汽車智能化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

文/周超 陳榮利 袁潔

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們的生活正在全面進(jìn)入智能時(shí)代，汽車智能系統(tǒng)領(lǐng)域是智能時(shí)代不可或缺的一部分。目前，智能車輛交互系統(tǒng)、汽車和移動(dòng)電話、汽車和計(jì)算機(jī)、汽車和社交交通管理系統(tǒng)，甚至汽車和全球通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)互連和無縫連接。汽車智能系統(tǒng)的應(yīng)用才剛剛起步，人類的未來可以享受汽車的智能空間和高品質(zhì)生活，這將會(huì)是不可想象的。

1 汽車智能化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

中國的汽車智能發(fā)展較晚。到了二十世紀(jì)九十年代，汽車智能設(shè)備只有家用電器發(fā)展的無線電，沒有別的。從那以后，中國的汽車工業(yè)發(fā)展迅速，隨著汽車行業(yè)在中國，并獲得在這個(gè)階借鑒了其他國家的智能技術(shù)的更多的知識(shí)，雖然許多中國公司正致力于汽車改造成智能的方式，近幾年的技術(shù)含量相對(duì)簡(jiǎn)單，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的發(fā)展，使用汽車的智能系統(tǒng)面向未來，集成智能創(chuàng)新已成為汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向。智能車輛設(shè)計(jì)技術(shù)包括空氣動(dòng)力系統(tǒng)，主動(dòng)防撞系統(tǒng)，自動(dòng)停止系統(tǒng)，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，夜視系統(tǒng)等。

1.1 國內(nèi)外汽車智能系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

近十年來，美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家，圍繞發(fā)展新型智能汽車技術(shù)、綜合治理城市交通和環(huán)境能源等問題制定了一系列的研究項(xiàng)目和計(jì)劃。

由日本國土建設(shè)及交通部設(shè)立的一些重要的智能汽車研究項(xiàng)目。AHS 的主要目標(biāo)是減少交通事故，改善交通效率，以及減輕駕駛?cè)藛T的操作負(fù)擔(dān)。該研究致力于信息提供、車輛控制輔助和全自動(dòng)駕駛技術(shù)的開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)障礙識(shí)別和規(guī)避、速度控制和人機(jī)交互界面等應(yīng)用。ASV 的主要目標(biāo)是用最先進(jìn)的技術(shù)來最大可能地提升車輛的安全性。該研究還將進(jìn)一步擴(kuò)展，其涉及貨車、公共汽車以及摩托車。

由美國交通部發(fā)起的兩個(gè)主要智能汽車研究項(xiàng)目。VSC 定義了一套維護(hù)車輛安全的通信規(guī)范，并評(píng)估專用短程無線通信（DSRC）標(biāo)準(zhǔn)，以及采用5.9GHZ 帶寬的DSRC 無線技術(shù)來支持該通信規(guī)范。VII 是致力于開發(fā)無線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新方法，它將允許駕駛?cè)藛T和乘客能夠了解當(dāng)前交通狀況和道路信息，接收可能的風(fēng)險(xiǎn)警告，并引導(dǎo)車輛行進(jìn)中的無線通信。

與國外相比，國內(nèi)在智能汽車方面的研究起步較晚，規(guī)模較小，和國際先進(jìn)水平相比差距較大，競(jìng)爭(zhēng)力明顯不足。造成上述狀況的原因，主要是汽車工業(yè)的科技含量較高，跨國汽車公司實(shí)力強(qiáng)大，而國內(nèi)電子行業(yè)缺乏人才和技術(shù)儲(chǔ)備，影響了國內(nèi)汽車智能化的進(jìn)程，暫時(shí)還處于跟著跑的境地。雖然形勢(shì)不容樂觀，但我國也正在興起汽車和交通系統(tǒng)信息化、智能化的熱潮，國家交通部規(guī)劃司于2017年制定了《公路水路交通信息化“十一五”發(fā)展規(guī)劃》，其為我國智能汽車技術(shù)的研究奠定了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

1.2 汽車智能化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.2.1 汽車動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

VDC 是車輛動(dòng)力學(xué)的控制的英文縮寫。這款汽車智能系統(tǒng)的功能是在駕駛（包括制動(dòng)和駕駛）時(shí)保持車輛行駛的穩(wěn)定性。車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直，左右動(dòng)力的差動(dòng)控制，并為車輛提供直接選舉適應(yīng)性以補(bǔ)償不穩(wěn)定的車輛運(yùn)動(dòng)。

1.2.2 汽車巡航系統(tǒng)的應(yīng)用

（ACC）自適應(yīng)巡航，是一款在二十世紀(jì)九十年代中期開發(fā)的汽車安全輔助發(fā)動(dòng)機(jī)，它結(jié)合了自動(dòng)安裝控制系統(tǒng)和汽車前撞警告系統(tǒng)。它可以用作智能汽車系統(tǒng)自動(dòng)巡航和避免碰撞。

1.2.3 汽車速度控制系統(tǒng)的應(yīng)用

智能速度控制系統(tǒng)的功能是限制汽車在某些區(qū)域或特殊駕駛條件下的速度。當(dāng)控制系統(tǒng)工作時(shí)，必須首先設(shè)置速度限制。比如說，在某些區(qū)域的速度限制為八十公里每小時(shí)，因此我們可以將速度限制設(shè)置為速度行駛的上限。當(dāng)速度不超過為八十公里每小時(shí)時(shí)，智能速度控制系統(tǒng)無法工作。當(dāng)速度接近為八十公里每小時(shí)時(shí)，電子控制單元啟動(dòng)執(zhí)行器并限制加速踏板的速度，使得汽車不可能繼續(xù)加速。

1.2.4 汽車夜視系統(tǒng)的應(yīng)用

夜視是在賦予其在黑暗的大氣中看到事物的能力。第一種叫做主動(dòng)紅外夜視技術(shù)，第二種叫做被動(dòng)熱成像技術(shù)，這兩種技術(shù)的區(qū)別取決于夜視系統(tǒng)所監(jiān)察的事物本身是否是紅外輻射源。

1.2.5 汽車智能玻璃的應(yīng)用

智能汽車玻璃有多種：防雨玻璃，電熱熔玻璃，圖像顯示玻璃，防碎玻璃，調(diào)光玻璃，光電遮陽天花玻璃。

1.2.6 汽車智能安全氣囊系統(tǒng)的應(yīng)用

在普通安全氣囊的基礎(chǔ)上完善安全氣囊程序的電子單元增加傳感器便是汽車智能安全氣囊。改進(jìn)的乘員質(zhì)量傳感器可以檢測(cè)乘員是成人還是兒童;紅外傳感器可以檢測(cè)座椅上是否有人或物體。安全氣囊電子控制單元可根據(jù)乘客的身高，重量，位置，安全帶的緊固程度，速度和程度，及時(shí)調(diào)整安全氣囊的時(shí)間，方向，速度和膨脹。車輛碰撞使安全氣囊為乘客提供最合理有效的保護(hù)。

2 未來汽車智能化系統(tǒng)主要發(fā)展趨勢(shì)

2.1 未來汽車智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人駕駛的普及

無人駕駛是汽車未來發(fā)展方向。在不久的將來，人類將使用沒有司機(jī)的智能無人駕駛汽車。它是一款集優(yōu)化，識(shí)別，反饋，控制，執(zhí)行，檢測(cè)，判斷和決策于一體的智能車輛。它可以學(xué)習(xí)，總結(jié)和提高技能。它集微電腦，微電機(jī)，綠色電力系統(tǒng)，新結(jié)構(gòu)材料等尖端科技成果于一體。應(yīng)該指出的是，無人駕駛車輛的開發(fā)不是要完全取代駕駛員，而是要在需要更換的區(qū)域和場(chǎng)合進(jìn)行。

科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了社會(huì)的快速發(fā)展，為社會(huì)提供了更好的服務(wù)。但就目前而言，如果想實(shí)現(xiàn)無人駕駛的大范圍的推廣還是有些不切實(shí)際的：首先，成本太高，其次，能源消耗太高。因此，在理論，技術(shù)和實(shí)踐中使汽車更加智能化還有很長的路要走，但我們應(yīng)該確定這個(gè)技術(shù)將會(huì)在不久之后的將來會(huì)得到飛速的發(fā)展與推廣。

2.2 未來汽車智能化系統(tǒng)與電子技術(shù)結(jié)合更緊密

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車載式計(jì)算機(jī)的其他輔助功能將更加全面，成為移動(dòng)計(jì)算機(jī)，以方便人們對(duì)娛樂，學(xué)習(xí)和辦公工作的需求。車載計(jì)算機(jī)將更多地參與車輛控制過程，實(shí)現(xiàn)智能語音控制等等的各項(xiàng)功能使行車更加智能化人性化與安全化，從而來滿足車主的各方面的綜合需求。

3 汽車智能化系統(tǒng)的發(fā)展方向

智能技術(shù)和汽車工業(yè)的發(fā)展可以促進(jìn)智能化，環(huán)?；?，雖然各種汽車智能技術(shù)正在逐步的進(jìn)行初步應(yīng)用，但許多新技術(shù)已經(jīng)得到了深入應(yīng)用，并且需要一些時(shí)間來開發(fā)。

3.1 汽車智能安全性方面

目前，汽車的安全性能已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。主動(dòng)安全系統(tǒng)，即通過車輛配置，雷達(dá)系統(tǒng)，超聲波傳感器和交通可視化技術(shù)，主動(dòng)防止碰撞等事故和語音功能，從而能夠提醒司機(jī)減速。避免事故發(fā)生。被動(dòng)安全系統(tǒng)是在發(fā)生碰撞或其他危險(xiǎn)時(shí)向用戶提供保護(hù)的安全技術(shù)。如氣囊和安全帶。這些安全技術(shù)的發(fā)展有效地減少了交通事故中的傷亡人數(shù)。這將是汽車安全發(fā)展的主要方向。

3.2 智能汽車環(huán)保性方面

環(huán)境要求已經(jīng)確定世界汽車工業(yè)應(yīng)該轉(zhuǎn)向有效燃料和低碳排放。汽車的發(fā)展已成為環(huán)保的重要趨勢(shì)。目前的發(fā)展方向主要分為兩部分。

第一部分，采用先進(jìn)的柴油機(jī)逐步開發(fā)支持智能設(shè)備的控制系統(tǒng)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常比汽油更經(jīng)濟(jì)。

第二部分，近年來，為了降低汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，使汽車工業(yè)向環(huán)保方向發(fā)展，汽車制造商一直在研究汽缸壓力傳感和均質(zhì)充電燃燒系統(tǒng)。另外，繼續(xù)研究環(huán)保型電動(dòng)車，并盡快投入使用，以減少油耗。

3.3 汽車智能微處理器方面

汽車智能控制系統(tǒng)的核心是負(fù)責(zé)指揮其他設(shè)備操作的微處理器。近年來，隨著微處理器技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，汽車不再是一種傳統(tǒng)的代步工具，而是一種智能的多功能工具。目前，研究人員們正積極開發(fā)具有多頻道同步控制和自我診斷功能的汽車微處理器，對(duì)于技術(shù)和汽車智能控制的未來發(fā)展至關(guān)重要。精密16 和32 位微處理器的開發(fā)將為未來的汽車處理器帶來一個(gè)全新的篇章。

汽車智能控制系統(tǒng)的核心是微處理器控制單元，負(fù)責(zé)指導(dǎo)其他設(shè)備的工作。近年來，隨著微處理器技術(shù)的不斷完善，汽車儀表不再是傳統(tǒng)的單一儀器，而是智能與多功能儀器的結(jié)合。目前，十六位和三十二位微處理器的開發(fā)將為未來的汽車處理器帶來新的篇章，汽車微處理器的多路同步實(shí)時(shí)控制和自診斷的積極發(fā)展，對(duì)于汽車和智能技術(shù)控制的未來發(fā)展具有重要意義。

3.4 汽車智能通訊與娛樂方面

隨著汽車智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。目前，消費(fèi)者對(duì)汽車的要求不僅限于安全和舒適，而且對(duì)休閑和通信的要求也更高。通過GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和車輛信息服務(wù)技術(shù)，智能通信和車輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步優(yōu)化，滿足人們的休閑駕駛需求，構(gòu)建智能交通系統(tǒng)已成為當(dāng)前研究的重要內(nèi)容。

在現(xiàn)階段，移動(dòng)通信技術(shù)和車載媒體技術(shù)的發(fā)展可以為駕駛員和乘客提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)媒體環(huán)境和車輛導(dǎo)航，使得駕駛過程變得有趣。車載媒體音頻和車載網(wǎng)絡(luò)通信已成為未來發(fā)展的重要趨勢(shì)。

3.5 汽車智能車載網(wǎng)絡(luò)方面

隨著智能設(shè)備數(shù)量的不斷增加，智能設(shè)備變得越來越強(qiáng)大。為了有效提高駕駛的經(jīng)濟(jì)性和安全性，智能設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸尤為重要。隨著總線技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜的電線發(fā)生了明顯的變化。通信線路將智能車輛設(shè)備連接到廣泛的網(wǎng)絡(luò)，然后通過總線發(fā)送和接收信息。智能設(shè)備不僅可以完成自己的智能控制功能，還可以為其他相關(guān)控制設(shè)備提供數(shù)據(jù)服務(wù)。在智能網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以使用數(shù)據(jù)總線來完成任何智能控制設(shè)備的連接，并可以讀取故障代碼來診斷汽車故障，使汽車維修更加容易。

3.6 智能汽車傳感器方面

汽車傳感器是汽車高等級(jí)化和自動(dòng)化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。隨著汽車智能技術(shù)的發(fā)展，未來傳感器的依賴性將越來越強(qiáng)。智能控制系統(tǒng)有很多種，傳感器的數(shù)量正在增加。這充分說明了積極開發(fā)新型，高精度和高可靠性傳感器的必要性。

4 結(jié)語

一個(gè)國家的智能工業(yè)和汽車工業(yè)的結(jié)合將代表該國未來在世界汽車工業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于中國而言，智能汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處于初級(jí)階段，因此有必要加快發(fā)展步伐，正確把握未來智能汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，形成產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。從而協(xié)助我國來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速增長。汽車智能技術(shù)正朝著智能化和集中化的方向發(fā)展。它不僅可以有效地提高汽車的性能，還可以提高駕駛的安全性，減少環(huán)境污染，對(duì)提高人們的出行質(zhì)量起著重要作用。汽車智能技術(shù)的發(fā)展為汽車工業(yè)帶來了新的動(dòng)力。