智能车辆与智能交通运输

第五章智能车辆与智能交通运输智能交通系统(ITS)主要由以下六个具有相互联系的子系统组成，即：先进的交通信息系统；先进的交通管理系统；先进的车辆控制系统；先进的公共交通系统；先进的商用车辆运营系统；先进的乡村运输系统。第一节：现代汽车智能新技术随着电子信息技术的飞速发展，形形色色的智能技术在汽车上得到广泛应用，充分体现出其安全、舒适、方便、快捷的优越性能。1。汽车智能避撞系统汽车避撞技术首先解决的问题是汽车之间安全距离。汽车与汽车之间超过了这个安全距离。就应该能自动报警，并采取制动措施。目前测定汽车之间安全距离的方法有超声波测距、微波雷达测距、激光测距等。①超声波测距。

超声波发生器不断地发射出40kHz的超声波，当遇到障碍物后反射回反射波，超声波接收器接收到发射波信号，并将其转换成电信号。微波雷达测距就是利用目标对电磁波反射来的三维信息发现目标并测定其位置。激光测距的工作原理与微波雷达测距相似，具体的测距方式有连续波和脉冲波两种。超声波汽车倒车避掐报警器是利用超声波回声测距的原理，测量车后一定距离内的物体，这种新型避撞报警器可以及时显示车后障碍物的距离和方位，显示范围为0.5—9.9m，当距离大于2m时显示车后障碍物的方位；当距离小于2m时，除了显示其方位外，还可按照3段距离分别给出3种报警信号，以警示司机3种不同程度的紧急状态，使司机据此做出相应措施，防止事故的发生。

②汽车避撞雷达。

利用电磁波发射后遇到障碍物反射的回波，对其不断检测和计算与前方或后方障碍物的相对速度和距离、经过分析判断，对构成危险的目标按程度不同进行报警，以按制车辆自动减速，直到自动刹车。汽车避撞雷达的主要功能为测速测距，对前方100m内危险目标提供声光报警；兼备汽车黑匣子功能；自动巡航；紧急情况下自动刹车。装有艘按雷达的汽车上了高速公路以后，驾驶员就可以启动车上的避撞雷达。雷达选定好跟随的汽车以后，被跟随的汽车就成了后面汽车的“目标车”，无论是加速、减退，还是停车、启动，后面的汽车都能在瞬间之内予以模仿。若前车在行驶一段时间之后，不再适合于自己的“目标车”，驾驶员可以重新选择另一辆“目标车”。③扫描式激光雷达。

最早的激光雷达都是发出多股激光光束，并依靠前行车反光镜的反射时间来测定其距离。但是由于要对前方车辆进行辨别，因此开始采用扫描式激光雷达。这样，不但至前方车的距离可测，而且其横向方向的位置也可以检测出来。此技术的进一步发展，可使扫描角度成360°，若在车辆4角设置类似的扫描式激光雷达，那么车辆四周的障碍物都可以测出。④智能测距防碰撞系统。

该系统可以按照自身车速确定前方车辆的安全距离，当车辆进入危险区域时，自动巡航系统会自动启动，避免发生事故。当汽车与汽车之间的间距小于设定的安全距离时，该系统能自动报警，并采取制动措施。目前，测定汽车之间安全距离的方法有3种：超声波测距、微波雷达测距激光测距。

(2)汽车智能“黑匣子”

汽车智能“黑匣子”能客观地记求机动车辆发生车祸前司机的操作过程，有效地提供驾驶员在事故发生前作出的种种反应。据称，交通事故处理部门安装这种系统后，可随时对穿行在各条公路上的所有汽车进行实时监控，一旦发小车祸，离事故发生地点最近的交通事故处理中心可以在几秒钟之内获取撞车的行驶速度、车内乘客伤亡情况等信息。由于这一技术的工作原理与飞机上的黑匣子类似，所以又称其为“黑匣子”。车祸发生后，该黑匣子会自动引开，利用传感器记录下汽车的行驶速度以及出车祸时汽车的撞击位置，然后将这些信息传给中央通信系统。黑匣子内嵌有全球定位系统，该系统具有数据处理与传输功能。

3汽车智能驾驶系统汽车智能驾驶系统相当于机器人，能代替人驾驶汽车。它主要通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像系统对汽车前后左右的一定区域进行不停的扫描和监视，通过车内计算机、电子地图、光化学传感器等对红外线摄像机传来的传导进行分析计算，并根据道路交通信息管理系统传来的交通信息发出指令，代替人的大脑指挥执行系统操纵汽车。4汽车智能轮胎轮胎内装有计算机芯片或将芯片与轮胎相连接．计算机芯片在行驶状态下能自动监控并调节轮胎的温度和气压，使轮胎在不同条件下都能保持最佳的运行状况，既提高了安全系数又节省了开支。更为先进的智能轮胎还能在探测出结冰的路面后变软，使牵引力更好；在探测出路面的潮湿程度后，还能自动改变轮胎的花纹，以防打滑。５汽车智能悬架智能悬架系统由电子装置控制，可根据路面情况，调节悬架弹性元件的刚度和减振器的阻力，使振动和冲击迅速消除。此外，智能悬架还可以自动调节车身的离地高度，即使汽车在崎岖的路面上行驶也可顺利通过路面障碍，使乘客感觉平稳和舒适。

6汽车智能钥匙奔驰ＣLK双门轿车已采用了智能钥匙。这种智能钥匙能发射出红外线信号，既可打开车门、行李箱和燃油加注孔盖，也可以操纵汽车的车窗和天窗。更先进的智能钥匙则像一张信用卡，当司机触到车门把手时，中央锁控制系统开始工作，发射出一种无线查询信号，智能钥匙作出正确反向后，车锁便会自动打开，而且只有当中央处理器感到智能钥匙卡在汽车内时，发动机才启动。

7汽车智能安全气囊

汽车智能安全气囊是在普通安全气囊的基础上增设传感器和与之相配套的计算机软件，其质量传感器能根据质量感知是大人还是小孩，其红外线传感器能根据热量探测座倚上是人还是物体，其超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。计算机的软件则能根据乘客的身高、体重、所处的位置、是否系安全带、汽车碰撞速度、碰撞程度等，及时调整气囊的膨胀时机、膨胀速度及膨胀程度，使安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。8汽车智能空调

智能空调系统能根据外界气候条件，按照预先设定好的指标对车内的温度、湿度以及空气清洁程度进行分析、判断，及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化装置并调节出适宜的车内空气环境。在先进、安全的汽车上，空调系统还能与其他系统配合发挥更好的作用。

9汽车夜视系统英国牛津大学发明了汽车夜行器。本系统利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在黑夜里看得更远更清楚。夜视系统的结构出两部分组成：一部分是红外线摄像机，另一部分是挡风玻璃上的光显示系统。装上这种夜行器后，司机通过光显示系统可像白天一样看清路况。当两车交会时，它可以大大降低前方汽车灯强光对司机视觉的不良刺激，还可以提高司机在雾中行车的辨别能力。为看清车后的情况，研制人员又研制出一种新型后视镜，当后方来车的大灯照在前车的后视镜上，自动感应装置可随之使液晶玻璃反光镜表面反光柔和，使驾驶者不眩目。10司机分神监视系统

澳大利亚一家公司研制出一种装在汽车仪表盘上的监视系统。它能利用目光跟踪技术判断司机是否在注意路况，在司机打磕睡时，及时发出提醒。这种监视系统采用两个摄像机，可持续观察司机的面部，包括耳朵、鼻子、下巴的方位，据此来计算眼睛所处的位置，追踪其眼睛和虹膜的状态。然后将当前虹膜的形状与计算机模型对比，分析司机的视线方向。误差在3°以内，这一精度足以判断司机是否注意路面。。

11智能式前照灯

随着电子技术的不断发展，及其在汽车上应用的日益增多，人们看到开发智能或前照灯的必要性与可能性。目前，一些灯具系统供应商都在积极研究开发一种新的智能式，也可称之为适应式灯光系统。这种系统主要由各种传感器提供的信息，经计算机处理后，调节灯光。其目的是根据不同的天气条件(如下雨、大雾、下雪)、车辆行驶速度、道路几何状态、车流密度等，来改变光照的形状、其相对强度以及照射的方向。

①远光随车速而变，车速高则光照得远而且比较窄，当车速减慢则光照得近而宽。根据加速踏板的位置或直接由车速数据进行处理。②自动高度调节以保持近光在一定高度，避免使迎面驶来的车辆眩目。这可以直接根据灯光在地面的分布来调节，也可根据车身相对车桥之间的间隙来调节。③转弯时改变照射方向。根据转向盘转角、车速、转向指标信号以及导航系统中的道路信息计算出前照灯的转角。12智能式车速控制系统这种系统也有称为适应性车速控制系统ＡＣＣ。在长途行驶中是十分方便有用的，驾驶员可以将脚离开加速踏板而自由活动。1997年在美国轿车上的装车率已达78.5％，在轻型货车(包括面包车)的装车率也达76．4％。在欧洲应用还不普遍，仅占10％。这是由于欧洲公路上车辆密度较大，不太容易保持但定车速行驶。这种智能式车速控制系统，由于加装了雷达微波探测系统及高速微处理器，它可以探测到１５０m处本车道上前面行驶的车辆。设定一个车速后，当行驶至靠近前车时，就会发出警告。同时自动降低发动机转速及开始制动．有的结构还具有可与前车保持一定距离的3个定距离设定。第二节馅智能交丈通运输一个有效烘的交通管我理系统有坚几大作用隔它不撒仅引导交开通流动本狮身，进而犁提高运营设效率。同铃时还有助生于降低燃强油消耗、雪废气和噪莫声排放，另并且提高殃交通安全么性。今天拉这些作用缝在一些城榴市已经部攀分实现，控在这些城捕市里，有狐连续监控平的信息板陆指出空闲活的停车场络地，并且货人们在公枯共道路上孝尝试通过循改进的交拢通信息站ARIA浮M(汽车驾驶炎员实测无悼线电信系掀统)和EDS(无线电添数据系载统)来疏导交兆通。一种交曾通体系尝的形成乐和发展设，可能舱分几个串阶段。第一阶携段，向督汽车驾净驶员提惜供更频纯繁、更夸准确的删交通僻状况信腊息。第二阶范段，驾凑驶员可面得到个听别指导博．使他偏在最短蹦时间内银到达目盖的地，司这种指待导将取泼决于当伤地交通神状况。第三个阶拌段，将实绑现在长距牛离单—路面条件谦下的自动负驾驶。在桃所有情况活下，均争上取更好地茶利用现有补道路网。1．交通信骂息系统对于市教内交通珠，降低保燃油消纳耗的相端当大的娇潜力在州于均街汽交通速迷度、即追避免频于繁停车渣和起步施。采取爬这种方旨法可以蒸节省多溜少燃油贼，降低爬多少废私气徘放者和噪声筹。目前，卖报导交务通阻塞坡的信息唱主要靠收公共电互台播送殿。几乎冒人人都艳能体会辩、这些幕报告往乡丰往来得辟太迟或研不协调贺，因此辛它们的卸实际价围值很低挖。这些社信息只普有更贴绳切、更换直接地韵向驾驶闭员提供报具体行怜车路线泽。才能杏更有帮姑助。法刻兰克福位附近的其一个地正区已试与装了ARIＡM系统。怖其目的雹是尝试仪用该系脑统改进园交通信扛息的针但对性。这该系统稠利用浅狸埋在高低速公路帆路面的500个感应老回路，话监测主础要交通梨干线从昂其它道坚路上的糟交通迷张度。若稼要针对非个别汽笔车提供旨相关信谎息，首牺先需要多确定该工汽车的唯位置。娃这可以捞通过利贯用RDS系统实窃现，这苦种系统眼传送的枣数字信袍息不能金通过普添通的VSF电台节日越收听。但牲可以通过吧汽车收音奋机中的计后算机芯片搞解码。用燃这种方法圈可以实现戚更有针对勾性的交通贪指导。这样一孩种车辆露定位方明法的原俱理。它振可以测岁量来自3个发射谢器的RDS信号传教播时间债差为基迈础。在规汽车中盐便实现帝了自定番位。在弃汽车收请音机中响，需要忽装一块双特殊芯苦片并需锡要一个毛软件程杯序。发音射器必蚂须发射君同步信欲号，车谨内收音辣机可以幕随时从仆接收的月信号中公选择至坡关重要四的信息合。2．行车浴引导系火统在对各蜓种新的伪导航系艳统做过右试验以蜘后，一干些可供鸡装车的危系统已件经作为村选装件蓝在市场郊上出现肉。这些驳系统是残独立的木，不需拍要在高堤速公路图上装备逆其它基享础设施唐。更有漫针对性揭的信息辩、即交备通相关酿信息、稀可以通差过LIS斧B信息系洽统(柏林导球航和信尘息系统)得到。自198滨9年以来派，有关亩部门一邻直在对LIS锋B系统进行援试验(参见图)。LISB系统包括追装在车上倾的电子装锻置、信号秆柱(信标)的红外沃发送装商置相接韵收装置刚以及交引叉口上极控制柜飘中的电欺子控制揭装置。肢这些外策围装置缺均与交搜通引导侧计算机改相连接舍。由于坚现有基志础设施困得到充海分利用贵。因此粗预计装监配这种硬行车指引示系统显只需2％的额传外费用船。车上异电子装粮置的价防格估计菊与一台缓高档汽酷车收音寺机相仿躺。车上装置挠的核心是置导航计算运机。在行息车开始时司，它从存缸贮器中读竞取目的地宴坐标。行左路方向出逢指北针(磁场传第感器)确定．塔而行驶亡距离通闻过里程利表(车轮脉沉冲传感勉器)获得，根烤据这些信活息、定位忙装置不断狡确定汽车筐当时所在垃的位置。病当汽车经峰过某个信求标时，红犯外接收装泉置接收有活关附近道特路网络以拜及交道状资况的信息展。在整个送行车过程轻中，记时聚器记录走斩过每个路村段所用的袖时间以及撕在交通信秀号灯前的好等待时间阴其中债包括从上纹一个信标誉之后遇到蹦的所有信携号灯。当担到达下—个信标薪时，这斩些信息想便被传售送给交伍通引导团记算机鉴。3．列队自骂动驾驶系圈统在欧洲，防许多城市性都在试验饿前述的行统车信息和兵引导系统既，它们的折复杂程度希不一。另娘一个全然估不同的领妇域是关于孕如何消除类人的反应昼时间的延露迟，如果劲没有这—延迟，现巷有道路网酬的通行能网力就可能谊得到更好恨的利用。湖当然、这遍就是说，徐汽车必须挖装备可以货自动驾驶缺的装置。足借助于电准子测距装养置、障碍哈传感器和它计算机，假有可能在缠这方面取箱得进展。如图151等a所示，抢把现有帽高速公标路路面威稍作不丹同的划揪分，就栋可以得肥到一条塞额外的逮车道，平尽管很励窄，但家完全可患作为自扮动驾驶妄车道。台装有自扩动跟随漫和距离拥控制装晒置的汽上车，可递以在这去条狭窄姜车道上磁自动行吧驶。如穗果自动题跟随行叠驶的速剃度比一躁般正常源驾驶更填快，便衫会自发匀形成车撕辆列队捐行驶状肠况。图表示出垮自动列队松行驶的汽俘车所需的怠装置，如巨车上传感李器和计算傅机。根据毙连续不断茫的距离测工量、车上档的计算机蜓随时给出杯校正指令永，使距离拘得以保持仔。车与车悔之间通过杀无线电通伟讯协调动滩作，比如话，当第一袄辆汽车的黄障碍传感拌器发现危库险目标时窝，制动信戴号同时被滑传到列队坛行驶的其柏它车辆，韵所有汽车龄同时制动度。人的反惕映时间消耐除了，车学辆之间的挨距离可以哭缩短，因南此现有公炼路通行能够力增加了块。从技术普角度来抢看，这设样—个系统实渐际上将增兼加道路安杂全性，而穷通过“自励动驾驶”营这一选择虫将扩展了浊汽车的使泳用方式。拆然而，仍开有许多尚秩待解决的膜问题，特层别是有关声公众是否喊乐于接受慈以及设立闸相应法规扁制度等问刻题。总的句说来，这笔一系统的搬忧点是很躁明显的：①更好扣地利用槐现有道敢路网络。比如，爱目前规定洁以120承km／h行驶时的畏安全距离捡是60m。按自动引列队行驶泳，在这60恭m内可以袖再行驶5辆相互矛间隔2m的汽车。坡即使考虑版汽车队列叉之间的安伏全距离，跟道路的通悦行能力也盒会成倍增院加。②解放驾赶驶员．在叉自动驾驶俯期间、驾足驶员可以减做“更好省的事情”弯。他可以抬工作、阅烂读、看电夜视或睡觉挽。与乘用既公共交通争工具不同具、他可以访随时“离秀队”。③尽管车妻流密度摩大，仍坚可以保赴持120且km／h的行驶读速度。④由于避悲风行驶和帜保持均匀甩的午速，弓燃油消耗及将减少约10％，废叶气排放最也相应陆降低。⑤消除弃了由于盼人的疲充劳或长逐时间单乞调驾驶汪，注意撑力不集罚中而造镇成事故岛的隐患密。⑥有可料能输入艘电力，吗改为电星动行驶午。在将来很解可能只是正该系统的—部分技术役和装置，城而不是整群个系统被镜实际采用包。4．测距动装置从物理燥理论上闻讲，测测距传感俭器的工磨作原理