智能自动化技术在汽车安全辅助驾驶系统中的应用*

杨 康

（闽江师范高等专科学校，福建 福州 350108）

社会信息化程度的日益提高让汽车安全辅助驾驶系统的应用成为了可能，为了提高汽车驾驶的安全性，人类在汽车上进行了一系列研究、开发，相关研究成果在实践中也收获了大量的关注。智能自动化技术产生之后，汽车安全辅助驾驶系统能够更进一步地满足人类驾驶汽车的需求，降低人在驾驶汽车过程中的劳动强度，从而确保汽车能够在复杂的环境和条件下完成自主驾驶，保障汽车以及驾驶人的安全。

1 汽车安全辅助驾驶系统现状

随着科学技术的发展，汽车安全辅助驾驶系统综合水平大幅度提升。目前，安全辅助驾驶系统应用的技术包括人工智能、监控装置、定位雷达等，这些技术可以提高汽车驾驶的安全水平。国内针对汽车安全辅助驾驶的研究已经有了一定的时间，很多投入到市场中的汽车安全辅助驾驶系统发挥着重要的作用。随着越来越多的企业对安全辅助驾驶系统进行深入研究，智能自动化技术在汽车安全辅助驾驶系统中的应用成果越来越多，效果越来越好，在未来还能够获得更好的发展前景。

安全辅助驾驶系统离不开智能自动化技术，很多研究人员在具体的研究过程中对智能、大数据分析以及传感等技术进行了优化应用，使得安全辅助驾驶系统可以计算分析并发送指令，最大程度地提升了人类驾驶汽车过程中的稳定性和安全性。当前，科学技术的发展速度非常快，各行各业都力求在技术上加以突破。智能自动化技术作为热门的技术研究重点，应尽快将其更好地融入到汽车安全辅助驾驶系统中，不断更新与优化。通过技术的应用实践来积累经验，并积极培养相关专业的人才，结合汽车安全驾驶的需求以及特征构建更具体的应用方案。当人力、物力以及财力资源均足够丰富之后，便能够更快速地完成汽车安全辅助驾驶系统的技术更新，促使汽车驾驶的安全水平进一步提升[1]。

2 智能自动化技术在汽车安全辅助驾驶系统中的应用

2.1 分层递阶式结构的应用

各种模块在此结构之下成为若干个层次，并且每一个层次中的模块拥有不同的工作任务、性能以及操作模式。一些复杂的判断和操作程序主要由高层模块完成，因为高层模块的智能化程度更深，可以满足具体的需求。一些难度相对较小、较为简单的程序则由低层模块完成。不过值得注意的是，在低层的模块与外界之间存在交互的关系，因此，其在实时响应方面的优势更加明显。具体来讲，低层模块负责的是传感、控制、伺服等工作，这与汽车驾驶的情况相适应。

执行级在分层递阶式的结构中一直备受关注，主要因为其具备传感器，能够用于感知环境的变化，探测、掌握并发送信息，执行的是高级模块的命令。从协调级来看，控制任务、控制规则等操作都是由其完成的，主要的作用是提高系统的适应能力。安全辅助系统中的每一层次都负责相应的任务，生成了实际可操作的目标之后有利于让其他层完成具体的步骤。研究智能自动化技术的专家学者往往都会强调精度随智能降低而提高的原理，所以在应用分层递阶式结构的时候，越上面的层次具有越高的智能化水平，精度也越小。这种结构在汽车安全辅助驾驶系统中的应用越来越广泛，也得益于遵循了这样的原理。安全辅助驾驶系统的实时反应能力如果明显降低，通常是因为在分层递阶式结构中智能处理层处于上层，传感到动作是一个上下和下上的往复过程。

2.2 包容式体系结构的应用

从灵敏程度来看，分层递阶式的结构无法与包容式体系结构相媲美。包容式体系结构会按照具体的标准分解系统为若干个子系统，通常情况下，会以不同的任务与行为作为分类的标准。每一个子系统在这样的情况下具有独立行为，能够直接对外界环境的变化做出反应。在这一结构中，并不存在高层与低层的互斥行为，能够提高安全辅助驾驶系统的应用水平。如果在应用过程中需要扩大功能，技术人员仅需要增加新的层次即可打造新的功能层，并不需要考虑高层、低层之间的互斥行为。层次之间的行为依靠的是阶层控制协调，因为每一个层次的输出都有具体的阶层控制，所以层次内部的工作井然有序，受到干扰的概率比较小。

包容式结构中中心控制并不存在，由于每一个层次的信息量在这样的结构系统之下比较小，扩充整体功能也不会影响到系统的运行水平。每一个层次中行为感知的作用都体现得比较明显，传感信号融合的问题不会发生。高层出现故障的时候，低层能够承担起系统运转的需求[2]。在这样的结构中，低层的功能失去与否并不会影响到高层功能的运转，所以能够从这一点看到包容式结构的中心思想，即单元的独立、平行工作特征。从整体的角度来看包容式结构，不难发现它存在的局限性，即在指导、协调方面的全局感不强，缺少明显的主动性、目的性，无法适应长远的行动计划需求。

2.3 分布式多智能体结构的应用

既然是智能自动化技术在汽车安全辅助驾驶系统中的应用，即意味着自主式系统在模拟人的智能，以达到模拟人驾驶汽车的基本状态。有了这样的前提条件之后，单个智能系统在求解问题的过程中遇到的局限性会直接表现出来，进一步地强调了组织协作的必要性。分布式人工智能系统包括了分布问题求解、多智能体系统。前者求解分布问题的时候依靠的是智能子系统的功能作用，同时需要借助仲裁机构的作用。在这一程序中加权和的方式应用所产生的效果也比较好，在可靠性上拥有明显的优势。不过在应用的过程中也发现，此种求解方式面对复杂多变的环境时反应的速度和效果无法达到要求，因此，分布问题求解的结构更加适用于静态或者准静态的条件。

多智能体系统具有自治性、社会性、反应性、自发性、主动性等特点。这种自主式的系统智能体系之间的联系非常紧密，针对复杂的任务完成度比较高。同时，因为通信功能的存在，使得系统结构之间的资源可以共享和扩张。当系统有了一个庞大的知识库之后，系统本身的可靠性明显增加，灵活性也会具有明显的优越性。此种结构在一些作业任务难度较高的条件下适用效果比较好。自主式智能系统共享的是具体的信息，目的是实现问题求解，应用于汽车安全辅助驾驶中能够更进一步地解决驾驶的具体问题。在主动性上，安全辅助驾驶系统呈现的是一种主动采取行动达到目的的状态，在智能自动化技术的基础之上，各个环节之间处于通信、协调的状态，这有助于它们在处理复杂任务的过程中提高时效性。分布式多智能体结构资源共享、扩张的特点十分明显，如此状态下的知识管理困难得到解决，增强了灵活可靠性。在一些对实时性有着明显要求的任务中，分布式结构的优势会体现得更加明显。自主式智能系统在解决作业任务求解次序不确定的问题时效率也非常高，而且是以一种相对独立的模式进行的。实时处理能力得到了充分应用之后，将分层递阶式结构的优点融入其中，整体上的实用价值会上升不少[3]。

3 智能自动化技术在汽车安全辅助驾驶系统中的应用分析

智能自动化技术的发展与应用得益于其处理复杂环境的能力，此项技术在很多领域中高频率应用，在汽车的安全辅助驾驶系统中应用的目的就是解决驾驶环境复杂多变引起的各类安全隐患。从汽车驾驶的环境来看，空间和时间上呈现出来的非结构化、非线性化特征都相当明显。人工驾驶汽车过程会受到生理因素、心理因素的影响而增加驾驶安全隐患。驾驶人员作为人，与智能自动化的机器相比自然存在一定的环境感知局限，无法获得全面细致、及时有效的环境信息，从而在操作过程中可能出现偏差、失误等。这也是当前人工驾驶汽车安全事故发生率较高的重要原因。在很多领域进行智能自动化技术的应用之后，其存在的缺陷和不足也得到了进一步的改善。再将其应用到汽车安全辅助驾驶系统中就有了更多可以参考和借鉴的经验，有利于从整体上完善汽车驾驶的安全漏洞。

3.1 环境感知层

汽车运行的过程中会遇到各种各样的问题，驾驶人为了保障自身以及他人的安全需要感知非常多的信息，这些信息的量驾驶人要想完全消化，可能性不高。因为除了要感知信息之外，驾驶人还需要处理信息，这些信息又具有动态性，对于人的感知系统能力要求比较高。而当在汽车安全辅助驾驶系统中应用智能自动化技术时，则可以进一步地利用CCD、红外探测仪、雷达测距仪等。这些仪器的精密程度非常高，而且拥有很强的适应性，在感知范围上也远远超越了人类。值得一提的是，驾驶人在装有安全辅助驾驶系统的汽车上也会受到监测，这样就更进一步地保障了驾驶人的安全。传感技术是现如今各个领域应用频率都比较高的技术之一，因为传感技术可以拓展人的环境感知能力，在安全辅助驾驶系统中所占的地位也比较高。人自然无法与机器相比，但当人利用机器的能力之后，机器的功能作用会更好地发挥出来。设计环境感知系统的过程中，设计人员需要考虑到驾驶人与安全辅助驾驶系统之间的关系，从而分别发挥出人和机器在汽车驾驶过程中的作用。人和机器感知环境的特点非常不同，人的感知任务包括了交通信息、天气状况等。而机器的感知任务则包括了前方车辆的相对运行状态，以及道路上是否存在障碍物等。当人和机器分工协作的时候，汽车的驾驶安全水平是最高的。

3.2 评价决策层

安全辅助驾驶系统具有的感知信息的功能发挥出来之后，便可以建立起环境模型，从而评价汽车的运行状态以及汽车面临的运行环境，并结合这些评价结果来判断汽车驾驶的危险程度，从而给出具体的决策。安全辅助驾驶技术与一般的汽车安全技术相比，其行为决策的水平非常高。评价决策任务通常由多智能体、黑板两者相互联合实现。驾驶人员的手动驾驶可以与安全辅助系统逐步地一体化，这样就能够满足很多人安全驾驶的需求。将环境感知变化看作事件，而黑板以事件为基础判断各个智能体的工作方式，并尽快让各个工作方式协调配合，针对总体决策加以执行。环境事件的随机性非常明显，因此，安全辅助驾驶系统要具有推理的功能，针对全局情况以及事件的变化等调整各个智能体的工作状态。各个事件发射出来的信号可以为提高系统快速反应能力创造有利的条件。智能体承担的是评价决策的任务，所以在智能体中要设计环境建模、状态评估以及安全预警和紧急响应等功能。安全辅助驾驶系统判断出汽车行驶过程中存在的危险因素之后，驾驶员会立即接收到警示信号，从而提醒驾驶员检查并消除危险因素。另外，当遇到了驾驶人无法采取具体解决措施的情况，安全辅助驾驶系统会直接发挥运行控制的作用。

3.3 行为执行层

智能自动化技术在汽车安全辅助驾驶系统中的应用非常必要。从行为执行层来看，辅助驾驶的功能作用可以从行为输出上看出来。环境感知、判断推理等都是由其完成的。驾驶人员可能拥有丰富的驾驶经验，但这并不意味着驾驶人可以面面俱到。结合这一点来看待安全辅助驾驶系统，可以知道，当驾驶人员出现了身体反应滞后的情况时，安全辅助驾驶系统可以及时做出反应并使汽车保持在一个安全的运行状态中，以防止意外的发生。汽车运行过程中的稳定性、安全性都是驾驶人的需求，但是由于驾驶人的驾驶水平不同，所以安全辅助驾驶系统也具有减轻驾驶人操作负担的作用。在行为执行层上，交互式执行、直接执行属于两个重要的方面。前者主要发挥系统感知信息的功能，包括感知汽车运行状态以及汽车所处环境的信息等，在这些信息基础之上作出决策，如更改车道、及时停车等。汽车在一定的时间之内处于安全运行的状态，可以为驾驶人争取缓冲的时间，进一步强化汽车安全辅助驾驶系统的辅助性作用。驾驶人和系统之间实现了人机交互之后，驾驶行为可以达到最佳的状态。从汽车安全辅助驾驶系统的整体功能作用来看，主要是想要达到人机一体化的效果。当汽车处于某种极限状态时，在执行安全辅助驾驶系统的紧急措施之后，汽车可以摆脱危险的困境[4]。

4 结语

综上所述，智能自动化技术在 汽车安全辅助驾驶系统中的应用有助于提高汽车驾驶的安全水平。如今，人们的生活水平大幅度提升，汽车的数量不断增加，但很多人的驾驶技能水平较低，造成了许多交通事故。应积极地应用汽车安全辅助驾驶系统，充分全面地发挥其作用，建构高效科学的系统应用体系，逐步推进人机一体化设计思想的应用，从各个层面出发，保障汽车驾驶的安全。