智能汽车的概念与分析

马镯　罗慧晶　崔琳　高霖

摘 要：智能汽车是一种正在广泛研制的高新科技汽车，是未来汽车发展方向。文章介绍了智能汽车的概念，并对智能汽车的功能特点和发展现状进行了阐述，最后对智能汽车的发展前景进行了预测。

关键词：智能汽车，车联网

中图分类号：N04；U46；TP3 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0148-03

Concept and Analysis of Intelligent Vehicle

MA Zhuo LUO Huijing CUI Lin GAO Lin

Abstract： Intelligent vehicle is a kind of developing hightech vehicle， and shows the direction of future development. In this article， the concept of intelligent vehicle is introduced， and the features and development of intelligent vehicle are described， and the prospect of it is predicted at last.

Keywords： intelligent vehicle， intelligent car， internet of vehicles

收稿日期：2014-07-10

作者简介：马镯（1982—），女，河北保定人，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心审查员。通信方式：mazhuo@sipo.gov.cn。

一 智能汽车的概念

智能汽车（intelligent vehicle， IV），简称智能车，又称轮式移动机器人，是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一身的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面[1]。汽车从上个世纪末诞生至今，已经走过了将近100多年的历程。进入21世纪以后，随着科学技术的飞速发展和生活水平的不断提高，人们对汽车的安全性和舒适性等要求越来越高，各种先进技术在汽车领域被应用和研究，使得汽车工业迎来新的挑战。智能汽车的概念最早出现在20世纪80年代美国国防部高级研究计划署所制订的“战略计算计划”任务书中。2005年美国的《汽车新闻》和《汽车工程》等杂志对于未来汽车工业技术发展的十大趋势的预测表明：下一个汽车销售的高潮将从普及“智能汽车”开始。智能汽车的研究、设计与开发，将从根本上改变现有汽车数据采集处理、数据交换、行车导航与定位、车辆控制、汽车安全等技术方案和体系结构，使汽车工业的研究发生重大变革，智能汽车是装有四个轮子的计算机[2]。正是基于这点，智能汽车逐渐成为世界汽车领域的研究热点，智能汽车将成为未来汽车领域的发展方向。

二 智能汽车的主要特点

一般情况下提到智能汽车，人们首先想到的是无人驾驶汽车，无人驾驶汽车是使计算机来代替人完成车辆驾驶任务，以弥补人工驾驶的不足，实现汽车的安全、可靠和高效的驾驶。无人驾驶汽车可有效减轻驾驶员负担，减少驾驶员疲劳驾驶现象，有利于提高交通安全；同时，配合城市的交通控制系统，可以合理地分配交通流，实现交通系统顺畅运行。而要实现无人驾驶不能够仅局限于对汽车本身的研究，还应该包括汽车与周边环境的交互。根据日常的驾驶经验看，汽车在行驶过程中所面临的周边环境可大致分为四类：其他行驶中的汽车，驾驶员以及乘客，路况、行人以及交通情况、通过通信设备相互联系的车联网。基于此，智能汽车一般具有以下四项功能特征：

1.多车互动

多车互动能够扩展驾驶员的感知范围，其主要特征是驾驶员或者车辆能够在任何时间与临近区域的驾驶员或车辆交换数据信息并获取本车不能直接获取的数据信息。例如：（1）在同向行驶车队中，前车紧急刹车的信息可以即时发送给后车，防止发生汽车追尾事故。（2）在交通信号灯控制的路口，头车启动时便把数据信息发送给后车，可以减少后车启动延迟时间，增加路口通过效率。（3）如果能和逆向来车取得数据信息交互，便能够提前获知前方道路上的交通路况，以及天气等信息。（4）在十字路口，建筑物或其他车辆会遮挡驾驶员的部分视野，通过车车交互实现的数据信息分享则可以让每位驾驶员都能够清楚地获知其他车辆的方位、运动速度和加速度等信息[3]。

2.人车交互

人车交互是通过监控驾驶员的驾驶状态并据此采取警告或安全措施，以辅助驾驶员安全行驶。人车交互能够很大程度地避免交通事故的发生。比如，通过监视驾驶员的头部位置、眼睛的眨动次数以及呼出的气体等来判断驾驶员当前状态。如果发现驾驶员有异常点头、低头或频繁眨眼情况，可以初步判断为驾驶员疲劳驾驶；如果检测到驾驶员呼出的气体中含有的酒精浓度高于预定阈值，则可初步判断为驾驶员酒后驾驶，此时智能汽车可立即启动警报或强制车辆不能启动或靠边停车。

3.车路交互

车路交互主要是利用安装在汽车上的多种传感器来收集道路环境信息并服务于智能汽车的行驶[3]。比如，通过安装在汽车上的摄像头识别汽车前方的障碍物；还有交通标志识别、防跑偏控制、道路拥堵状况预测、目的地天气情况预测等。现在已经进入实际应用的包括自动泊车系统以及自动变速巡航系统。

4.车联网

车联网利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对道路和交通进行全面感知，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，对每一辆汽车进行交通全程控制，对每一条道路进行交通全时空控制，以提供以交通效率和交通安全为主的网络与应用[4]。车联网能够使智能汽车像智能家居一样，驾驶员可以通过手机实现对汽车远程进行遥控，检查汽车是否上锁，或开关车窗等。在炎热的夏天，如果下班之前就能够先将车内空调打开，会变得舒服许多；或者如果智能汽车能和驾驶员手中的智能终端相连，在停车场就可以及时查找到汽车位置，省去了找车的麻烦。

三 智能汽车的发展现状

从智能汽车概念的提出，到智能汽车功能模块的开发、研制，再到部分辅助驾驶系统在部分汽车上的应用，智能汽车正一步步地从假想走向实践，尤其是欧美等发达国家已经有了相对成熟的经验。比较突出的有：（1）由美国俄亥俄（Ohio）州立大学和奥什科什（Oshkosh）货车公司合作，将军事战术车改装成为能够自主行驶的智能车，取名为TerraMax，车上有六部摄像头、四个光雷达、两个毫米波雷达和十二只超声波传感器共同动作，用于检测车辆周围的障碍物。两个高精度GPS、一个电子罗盘、一套惯性导航系统用于对车辆自身状态的原始信息采集，采集到的数据传入中央计算机（含有8个高性能处理器） ，由卡尔曼滤波算法进行处理后得到车辆的状态信息。最后利用有限状态机来确定车辆的各种运行模式，最终完成自主行驶任务[5]。（2）法国国家信息与自动化研究所与其合作伙伴合作开发的能够辅助驾驶的智能车。该车包含七个模块，分别是决策与控制模块、电机驱动模块、传感器接口模块、无线通信模块、供电模块、跟踪模块、数据传送模块，每个模块都包含有独自的微处理器，各自承担独立的功能，模块之间通过CAN总线来进行通信连接[5]。（3）西安交通大学人工智能与机器人研究所和吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室从2001年开始，展开汽车辅助驾驶的合作研究，已经完成道路偏离警告系统的硬件框架设计、道路检测和识别算法以及系统软件结构的设计工作，并在西安、长春两地高速公路上进行了实验，取得了较好的实验效果。搭建的Springrobot智能汽车实验平台，其原型车为一辆SUV。对原型车的方向盘和油门、刹车进行了改装，通过一套交流伺服电机来控制方向盘，一套步进电机来控制油门和刹车，从而实现了车体的横向和纵向控制，解决了油门和刹车独立控制所带来的可靠性差的问题[5]。

四 智能汽车的发展趋势

随着互联网技术对各个技术领域的渗透，智能汽车技术的发展正迎来新的篇章。特别是电脑技术、自动控制技术、现代信息融合技术以及互联网技术等高科技与汽车相结合，未来的汽车业将走向数字化的智能汽车时代。汽车业数字化的应用将主要体现在两大方面，一方面是和驾驶相关的，包括驾驶的安全性以及便利性；另一方面是和娱乐相关的，包括视听享受以及沟通交流等。

在未来的智能汽车发展中，很可能将会出现一些这样的新技术：智能GPS、智能安全气囊、智能车载网络服务系统、车载应用软件、智能语音识别等，车联网、手机终端与汽车的云链接等创新应用也可期待，而这一切将会使人们的生活更加便捷。

五 结 语

智能汽车技术的进步和发展需要传感器技术、计算机技术、信息技术、电子技术、通信技术、自动控制技术、机械制造技术等众多领域技术发展的共同推动，其发展又可以推动其所涉及的学科和技术进一步发展。这是一个能够将汽车业、交通系统与信息技术紧密结合的新领域。智能汽车的研制与开发正为世界各国的高新技术产业提供又一广阔的发展空间。虽然欧洲、日本、美国等发达国家走在了前面，中国与他们相比还有一些差距，但目前也取得了阶段性成果。因此，中国汽车行业要把握住这一机遇，有计划、有步骤地制定发展策略，勇于科技创新，在国家提供的各种优惠政策和大力支持下，在改善和发展中国交通、提高交通安全性的同时，缩小在该领域与发达国家之间的差距[1]。

参考文献

[1] 智能汽车[EB/OL].（ 2013-06-14）[2014-07-10].http：//baike.so.com/doc/5875523.html.

[2] 梁玉红.智能汽车研究与发展策略[J]. 电子技术，2010（6）：66-69.

[3] 王国胤，陈乔松，王进. 智能车技术探讨[J]. 计算机科学，2012（5）：1-12.

[4] 车联网[EB/OL].（ 2014-04-27）[2014-07-10]. http：//baike.com/wiki/%E8%BD%A6%E8%81%94%E7%BD%91.

[5] 李舜酩，沈山亘，毛建国，等.智能车辆发展及其关键技术研究现状[J].传感器与微系统，2009（1）： 1-3.