陳 力 胡冬雪

（同濟大學）

智慧汽車發(fā)展概況與趨勢

陳 力 胡冬雪

（同濟大學）

BOSCH無人駕駛汽車

● 汽車作為一種交通工具有三大核心目標：安全、舒適、便利，而這三大目標的實現(xiàn)都離不開智慧汽車的概念，智慧汽車就是通過借助電子技術和車聯(lián)網(wǎng)技術，更加安全、更加環(huán)保、更加便利地來實現(xiàn)無人駕駛的終極目標。以整車廠、知名IT企業(yè)、零部件供應商為首的三股勢力均積極投入了這塊目前還處于無序競爭的藍海。

智慧汽車是近幾年才出現(xiàn)的名詞，以前人們談到的是智能汽車或者汽車的智能化，隨著電子技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，才逐漸提出智慧汽車的概念。智慧汽車的概念從廣義上可以指汽車上某個零部件的智能化，如智能大燈、智能雨刮、車道偏離提醒等；從狹義上講智慧汽車就是具有人類智慧的完全無人駕駛的汽車。

智慧汽車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。目前對智慧汽車的研究主要致力于提高汽車的安全性、舒適性，以及提供優(yōu)良的人車交互界面。近年來，智慧汽車己經(jīng)成為世界車輛工程領域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力，很多發(fā)達國家都將其納入到各自重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當中。

智慧汽車的起源

自從發(fā)明汽車的那一天起，汽車的智能化就一直伴隨著汽車的整個發(fā)展史。從最初的自動啟動的實現(xiàn)到最終的完全無人駕駛，汽車智能化一直圍繞著安全、舒適、方便三大主題不斷進步和發(fā)展。主要的歷史事件包括：1912年凱迪拉克的自動啟動系統(tǒng)意味著駕駛人不再用手動曲柄啟動汽車；1939年奧茲莫比爾公司推出了第一個自動變速系統(tǒng)；1958年克萊斯勒的巡航控制系統(tǒng)使得駕駛人不用再時時注意行駛速度；1970年克萊斯勒Imperial首先配備防抱死剎車系統(tǒng)；1997年部分豐田車配備基于雷達的自適應巡航控制，可與前車自動保持安全駕駛距離；2002年豐田推出Night View（夜視），一款車內(nèi)監(jiān)視器，可顯示前方道路的近紅外圖像，凸顯障礙；2003年梅賽德斯推出Pre-Safe系統(tǒng)，采用感應器預測迫在眉睫的撞擊，采取各種防范措施；2004年英菲尼迪（日本豪華車品牌）推出第一款“離開車道”警示系統(tǒng)，在車駛離車道時提醒駕駛人；2005年沃爾沃推出第一款盲點警報系統(tǒng)，當有車進入駕駛人盲點時就會發(fā)出警報；2006年雷克薩斯推出相機-聲納輔助的平行泊車系統(tǒng)；2007年卡內(nèi)基梅隆大學的Tartan車隊贏得美國國防部的自動汽車比賽大獎；2008年梅賽德斯引進Attention Assist，在駕駛人顯露疲勞征兆時發(fā)出警告；2010年奧迪無人駕駛自動汽車TTS行駛12.42公里，抵達落基山派克峰頂；2010年7輛車組成的谷歌無人駕駛汽車車隊開始在加州道路上試行；2010年梅賽德斯 F800 Style概念車展示賽車助手，一款低速適應巡航控制系統(tǒng)；2011年中國國防科技大學創(chuàng)造的一輛無人駕駛汽車行駛177英里，從長沙開至武漢。

通用汽車公司的阿蘭·陶伯估計，2020年自動駕駛系統(tǒng)將成為汽車標準配置。根據(jù)世界電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）預測，至2040年，道路行駛的汽車中無人駕駛汽車將占75%以上。

智慧汽車基本結構

智慧汽車是一個復雜的系統(tǒng)，它主要由四部分構成：智能傳感系統(tǒng)、智能計算機系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)、智能公交系統(tǒng)，它集中運用了計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。

智能傳感系統(tǒng)：通過在汽車各部件上安裝智能傳感器，智能傳感器把周邊環(huán)境的信息傳遞給智能計算機，計算機對信息進行綜合整理后把執(zhí)行信號傳遞給汽車部件，從而使其作出相應的動作，這就構成了智能傳感系統(tǒng)。智能傳感系統(tǒng)的核心是傳感器，傳感器的使用等于為車輛添加了電子眼，如同人類的五官，進一步豐富了車輛對外感知行為。對于車載系統(tǒng)來講，大部分傳感器都是用來監(jiān)控車輛行駛控制、駕駛員行為、安全、車距及駕駛員與成員舒適度等。

輔助駕駛系統(tǒng)：碰撞避免系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、駕駛員視覺增強系統(tǒng)。

碰撞避免系統(tǒng)：碰撞避免系統(tǒng)是車輛主動輔助駕駛系統(tǒng)和車輛必要的安全系統(tǒng)，通過對妨礙物、危險態(tài)勢的及時檢測，為駕駛員和車輛系統(tǒng)獲得足夠的安全時間，從而阻止或減少危險情況的發(fā)生，達到安全行車的目的。

巡航控制系統(tǒng)：車輛巡航控制系統(tǒng)就是在計算機精確控制下調(diào)整車輛節(jié)氣門，從而達到在不同路況下始終保持設定車速的輔助駕駛系統(tǒng)。

導航系統(tǒng)：智能車輛一個基本要求就是能為駕駛員找到一條最經(jīng)濟、安全、可靠的交通線路。導航系統(tǒng)是智能車輛必不可少的一部分。導航地圖存儲在導航計算機中。

智能計算機系統(tǒng)：智能計算機系統(tǒng)是整個智能系統(tǒng)的核心，所有的智能系統(tǒng)都是圍繞著它才能發(fā)揮作用。智能車輛要想安全、穩(wěn)定地正常行駛，就要求計算機能夠迅速高效地融合整理各個系統(tǒng)傳來的大量的信息，并迅速地給出策略，然后精確地傳遞給發(fā)出信號的系統(tǒng)，使其產(chǎn)生相應的動作，來調(diào)整汽車，使汽車自動駕駛。

智能公交系統(tǒng)：該系統(tǒng)用于提高交通的可靠性、安全性及生產(chǎn)效率，創(chuàng)建綠色交通，增強交通系統(tǒng)對用戶的吸引力。該系統(tǒng)將交通管理部門同駕駛員直接連接起來，進行實時調(diào)度和線路調(diào)整，降低運輸成本，提高運輸效率。先進的交通系統(tǒng)是未來智能交通系統(tǒng)中最為實用的社會性系統(tǒng)。

智慧汽車正是有了這些系統(tǒng)的共同作用，從而使得汽車不需要人去駕駛，人只需舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。

Night view夜視系統(tǒng)

智慧汽車發(fā)展趨勢

在這一新興戰(zhàn)場，主要有知名科技公司、傳統(tǒng)汽車廠商、知名汽車零部件廠商三股主要勢力在角逐，目前智慧汽車正處在無序競爭狀態(tài)，每家都在利用各自的優(yōu)勢跑馬圈地。

知名IT企業(yè)，以谷歌和蘋果公司為代表。谷歌于2009年啟動對無人駕駛技術的研究。通過安裝了24個傳感器的雷克薩斯RX450h汽車，谷歌已完成了約70萬英里的無人駕駛里程。谷歌公司還宣布了其無人駕駛汽車項目的最新進展，稱已可以在城市道路上行駛。相對于最初的高速公路行駛，城市道路被視作一項更復雜的挑戰(zhàn)。

在過去數(shù)年間，谷歌已經(jīng)將這項技術在包括豐田普銳斯及奧迪TT在內(nèi)的數(shù)個車型上展開實驗。在16萬英里的行駛距離中，有超過1 000英里實現(xiàn)了自動行駛。一旦將此項技術與谷歌地圖結合，前景必將十分廣闊。

另一股不容忽視的勢力——蘋果，正試圖融入所謂的“汽車夢”。蘋果在全球開發(fā)者大會(WWDC)上公布了其“iOS in the Car”項目，即將Siri等技術融入到更多的汽車中去；近日，蘋果終于發(fā)布了更名為“CarPlay”的計劃，福特、沃爾沃、法拉利等也在這個聯(lián)盟中。

傳統(tǒng)車企的代表則是諸如福特汽車等。作為先知先覺者，福特早在2007年就與微軟合作開發(fā)名為SYNC的聲控技術，具備影音播放、撥打電話、語音朗讀短信等基本功能。目前，該技術已在福特的汽車上得到廣泛應用。而為了打造繁榮的生態(tài)，福特2010年推出了SYNC AppLink開放接口，智能設備上的第三方應用得以移植過來，與CarPlay不同，SYNC允許第三方應用的接入；福特的SYNC AppLink技術平臺，是把AppLink后面的源代碼都開源給第三方應用開發(fā)者甚至其他汽車廠商。福特實現(xiàn)無人駕駛的藍圖里，短期目標是通過AppLink將無線網(wǎng)連接到車內(nèi)，以及自動巡航、自動停車等輔助駕駛的智能系統(tǒng)；中期目標是推出半自動控制駕駛技術，包括駕駛者可控的“自動駕駛技術”和在個別情況下使用的車輛自動編組技術；在此基礎上，最后才有可能實現(xiàn)無人駕駛這一最遠期的目標。

作為汽車零部件供應商，大陸集團意識到無人駕駛汽車的發(fā)展趨勢，制定了為整車廠提供無人駕駛前裝系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標，分為三個實施階段：2016年實現(xiàn)部分自動化駕駛；2020年前實現(xiàn)高度自動化駕駛；2025前實現(xiàn)全自動化駕駛，也就是無人駕駛。

按照從高級輔助駕駛系統(tǒng)升級到自動化駕駛的技術發(fā)展路線，大陸集團開始了與全球頂尖IT公司的一系列密切合作：首先，未來的無人駕駛汽車需要車聯(lián)網(wǎng)的支持，2013年8月，大陸集團與思科公司合作開發(fā)了一輛聯(lián)網(wǎng)概念驗證車，采用思科公司的無線網(wǎng)絡交換技術，能自動在3G、4G網(wǎng)和其他無線網(wǎng)絡之間無縫切換，實時接收交通和導航信息，無線升級更新車載軟件，概念驗證車還安裝了基于云計算的信息娛樂系統(tǒng)。其次，2013年9月大陸集團與IBM公司，聯(lián)合開發(fā)下一代“電子地平線”平臺。大陸集團的目標是在整合思科無線網(wǎng)絡交換技術、IBM云計算嵌入式系統(tǒng)、HERE地圖數(shù)據(jù)的技術基礎上，向全球汽車制造商提供完整的、端到端連接的“電子地平線”解決方案，爭取在2020年前實現(xiàn)高度自動化駕駛的戰(zhàn)略目標。

當然，汽車最終實現(xiàn)完全無人駕駛還是一個漫長的過程，但是這些智能駕駛的技術，正慢慢往無人駕駛方向發(fā)展。

[責任編輯：彥 隱]