汽车智能化发展概述
汽车智能化发展
汽车智能化技术在减少交通事故、缓解交通拥堵、提高道路及车辆利用率等方面具有巨大潜能，已成为众多企业的竞争热点。我国发布的《中国制造2025》中明确指出将智能网联汽车作为一项重点发展对象，并定义智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车内网、车外网、车际网的无缝链接，具备信息共享、复杂环境感知、智能化决策、自动化协同等控制功能，与智能公路和辅助设施组成的智能出行系统，可实现“高效、安全、舒适、节能”行驶的新一代汽车[1][2]。
智能汽车（图1-1）是新一轮科技革命背景下的新兴技术，集中运用了现代传感技术、信息与通信技术、自动控制技术、计算机技术和人工智能等技术，代表着未来汽车技术的战略制高点，是汽车产业转型升级的关键，也是目前世界公认的发展方向[3]。
图1-1智能汽车
在智能驾驶技术的研究方面，美国起步较早，早在1939年纽约世界博览会上，美国通用汽车公司首次展出了无人驾驶概念车Futurama。1958年，美国无线电公司（RCA，Radio Corporation of America）和通用集团联合，对外展示了智能驾驶汽车原型。依赖于预埋线圈的道路设施，车辆可以按电磁信号指示确定其位置与速度，控制方向盘、油门和刹车。
自20世纪80年代，在美国国防部先进研究项目局（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency）的支持下掀起了智能车技术研究热潮。1984年由卡耐基梅隆大学研发了全世界第一辆真正意义的智能驾驶车辆，如图1-2所示。该车辆利用激光雷达、计算机视觉及自动控制技术完成对周边环境的感知，并据此做出决策，自动控制车辆，在特定道路环境下最高时速可达31km/h。
图1-2第一辆真正意义的智能驾驶车辆
欧洲从20世纪80年代中期开始研发智能驾驶车辆，其研究不强调车路协同，而是将智能驾驶车辆作为独立个体，并让车辆混行于正常交通流。日本智能驾驶技术研发起步较晚，且更多关注于采用智能安全降低事故发生率，以及采用车间通信方式辅助驾驶。日本在智能安全及车联网方面的研究走在世界前列，但对完全智能驾驶技术关注较少。
汽车智能驾驶技术的内涵
汽车智能驾驶具有“智慧”和“能力”两层含义，所谓“智慧”是指汽车能够像人一样智能地感知、综合、判断、推理、决断和记忆；所谓“能力”是指智能汽车能够确保“智慧”的有效执行，可以实施主动控制，并能够进行人机交互与协同。自动驾驶是智慧和能力的有机结合，二者相辅相成，缺一不可[3]。
为实现“智慧”和“能力”两方面内容，自动驾驶技术一般包括环境感知、决策规划和车辆控制三大部分。类似于人类驾驶员在驾驶过程中，通过视觉、听觉、触觉等感官系统感知行驶环境和车辆状态，自动驾驶系统通过配置内部传感器和外部传感器获取自身状态及周边环
境信息。内部传感器主要包括车辆速度传感器、加速传感器、轮速传感器、横摆角速度传感器等；主流的外部传感器包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达以及定位系统等。通过这些传感器提供海量的全方位行驶环境信息。不同传感器的量测精度、适用范围都有所不同，为有效利用这些传感器信息，需要利用传感器融合技术将多种传感器在空间和时间上的独立信息、互补信息以及冗余信息按照某种准则组合起来，从而提供对环境综合的准确理解。决策规划子系统代表了自动驾驶技术的认知层，包括决策和规划两个方面。决策体系定义了各部分之间的相互关系和功能分配，决定了车辆的安全行使模式；规划部分用以生成安全、实时的无碰撞轨迹。车辆控制子系统用以实现车辆的纵向车距、车速控制和横向车辆位置控制等，是车辆智能化的最终执行机构。 “感知”和“决策规划”对应于自动驾驶系统的“智慧”；而“车辆控制”则体现了其“能力”。
汽车智能驾驶技术分级
美国高速公路安全管理局（NHTSA）将汽车智能化水平分成五个等级：无自主控制；辅助驾驶；部分自动驾驶；有条件自动驾驶；高度自动驾驶。SAE将汽车智能化水平划分为六个等级：人工驾驶；辅助驾驶；部分自动驾驶；有条件自动驾驶；高度自动驾驶；全自动驾驶。
《中国制造2025》将智能汽车分为DA，PA，HA，FA四个等级，并划分了各自的界限[2]。其中，DA指驾驶辅助，包括一项或多项局部自动功能，如ACC，AEB，ESC等，并能提供基于网联的智能提醒信息；PA指部分自动驾驶，在驾驶员短时转移注意力仍可保持控制，失去控制10秒以上予以提醒，并能提供基于网联的智能引导信息；HA指高度自动驾驶，在高速公路和市内均可自动驾驶，偶尔需要驾驶员接管，但是有充分的移交时间，并能提供基于网联的智能控制信息；FA指完全自主驾驶，驾驶权完全移交给车辆。
通常将自动驾驶和无人驾驶视作不同的两个概念，二者之间泾渭分明。自动驾驶是指可以帮助驾驶员转向和保持在车道内行驶，实现跟车、制动以及变道等操作的一种辅助驾驶系统，驾驶员可以随时介入对车辆的控制，并且系统在特定环境下会提醒驾驶员介入操控。同自动驾驶汽车相比，无人驾驶汽车也配备有各类传感器和相应的控制驱动器，但是取消了方向盘、加速踏板和制动踏板，汽车在没有人为干预的情况下自主完成行驶任务。
1.1. 宝马523报价及图片国内外技术发展现状
国外智能驾驶技术现状
汽车自动驾驶技术发展初期，研究者通过无线通信或在道路上铺设电缆、磁诱导设备来实现车辆的自动控制。1921年World Wide Wireless期刊上出版的一篇论文中提出，通过无线通信技术实现无人驾驶技术。1955年美国Barret Electronics公司研制出了第一台自动引导车辆系统AGVS(Automated Guided Vehicle System)，它是一个运行在固定线路上的自动运输平台，具有无人驾驶智能车辆的基本的特征[5]。1961年，斯坦福大学介绍了其研发的自主驾驶汽车Stanford Cart，该车上装有一个摄像机，通过有线电缆控制进口奔驰c[6]。日本机械技术研究所在1978年进行了世界上首次基于机器视觉的自主汽车驾驶系统道路试验，速度达30km/h。1980年，慕尼黑联邦国防军大学开发了无人驾驶汽车UniBW，车上装配有8个16位英特尔微处理器，车速可以达到90km/h[7]。同时，美国俄亥俄州立大学的Robert E. Fenton提出了AHS(Automated Highway Systems)概念，旨在促进高速自主驾驶汽车发展。20世纪80年代，德国联邦国防军大学Ernst Dickmanns开发的视觉导航汽车“Va-Mors”在没有交通流干扰的情况下车速可以得到100km/h，为汽车智能化发展奠定了重要基础。1994年，梅塞德斯-奔驰的“VaMP”完成了1600km测试，全程有95%为自主驾驶[7]。2004年，美国政府通过资助军事项目Demo Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ推动自主驾驶技术发展。其中最先进的DEMO III智能车辆集成了多种子系统，包括CCD立体视觉系统、激光深度成像仪、GPS
东南汽车v3菱悦
导航系统、惯性导航包及遥视机器人驱动系统，该车辆可以在多种恶劣环境下（如雨天、路面有污垢等）、多种光照条件（比如白天、黑夜和阴影等）下实现自主驾驶。
在汽车智能化技术发展历程中，美国卡内基乌尼莫克u5000•梅隆大学研制了NavLab系列智能车辆。其中，NavLab-1系统于1986年基于雪弗兰的一款厢式货车改装而成，装有Sun3、GPS、Warp等计算机硬件，但由于软件的局限性，直到上世纪80年代末，它的最高速度也只有32km/h。NavLab-5系统是1995年建成的，CMU与Assist-Ware技术公司合作开发研制的便携式高级导航支撑平台PANS为系统提供计算基础和I/O功能，并能控制转向执行机构，同时进行安全报警。它使用了一台便携式工作站Sparc Lx，能够完成传感器信息的处理与融合、路径的全局与局部规划。NavLab-5以Pontiac运动跑车作为基础，在试验场环境道路上的自主行驶平均速度达到88.5km/h，首次进行了横穿美国大陆的长途自主驾驶公路试验，自主行驶里程为4496km，占总行程的98.1%。车辆的横向控制实现了完全自动控制，而纵向导航控制仍由驾驶员完成。NavLab-11系统是该系列最新的智能车平台，车体采用了Wrangler吉普车，最高车速达到102km/h。装备的传感器包括差分GPS、激光雷达、摄像机、陀螺仪和光电码盘等。
路航导航仪地图下载
斯坦福大学Michael基于大众帕萨特研制出无人驾驶车辆Junio，车上装备有五个激光雷达(IBEO, Riegl, SICK, Velodyne)，一个GPS/INS系统(Applanix)，五个BOSCH雷达，两个Intel四核计算机，一个由大众汽车电子实验室开发的电传线控接口。
保时捷怎么样意大利帕尔玛大学VisLab实验室一直致力于ARGO项目研究。于1998年沿着意大利的高速公路网进行了2000公里的长距离道路试验，整个试验途经平原和山区，也包括高架桥和隧道，试验车的无人驾驶里程为总里程的94%左右，最高车速达到了112km/h。在2010年，ARGO试验车装载了5个激光雷达、7个摄像机、GPS全球定位系统、惯性测量设备以及3台Linux电脑和线控驾驶系统，同时将太阳能作为辅助动力源，沿着马可•波罗的旅行路线，全程自动驾驶来到中国上海参加世博会，行程15900km，经历了多种极端环境条件。2013年，他们研制的智能车在无人驾驶的情况下能够实现交通信号灯识别、避开行人、安全驶过十字路口和环岛等功能。