辆管理局为一辆搭载谷歌智能驾驶系统的汽车颁发了牌照,这也使得无人驾驶汽车开始真正驶入普通人的视线。

无人驾驶汽车的先进技术

自动驾驶离不开自适应巡航系统,车道保持辅助系统,陡坡缓降系统,自动泊车系统等。自适应巡航系统是一种智能化的自动控制系统,它是在定速巡航技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中,安装在车辆前部的车距传感器(雷达)持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时,ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作,在不影响舒适的情况下使车轮适当制动,并使发动机的输出功率下降,以使车辆与前方车辆始终保持安全距离;当需要更大的减速度时,ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作;当与前车之间的距离增加到安全距离时,ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。自适应巡航控制系统一般在车速大于25 km/h时才会起作用。

车道保持辅助系统是对车道偏离警告系统的升级。由于该系统是为在高速公路和和条件良好的乡间公路上行驶而设计的,因此它在车速高于65km/h才开始工作。时速65~200 km/h之间,辅助系统识别到本车道两侧的标记线时,车道保持辅助系统处于待命状态,位于车辆前方的摄像机可监测左右两边的车道线,在车辆靠近标线边缘时,即会以轻微的反侧向扭转力提醒驾驶员。若驾驶员未进行任何修正动作,系统将通过方向盘震动向驾驶员发出警告。如果车辆在跃过标记线前使用了转向灯,系统将因接受了有目的的换道而不会发出警告。

自动泊车系统通过车辆周围的雷达探头测量自身与周围物体之间的距离和角度,从而判断寻找合适的车位,并通过车载电脑计算出操作流程,配合车速调整方向盘的转动,从而完成车辆的自动泊入。在此过程中,驾驶员只需参与挡位与刹车的控制,可双手离开方向盘。自动泊车功能对于驾驶初学者是一个非常有帮助的功能。

堵车辅助驾驶功能是自适应巡航控制和车道保持辅助系统的集成与延伸。在车流行驶速度低于50 km/h的情况下,驾驶员通过简单的按键操作启动堵车辅助功能,自动跟随前方车辆行进。与自适应巡航系统不同的是,堵车辅助系统可以实现车辆的启停,使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。同时车道保持辅助系统保持对转向的控制,保证车辆不会偏离车道。据报道,Volvo 2014年将在其量产车型上配备该系统。堵车辅助系统的实现将极大地降低驾驶者在拥堵路段的驾驶疲劳。

总之,对于各种车辆驾驶辅助功能的研究是无人驾驶汽车技术不断向前发展的源动力。

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