智能汽車自主駕駛控制新版系統(tǒng)

智能汽車自主駕駛控制系統(tǒng)文件綜述姓名：楊久州班級(jí)：機(jī)電一班學(xué)號(hào)：7631序言20世紀(jì)末以來，伴隨世界智能交通系統(tǒng)(ITS)和無人化武器裝備系統(tǒng)發(fā)展，共同對(duì)新一代智能交通工具提出了迫切需求。智能車輛技術(shù)快速成為含有前瞻性高新技術(shù)研究課題，受到了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界廣泛關(guān)注。現(xiàn)在，智能交通系統(tǒng)(ITS)作為一個(gè)能夠很好地處理世界性交通擁堵、大量燃油消耗和污染問題優(yōu)異體系吸引了大量學(xué)者關(guān)注。通常來說，ITS由智能車輛、運(yùn)行車輛管理系統(tǒng)、旅行信息系統(tǒng)和交通監(jiān)控系統(tǒng)組成，智能車輛作為其關(guān)鍵部分，飾演著至關(guān)關(guān)鍵角色。沒有高度發(fā)達(dá)智能車輛技術(shù)，就不能實(shí)現(xiàn)真正意義上智能交通系統(tǒng)。智能車輛(IntelligentAutomotive)，又稱自主車輛(AutonomousVehicle)或無人地面車輛(UGV)，集成了車輛技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科強(qiáng)交叉科學(xué)技術(shù)，它發(fā)展水平反應(yīng)了一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力。在近十年間，智能車輛技術(shù)研究吸引了世界范圍內(nèi)大量高校、企業(yè)和相關(guān)科學(xué)家關(guān)注，各國(guó)政府和軍事部門也對(duì)其表現(xiàn)出強(qiáng)烈愛好，智能車輛技術(shù)所以在短期內(nèi)得到了飛躍性發(fā)展。1.智能汽車自主駕駛技術(shù)發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況汽車自主駕駛技術(shù)研究是從兩個(gè)不一樣研究領(lǐng)域發(fā)展起來。從1%0年開始,為了改善汽車操控性能,美國(guó)ohio大學(xué)部分研究工作者開始進(jìn)行汽車側(cè)向跟蹤控制和縱向跟蹤控制研究,該項(xiàng)研究連續(xù)了二十多年,取得了一系列研究結(jié)果。其次,二十世紀(jì)六十年代美國(guó)stanfoul研究所在進(jìn)行人工智能研究中,開發(fā)了Shakey移動(dòng)機(jī)器人,作為人工智能研究工作試驗(yàn)平臺(tái)。1973一1981年間由Hans.Moravec在Stanford研究所領(lǐng)導(dǎo)stanford。art工程則第一次實(shí)現(xiàn)了自主駕駛。進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以后,軍方和部分大型汽車企業(yè)對(duì)自主駕駛技術(shù)表現(xiàn)出了濃厚愛好。美國(guó)軍方前后組織了多項(xiàng)車輛自主駕駛研究項(xiàng)目,其中包含DARPAALV項(xiàng)目,DARPADEMo一H計(jì)劃、DEMo一111計(jì)劃等。這一系列研究全部試圖將自主駕駛技術(shù)應(yīng)用到軍事上去,以提升部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。其它包含英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等在內(nèi)部分國(guó)家也全部在進(jìn)行自主駕駛技術(shù)在軍事應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)研究。大型汽車企業(yè)則愈加重視汽車自主駕駛研究,以期提升汽車性能。然而直到二十世紀(jì)九十年代前期,相關(guān)研究關(guān)鍵由大學(xué)聯(lián)合相關(guān)企業(yè)進(jìn)行。其中比較成功有:(l)德國(guó)慕尼黑國(guó)防軍大學(xué)所進(jìn)行vaMoRs和vaMP自主駕駛汽車研究。(2)美國(guó)卡耐基一梅隆大學(xué)Navlab系列自主駕駛汽車研究。(3)美國(guó)加州理工大學(xué)PAI,H研究群體。(4)意大利帕爾瑪大學(xué)ARGO自主車樣車。其它包含法國(guó)、日本等全部在開展自主駕駛汽車研究工作。中國(guó)相關(guān)自主駕駛汽車研究,是二十世紀(jì)八十年代末期開始,已取得了令人鼓舞研究結(jié)果。國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)1991年研制汽車自主駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低速自主駕駛。,以BJ為平臺(tái)自主駕駛汽車實(shí)現(xiàn)了75.6km/h高速公路車道跟蹤試驗(yàn)。,由國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)第一汽車集團(tuán)企業(yè)聯(lián)合開發(fā)紅旗車自主駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了17Okm/h高速公路車道跟蹤駕駛,并含有了超車功效。該結(jié)果標(biāo)志著中國(guó)汽車自主駕駛技術(shù)已經(jīng)達(dá)成了國(guó)際優(yōu)異水平。清華大學(xué)智能系統(tǒng)試驗(yàn)室也在進(jìn)行汽車自主駕駛技術(shù)研究。據(jù)報(bào)道,其研制THMR一V智能車進(jìn)行了最高時(shí)速達(dá)成150km/h白線跟蹤試驗(yàn)。其它包含吉林大學(xué)在內(nèi)部分研究機(jī)構(gòu),也全部在進(jìn)行汽車自主駕駛技術(shù)研究。2.智能汽車自主駕駛關(guān)鍵技術(shù)和分析2.1智能駕駛控制系統(tǒng)自主開發(fā)平臺(tái)改裝智能駕駛控制系統(tǒng)功效開發(fā)平臺(tái)需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、制動(dòng)系統(tǒng)集成控制，實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)跟隨、制動(dòng)停車、安全車距保持等功效。具體要求為：發(fā)動(dòng)機(jī)能響應(yīng)增扭或降扭指令；制動(dòng)系統(tǒng)能響應(yīng)制動(dòng)指令；環(huán)境感知數(shù)據(jù)如相對(duì)距離、相對(duì)速度等信息由雷達(dá)或攝像頭實(shí)時(shí)采集；駕駛員可設(shè)置信息、危險(xiǎn)工況報(bào)警信息等在液晶儀表上實(shí)時(shí)顯示，為試驗(yàn)員及駕駛員提供好交互界面；駕駛員可進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，如設(shè)置系統(tǒng)開/關(guān)、巡航速度增減；系統(tǒng)在測(cè)試或標(biāo)定過程中，部分關(guān)鍵參數(shù)必需實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，且含有方便測(cè)試接口。2.2自主駕駛系統(tǒng)兩大功效模塊及相互關(guān)系通常將自主駕駛系統(tǒng)分為兩大功效模塊:環(huán)境感知和駕駛控制。其中：(l)環(huán)境感知利用相關(guān)環(huán)境傳感器和定位定向傳感器來確定車輛和道路、障礙相互關(guān)系,和車輛相對(duì)于全局導(dǎo)航坐標(biāo)系位置、速度、方向等信息。這些信息是駕駛控制系統(tǒng)進(jìn)行決議控制基礎(chǔ)。通常常見環(huán)境傳感器包含:磁軌、可見光攝像機(jī)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、里程儀等。選擇適宜傳感器,并對(duì)感知信號(hào)進(jìn)行處理,以取得能夠用來對(duì)自主車進(jìn)行導(dǎo)航環(huán)境信息,是自主車環(huán)境感知研究關(guān)鍵。用機(jī)器視覺方法對(duì)攝像機(jī)采集圖像進(jìn)行分析處理,以取得車輛導(dǎo)航信息是現(xiàn)在比較常見一個(gè)環(huán)境感知方法。(2)駕駛控制作為自主駕駛系統(tǒng)兩大功效模塊中一個(gè),駕駛控制模塊應(yīng)能完成自主駕駛?cè)蝿?wù)中除環(huán)境感知之外全部功效,包含任務(wù)計(jì)劃、行為決議、車輛操作等。這些任務(wù)從時(shí)間跨度、空間廣度,和所要利用信息種類和范圍等方面往往是不一樣。比如:每次產(chǎn)生車輛操縱命令只會(huì)在產(chǎn)生一個(gè)新操縱命令之前幾十毫秒內(nèi)影響車輛運(yùn)動(dòng),而一個(gè)換道機(jī)動(dòng)決議則會(huì)影響到車在未來幾秒甚至幾十秒內(nèi)運(yùn)動(dòng),并使車輛產(chǎn)生一個(gè)顯著側(cè)向位移。顯然這兩大功效部分是相互區(qū)分又相互聯(lián)絡(luò),環(huán)境感知信息是駕駛控制系統(tǒng)決議控制基礎(chǔ),而在必需時(shí)候駕駛控制系統(tǒng)可向環(huán)境感知系統(tǒng)感知過程提供有價(jià)值參考信息。具體到兩大功效模塊本身,其又有各自研究關(guān)鍵。對(duì)于環(huán)境感知系統(tǒng)研究來說,研究關(guān)鍵包含:新型高性能環(huán)境傳感器研究和開發(fā),新環(huán)境了解算法研究等。而駕駛控制要對(duì)環(huán)境感知系統(tǒng)提供大量環(huán)境信息進(jìn)行合理取舍和融合,同時(shí)實(shí)時(shí)地進(jìn)行環(huán)境態(tài)勢(shì)估量、行為決議、路徑計(jì)劃、車輛運(yùn)動(dòng)控制等一系列需要大量知識(shí)和智能工作。所以能夠?qū)⑵潢P(guān)鍵技術(shù)概括為以下幾項(xiàng):(l)有自診療、自學(xué)習(xí)功效及容錯(cuò)能力駕駛控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究SaridiS分層遞階智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是構(gòu)建汽車自主駕駛控制系統(tǒng)理論指導(dǎo),各層次功效劃分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、和層次之間協(xié)調(diào)全部是汽車自主駕駛系統(tǒng)所要研究關(guān)鍵問題。(2)車輛行為決議及路徑計(jì)劃研究駕駛控制系統(tǒng)需要在不確定性道路環(huán)境中依據(jù)環(huán)境感知系統(tǒng)和本體感知系統(tǒng)提供環(huán)境信息、任務(wù)所要達(dá)成目標(biāo)及其它相關(guān)信息確定本身行為方法,深入計(jì)劃自主車速度、位置等期望運(yùn)動(dòng)軌跡。這一過程中需要進(jìn)行一系列推理、計(jì)算,對(duì)這一問題研究將是自主車自主能力提升關(guān)鍵。將人工智能、計(jì)算智能中相關(guān)理論用來處理這一問題是自主車研究關(guān)鍵。(3)車輛縱向控制及側(cè)向控制研究車輛縱向控制包含控制車輛根據(jù)預(yù)定速度巡航,和前方車輛保持一定距離等;側(cè)向控制則是控制車輛跟蹤預(yù)定路徑軌跡。因?yàn)樽灾鬈囅到y(tǒng)本身強(qiáng)非線性特征,怎樣設(shè)計(jì)控制器,以實(shí)現(xiàn)高精度縱向和側(cè)向控制是自主車研究所必需處理關(guān)鍵問題?？偨Y(jié)汽車自主駕駛技術(shù)有著寬廣應(yīng)用前景。不管是乘用車、商用車,還是公共車輛全部將從汽車自主駕駛技術(shù)及其相關(guān)衍生技術(shù)應(yīng)用中獲益。伴隨這些技術(shù)在汽車中使用,汽車安全性、舒適性、快捷性及其造成環(huán)境污染等問題全部將取得巨大改善。另外，自主駕駛技術(shù)采取將會(huì)提升公路運(yùn)輸吞吐量,緩解交通擔(dān)心情況,其所衍生一系列汽車主動(dòng)安全技術(shù)也全部將提升汽車駕駛安全性。但汽車自主駕駛技術(shù)要走向?qū)嵱?還有大量研究工作需要進(jìn)行。單從駕駛控制系統(tǒng)研究來說,待進(jìn)行工作最少包含:a)駕駛控制系統(tǒng)分析和綜合方法深入完善；b)針對(duì)不一樣行駛環(huán)境駕駛控制算法研究;c)駕駛控制系統(tǒng)機(jī)器在線自主學(xué)習(xí)問題研究;d)駕駛控制系統(tǒng)適應(yīng)性和容錯(cuò)性問題研究。相信在很快未來，在廣大研究員共同努力下，智能汽車自主駕駛控制系統(tǒng)會(huì)被最終開發(fā)出來而且被利用于大家日常生活中。參考文件【1】孫振平.自主駕駛汽車智能控制系統(tǒng)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士院二00四年三月【2】廖爽，許勇，王善超.智能汽車自動(dòng)駕駛控制方法研究，計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制：.22（8）【3】白傑，邊寧，劉永宏，劉繼峰，陳贛，周劍光，方馳.車輛智能駕駛控制系統(tǒng)和技術(shù)平臺(tái)自主開發(fā)，汽車安全和節(jié)能學(xué)報(bào),,第4卷第2期【4】張琨.智能汽車自主循跡控制策略研究，哈爾濱工業(yè)大學(xué)9月【5】王晨.無人駕駛智能車控制和計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，上海交通大學(xué)機(jī)械和動(dòng)力工程學(xué)院12月