摘要：智能車輛駕駛性能安全穩(wěn)定，能夠大幅改善公路交通效率，降低能源消耗量，是現(xiàn)代化交通工具的發(fā)展方向。其核心技術(shù)是智能環(huán)境感知模塊，該技術(shù)在當(dāng)前交通堵塞、能源緊張的國際環(huán)境中日益受到國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。智能車輛環(huán)境感知模塊是利用各種傳感器對本車所處的周邊環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為處理模塊控制操作提供有效依據(jù)。多種傳感器的結(jié)合應(yīng)用為智能車輛環(huán)境感知模塊提供了技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：智能車輛；環(huán)境感知；傳感器；多傳感器信息融合

中圖分類號：E91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 14-0026-01

一、前言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，汽車成為人們出行必不可少的交通工具，車輛堵塞、交通事故等問題也日益顯現(xiàn)。汽車數(shù)量的快速增長造成了公共交通效率低下、交通事故頻發(fā)。建立起現(xiàn)代化的智能交通系統(tǒng)便被提到日程上來。智能車輛（Intelligent Vehicles， IV）作為智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）的重要組成部分，也是系統(tǒng)的運(yùn)行主體，能夠提高駕駛安全性，大幅改善公路交通效率，降低能源消耗量，由于眾多優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)的研究日益受到國內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

智能交通系統(tǒng)能夠有效緩解交通壓力，合理調(diào)配公共交通資源和道路資源。基于機(jī)器傳感技術(shù)和控制技術(shù)，駕駛系統(tǒng)采用信息傳輸技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)監(jiān)測道路路面、交通標(biāo)志、其他車輛、行人以及交通事故等道路環(huán)境狀況，有效保證智能車輛在各種路況下的安全行駛，并能對一些異常狀況進(jìn)行及時(shí)處理。在過去的10多年里，相關(guān)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，有些國家已經(jīng)成功開發(fā)了一些基于視覺的道路識別和跟蹤系統(tǒng)。其中，具有代表性的系統(tǒng)有：LOIS系統(tǒng)、GOLD系統(tǒng)、RALPH系統(tǒng)、SCARF 系統(tǒng)和ALVINN系統(tǒng)等。從這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用便可看出，感知外部環(huán)境模塊是智能車輛的核心技術(shù)。

二、環(huán)境感知傳感器在智能車輛上的應(yīng)用現(xiàn)狀

智能車輛在道路上暢行離不開相應(yīng)的傳感技術(shù)，其中最重要的是道路環(huán)境感知模塊，該模塊將先進(jìn)的通訊技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來系統(tǒng)利用。智能車輛系統(tǒng)主要有環(huán)境感知模塊、分析模塊、控制模塊等部分組成。環(huán)境感知傳感系統(tǒng)主要由機(jī)器視覺識別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、超聲波傳感器和紅外線傳感器組成。

（一）機(jī)器視覺識別系統(tǒng)

機(jī)器視覺識別系統(tǒng)是指智能車輛利用CCD等成像元件從不同角度全方位拍攝車外環(huán)境，根據(jù)搜集到的視覺信息，識別近距離內(nèi)的車輛、行人、交通標(biāo)志等。機(jī)器視覺也有其弱點(diǎn)，容易受到環(huán)境的影響，在能見度較低時(shí)效果不理想，因此，在傳感器類別中屬于被動(dòng)型。與雷達(dá)系統(tǒng)相比較，視覺識別系統(tǒng)價(jià)格低廉，一輛車上可以安裝多處，監(jiān)測范圍更大，搜集道路信息更為全面，通過對其所得的圖像進(jìn)行處理可以識別、檢測周圍路況，這些也是主動(dòng)型傳感器無法替代的。所以越來越多的人對利用機(jī)器視覺感知車輛行駛環(huán)境產(chǎn)生很大的興趣，該系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見，普及率最高，機(jī)器視覺在智能車輛研究領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用， 成為最受歡迎的傳感器之一。

（二）雷達(dá)系統(tǒng)

雷達(dá)系統(tǒng)是一種主動(dòng)型傳感器，利用微電磁波探測目標(biāo)距離、速度、方位等。雷達(dá)不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)與繁復(fù)的計(jì)算。雷達(dá)系統(tǒng)的使用不受光線、天氣等因素干擾，無論是白天還是黑夜，晴天或者下雨，雷達(dá)系統(tǒng)都能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于雷達(dá)是靠電磁波反射原理來工作的，這會(huì)導(dǎo)致相近的不同雷達(dá)間電磁波相互干擾而影響工作效能。但是，瑕不掩瑜，由于雷達(dá)在準(zhǔn)確提供遠(yuǎn)距離的車輛和障礙物信息方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，因此在車輛的防碰撞系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

（三）超聲波傳感器

顧名思義，超聲波傳感器是指利用超聲波為檢測方法的傳感器。使用超聲波探測得來的的數(shù)據(jù)處理簡單、快速，超聲波傳感器可以發(fā)射定向長生波，能夠在較小范圍內(nèi)檢測到物體位置。這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上比較廣泛和成熟。汽車工業(yè)上的利用首見于在歐洲銷售的的BMW 車上的超聲波停車裝置。這種系統(tǒng)利用一片單片機(jī)進(jìn)行控制，超聲波遇到障礙反射回傳后，根據(jù)傳感器探測距離發(fā)出不同的提示音。

（四）紅外線傳感器

紅外線傳感器是利用紅外線來進(jìn)行測量工作的傳感器，技術(shù)更加先進(jìn)。紅外線傳感器不受黑暗、風(fēng)、沙、雨、雪、霧的阻擋，環(huán)境適應(yīng)性好，且功耗低。這些特點(diǎn)使它遠(yuǎn)超其他傳感器。與超聲波傳感器相比，反應(yīng)速度更快，探測范圍更廣，由于其探測視角小，方向性和測量精度有所提高。與機(jī)器視覺結(jié)合使用，紅外線傳感器可以增強(qiáng)機(jī)器視覺識別的可靠性，使黑夜如同白晝，因此常被用于智能汽車中的夜視系統(tǒng)中。

三、多傳感器的綜合利用

在復(fù)雜的路況環(huán)境下，單一傳感器都有其局限性，僅僅安裝單一傳感器難以提供路況環(huán)境的全面描述，因此設(shè)計(jì)智能車輛必須配置多種傳感器。例如夜間行駛時(shí)紅外線傳感器是必不可少的；而停車、倒車時(shí)主要使用超聲波、雷達(dá)探測周邊障礙物的遠(yuǎn)近；機(jī)器視覺除日常應(yīng)用外與其他傳感器結(jié)合起來可以使得智能車輛駕駛安全性更加可靠。

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步，智能車輛技術(shù)研究中多傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用取得了許多令人振奮的成果。如車載系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)、歐洲的Peugeo系統(tǒng)、美國的IVHS系統(tǒng)等。Tsai-Hong Hong等利用激光傳感器采集圖像獲得車輛前方的距離信息，在正常的路況環(huán)境下，采用彩色攝像機(jī)與激光傳感器聯(lián)合感知道路表面和定位道路邊界。這些技術(shù)經(jīng)過不斷改進(jìn)，相信在不久的將來引起汽車工業(yè)的革命。

四、結(jié)語

在智能車輛的環(huán)境感知模塊技術(shù)研究中，傳感器是智能車輛控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。如何使傳感器技術(shù)更好的應(yīng)用到汽車行業(yè)上來，未來將成為傳感器技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。

整合各種類型的傳感器技術(shù)，使其為智能車輛提供更加真實(shí)可靠的路況環(huán)境信息，對智能汽車技術(shù)的發(fā)展來說是至關(guān)重要的。由于實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境所得到信息大多數(shù)都是不確定信息，傳感器回饋信息融合還原真實(shí)路況還有很大的困難。

縱觀全球，我國的智能車輛研究工作還處于起步階段，同歐美日等相比還很落后。但隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量不斷膨脹，嚴(yán)峻的交通現(xiàn)狀迫使我們把發(fā)展智能交通盡早提到日程上來，只要我們勇于創(chuàng)新，結(jié)合我國具體國情，不斷進(jìn)行深入、細(xì)致的研究，我國智能化交通必能早日實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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