智能自動(dòng)駕駛車(chē)輛PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1智能自動(dòng)駕駛車(chē)輛智能自動(dòng)駕駛車(chē)輛2021-11-302汽車(chē)自動(dòng)駕駛概念汽車(chē)自動(dòng)駕駛概念 是指借助車(chē)載設(shè)備及路側(cè)、路表的電子設(shè)備來(lái)檢測(cè)周?chē)旭偔h(huán)境的變化情況，進(jìn)行部分或完全的自動(dòng)駕駛控制的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的本質(zhì)就是將車(chē)輛道路系統(tǒng)中的現(xiàn)代化的通信技術(shù)、控制技術(shù)和交通信息理論加以集成，提供一個(gè)良好的駕駛環(huán)境，在特定條件下，車(chē)輛將在自動(dòng)控制下安全行駛。第1頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-303車(chē)輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要目的車(chē)輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要目的l防止部分交通事故的發(fā)生l提高道路利用率l提高駕駛員方便性l減輕駕駛員負(fù)擔(dān)l實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的安全高效行駛第2頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-304l1969年，美軍便在對(duì)越

2、南的戰(zhàn)爭(zhēng)中，將無(wú)人駕駛汽車(chē)用于運(yùn)輸軍事物資。l20世紀(jì) 80 年代，美國(guó)提出了地面自主車(chē)輛計(jì)劃(ALV)的科研項(xiàng)目，并成功研制了一輛能夠在校園中自主行駛的 8 輪車(chē)，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)限制車(chē)速不高。l1995 年，美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)研制了一輛無(wú)人駕駛汽車(chē)，名為“Navlab-V”，隨后進(jìn)行橫穿美國(guó)東部和西部的試驗(yàn)，該無(wú)人車(chē)自主行駛了 96%以上的路程。但在這次試驗(yàn)中該車(chē)只對(duì)方向（即舵機(jī)）進(jìn)行自主控制。l2005年，在美國(guó)舉辦的“大挑戰(zhàn)”比賽上，斯坦福大學(xué)推出了一輛改裝自大眾途銳的多功能汽車(chē)，該車(chē)成功通過(guò)了沙漠、隧道、河床和山道等多種道路，取得勝利。第3頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-305l2010 年

3、上海世博會(huì)期間，意大利帕爾瑪大學(xué)的無(wú)人駕駛電動(dòng)汽車(chē)由意大利抵達(dá)上海。lGoogle 公司也于 2010 年推出自己的無(wú)人駕駛車(chē) Google Fleet1，并已經(jīng)成功試驗(yàn)行駛了 22 萬(wàn) 5 千多公里。第4頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-306實(shí)驗(yàn)車(chē)型實(shí)驗(yàn)車(chē)型研發(fā)單位研發(fā)單位核心技術(shù)核心技術(shù)Navlab系列智能車(chē)美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)視覺(jué)系統(tǒng)XLAB智能車(chē)Google公司環(huán)境三維建模、影像地圖技術(shù)ARGO實(shí)驗(yàn)車(chē)意大利帕爾瑪大學(xué)低成本傳感器系統(tǒng)VAMP實(shí)驗(yàn)車(chē)德國(guó)慕尼黑國(guó)防大學(xué)與奔馳公司合作環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)Caravelle實(shí)驗(yàn)車(chē)德國(guó)研究與技術(shù)部門(mén)與大眾公司合作多傳感器信息融合技術(shù)國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀第5

4、頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-307實(shí)驗(yàn)車(chē)型實(shí)驗(yàn)車(chē)型設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)單位技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)CITAVI系列自動(dòng)駕駛汽車(chē)國(guó)防科技大學(xué)基于視覺(jué)導(dǎo)航，最高時(shí)速達(dá)75.6km/hJUTIV智能車(chē)吉林大學(xué)智能車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)，傳感器信息的獲取與處理，路徑識(shí)別與規(guī)劃ALVLAB智能車(chē)浙江大學(xué)具有跟蹤道路、避障、越野及岔路選擇等功能，支持臨場(chǎng)遙控駕駛THMR-V智能車(chē)清華大學(xué)結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的車(chē)道線自動(dòng)跟蹤，復(fù)雜環(huán)境下的道路避障夸父一號(hào)智能車(chē)西安交通大學(xué)采用增強(qiáng)Gabor檢測(cè)的方法檢測(cè)車(chē)輛CyberTiggo自動(dòng)駕駛汽車(chē)上海交通大學(xué)嵌入式視覺(jué)感知，基于環(huán)視的自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)，基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多車(chē)協(xié)作國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀第6

5、頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-308安全預(yù)警系統(tǒng)安全預(yù)警系統(tǒng)0102防撞系統(tǒng)防撞系統(tǒng)03車(chē)道保持系統(tǒng)車(chē)道保持系統(tǒng)環(huán)保系統(tǒng)環(huán)保系統(tǒng)08緊急報(bào)警系統(tǒng)緊急報(bào)警系統(tǒng)0605巡視控制系統(tǒng)巡視控制系統(tǒng)自助導(dǎo)航系統(tǒng)自助導(dǎo)航系統(tǒng)0704視野擴(kuò)展系統(tǒng)視野擴(kuò)展系統(tǒng)第7頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3091.1.安全預(yù)警系統(tǒng)安全預(yù)警系統(tǒng) 車(chē)輛安裝的車(chē)載設(shè)備，包括安裝在車(chē)身各個(gè)部位的傳感器、激光雷達(dá)、紅外雷達(dá)、盲點(diǎn)探測(cè)器、超聲波傳感器、電波雷達(dá)等設(shè)施具有事故檢測(cè)功能，由計(jì)算機(jī)控制，在超車(chē)、倒車(chē)、變換車(chē)道、雨霧天氣等容易發(fā)生事故的情況下，隨時(shí)以聲音、圖像等方式向駕駛員提供車(chē)輛周?chē)败?chē)輛本身的必要信息，并可以以自動(dòng)或半自動(dòng)的

6、進(jìn)行車(chē)輛控制，從而有效的防止事故發(fā)生。第8頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30101.1.安全預(yù)警系統(tǒng)安全預(yù)警系統(tǒng) 車(chē)載設(shè)備還可以對(duì)駕駛員和車(chē)輛進(jìn)行隨時(shí)檢測(cè)監(jiān)控，在必要的時(shí)候能發(fā)出警報(bào)信息，預(yù)防事故的發(fā)生。例如，監(jiān)測(cè)到駕駛員注意力不集中或者開(kāi)始打瞌睡的時(shí)候，就提醒駕駛員注意，并采取相應(yīng)措施。例如，在駕駛員飲酒過(guò)度的情況下鎖住發(fā)動(dòng)機(jī)等等。第9頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30112.2.防撞系統(tǒng)防撞系統(tǒng)l縱向防撞系統(tǒng)：通過(guò)安裝在車(chē)輛前后的雷達(dá)探測(cè)器或者激光傳感器等分別探測(cè)前后潛在的碰撞隱患或即將發(fā)生的碰撞事件，為駕駛員提供及時(shí)地回避操作指令，并自動(dòng)控制車(chē)輛的加速，以保持適當(dāng)?shù)能?chē)輛間距，防止車(chē)輛與車(chē)輛、

7、車(chē)輛與其它障礙物之間的正面或者追尾碰撞。 比如，日產(chǎn)公司研制的防撞雷達(dá)，當(dāng)汽車(chē)與前面的車(chē)輛接近太快的時(shí)候會(huì)提醒駕駛員。 此外還有探測(cè)限速牌、自動(dòng)緊急剎車(chē)等。第10頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30122.2.防撞系統(tǒng)防撞系統(tǒng)l橫向防撞系統(tǒng)：利用車(chē)輛左右兩側(cè)的傳感器探測(cè)車(chē)輛兩旁的情況，從而為欲改變車(chē)道和駛離道路的車(chē)輛提供適當(dāng)?shù)膫?cè)向安全間距，防止或減少車(chē)輛碰撞。l交叉口防撞系統(tǒng)：交叉口是事故多發(fā)地點(diǎn)。該系統(tǒng)當(dāng)車(chē)輛駛近交叉口時(shí)，判斷車(chē)輛是否有危險(xiǎn)，據(jù)此控制車(chē)速，保證行車(chē)安全。第11頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30132.2.防撞系統(tǒng)防撞系統(tǒng) 馬自達(dá)安全車(chē)距模型是一種自動(dòng)控制的防追尾系統(tǒng)。它的功能是：在

8、車(chē)輛正常行駛狀態(tài)下，系統(tǒng)關(guān)閉；當(dāng)檢測(cè)到兩車(chē)之間車(chē)距小于閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)；在發(fā)出警報(bào)后，若駕駛員沒(méi)有采取行動(dòng)則系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)制動(dòng)裝置，其數(shù)學(xué)模型如下： 其中： v是本車(chē)車(chē)速，v0兩車(chē)相對(duì)車(chē)速, 1本車(chē)剎車(chē)減速度,2前車(chē)剎車(chē)減速度,t1急速時(shí)間，t2剎車(chē)時(shí)間，d0允許兩車(chē)之間距離。第12頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30143.3.車(chē)道保持系統(tǒng)車(chē)道保持系統(tǒng) 該系統(tǒng)的作用主要是防止車(chē)輛偏移，其目的是當(dāng)駕駛員疏忽時(shí)，保持車(chē)輛仍在控制下行駛。它采用警告系統(tǒng)告知駕駛員正在偏移，必要時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向。 裝有車(chē)道保持系統(tǒng)的汽車(chē)，可以自動(dòng)的沿道路行駛，而不用駕駛員操作。當(dāng)汽車(chē)行駛中偏離了車(chē)道，如果駕

9、駛員沒(méi)有及時(shí)作出反應(yīng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)使汽車(chē)回到原來(lái)車(chē)道。第13頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30154.4.視野擴(kuò)展系統(tǒng)視野擴(kuò)展系統(tǒng) 該系統(tǒng)也稱(chēng)為視覺(jué)強(qiáng)化系統(tǒng)。車(chē)輛裝有檢測(cè)設(shè)備、屏幕顯示設(shè)備及計(jì)算機(jī)處理設(shè)備，加強(qiáng)黃昏、黑夜、雨霧天氣的視覺(jué)可知性，提高行車(chē)安全。 美國(guó)通用公司研制的夜視系統(tǒng)如同電視機(jī)一樣，顯示屏的亮度可調(diào)，并且與是否開(kāi)前照燈無(wú)關(guān)，迎面行駛的車(chē)輛也不會(huì)使系統(tǒng)失明。第14頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30165.5.巡視控制系統(tǒng)巡視控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)是在車(chē)道保持系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了雷達(dá)。雷達(dá)不斷測(cè)量本車(chē)與前車(chē)的距離，并計(jì)算出兩車(chē)的相對(duì)速度傳給車(chē)上的計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)操縱節(jié)氣門(mén)和控制裝置，從而與前車(chē)

10、自動(dòng)保持安全距離，這樣，汽車(chē)就可以以較小的間距在車(chē)道上行駛。第15頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30176.6.緊急報(bào)警系統(tǒng)緊急報(bào)警系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要是在事故情況下縮短事故響應(yīng)時(shí)間，提高事故處理效率。使用GPS、GIS技術(shù)、GSM通訊技術(shù)，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，自動(dòng)發(fā)出包括車(chē)輛位置的無(wú)線電信號(hào)。7.7.自助導(dǎo)航系統(tǒng)自助導(dǎo)航系統(tǒng) 該系統(tǒng)利用GPS、GIS、GSM等技術(shù)，給駕駛員提供最佳行駛路線，避開(kāi)交通擁堵路段。8.8.環(huán)保系統(tǒng)環(huán)保系統(tǒng) 該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制燃油、排放等情況，以取得最佳環(huán)保效果。第16頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3018技術(shù)準(zhǔn)備技術(shù)準(zhǔn)備 隨著汽車(chē)巡航系統(tǒng)（Crusie Control Sy

11、stem，簡(jiǎn)稱(chēng)CCS，可使汽車(chē)工作在發(fā)動(dòng)機(jī)有利轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，減輕駕駛員的駕駛操縱勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行駛舒適性的汽車(chē)自動(dòng)行駛裝置）和自動(dòng)泊車(chē)入位系統(tǒng)Park Assist Vision，簡(jiǎn)稱(chēng)PAV，利用攝像機(jī)和超聲波傳感器使車(chē)輛自動(dòng)停入與行車(chē)道垂直的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)位）已經(jīng)越來(lái)越普及，從這些簡(jiǎn)單的小型自動(dòng)化跳躍到汽車(chē)全自動(dòng)無(wú)人駕駛，不是什么難事。第17頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30192012年4月，谷歌高調(diào)宣布其傳說(shuō)中的自動(dòng)駕駛汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)了20萬(wàn)公里并已經(jīng)申請(qǐng)和獲得了多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利。一旦它商品化，不僅像我們這些仍在駕照考試中掙扎的人會(huì)獲得全面解放，原本與車(chē)無(wú)緣的盲人、醉鬼也能享受福利！第18頁(yè)/共29頁(yè)202

12、1-11-3020激光雷達(dá)激光雷達(dá) 車(chē)頂?shù)摹八啊笔亲詣?dòng)駕駛汽車(chē)的激光雷達(dá)，它能對(duì)半徑60米的周?chē)h(huán)境進(jìn)行掃描，并將結(jié)果以3D地圖的方式呈現(xiàn)出來(lái)，給予計(jì)算機(jī)最初步的判斷依據(jù)。第19頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3021前置攝像頭前置攝像頭 谷歌在汽車(chē)的后視鏡附近安置了一個(gè)攝像頭，用于識(shí)別交通信號(hào)燈，并在車(chē)載電腦的輔助下辨別移動(dòng)的物體，比如前方車(chē)輛、自行車(chē)或是行人。第20頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3022左后輪傳感器左后輪傳感器 很多人第一眼會(huì)覺(jué)得這個(gè)像是方向控制設(shè)備，而事實(shí)上這是自動(dòng)駕駛汽車(chē)的位置傳感器，它通過(guò)測(cè)定汽車(chē)的橫向移動(dòng)來(lái)幫助電腦給汽車(chē)定位，確定它在馬路上的正確位置。第21頁(yè)/共29頁(yè)

13、2021-11-3023前后雷達(dá)前后雷達(dá) 谷歌在無(wú)人駕車(chē)汽車(chē)上分別安裝了4個(gè)雷達(dá)傳感器（前方3個(gè)，后方1個(gè)），用于測(cè)量汽車(chē)與前（和前置攝像頭一同配合測(cè)量）后左右各個(gè)物體間的距離。第22頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3024主控電腦主控電腦 自動(dòng)駕駛汽車(chē)最重要的主控電腦被安排在后車(chē)廂，這里除了用于運(yùn)算的電腦外，還有拓普康（拓普康是日本一家負(fù)責(zé)工業(yè)測(cè)距和醫(yī)療器械的廠商）的測(cè)距信息綜合器，這套核心裝備將負(fù)責(zé)汽車(chē)的行駛路線、方式的判斷和執(zhí)行。第23頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3025無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究, ,可以歸納為可以歸納為3 3個(gè)方面?zhèn)€方面: :l高速公路環(huán)境l城市環(huán)境l特殊環(huán)境下

14、的無(wú)人駕駛系統(tǒng)。 就具體研究?jī)?nèi)容而言, 3 個(gè)方面相互重疊,只是技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)不同。第24頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3026高速公路環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng)高速公路環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng) 這類(lèi)系統(tǒng)將使用在環(huán)境限定為具有良好標(biāo)志的結(jié)構(gòu)化高速公路上,主要完成道路標(biāo)志線跟蹤、車(chē)輛識(shí)別等功能。這些研究把精力集中在簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的高速自動(dòng)駕駛上,其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)進(jìn)入高速公路之后的全自動(dòng)駕駛。盡管這樣的應(yīng)用定位有一定的局限性,但它的確解決了現(xiàn)代社會(huì)中最為常見(jiàn)、危險(xiǎn)、也是最為枯燥的駕駛環(huán)節(jié)的駕駛?cè)蝿?wù)。第25頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3027城市環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng)城市環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng) 與高速環(huán)境研究相比,城市

15、環(huán)境下的無(wú)人駕駛由于速度較慢,因此更安全可靠,應(yīng)用前景更好。短期內(nèi),可作為城市大容量公共交通(如地鐵等)的一種補(bǔ)充,解決城市區(qū)域交通問(wèn)題,例如大型活動(dòng)場(chǎng)所、公園、校園、工業(yè)園、機(jī)場(chǎng)等。但是,城市環(huán)境也更為復(fù)雜,對(duì)感知和控制算法提出了更高的要求。城市環(huán)境中的無(wú)人自動(dòng)駕駛將成為下一階段研究重點(diǎn)。目前這類(lèi)環(huán)境的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入到小范圍推廣階段,但其大范圍應(yīng)用目前仍存在一定困難,例如可靠性問(wèn)題、多車(chē)調(diào)度和協(xié)調(diào)問(wèn)題、與其它交通參與者的交互問(wèn)題、成本問(wèn)題、商業(yè)模型等。第26頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-3028特殊環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng)特殊環(huán)境下的無(wú)人駕駛系統(tǒng) 無(wú)人駕駛汽車(chē)研究走在前列的國(guó)家,一直都很重視其在軍事和其他一些特殊條件下的應(yīng)用。但其關(guān)鍵技術(shù)和基于高速公路和城市環(huán)境的車(chē)輛是一致的,只是在性能要求上的側(cè)重點(diǎn)不一樣。例如,車(chē)輛的可靠性、對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性是在特殊環(huán)境下考慮的首要問(wèn)題,也是在未來(lái)推廣應(yīng)用要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。第27頁(yè)/共29頁(yè)2021-11-30291宋振偉.基于FPGA的車(chē)輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的研究與仿真設(shè)計(jì)D.哈爾濱： 哈爾濱理工大學(xué)，2014.2呂峰.無(wú)人駕駛智能車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究D.西安：西安工業(yè)大學(xué)， 2014.3汪明