理论教育 智能化汽车:视感安全、检控、监测及导航技术

智能化汽车:视感安全、检控、监测及导航技术

时间:2023-08-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:汽车智能化技术主要包括智能视感安全驾驶技术、对危险驾驶的智能检控技术、汽车动力与传动系统智能监测技术、汽车智能导航与交通系统、汽车辅助智能技术。智能汽车系统是智能交通运输系统中的一个部分,是许多高新技术综合集成的载体。

智能化汽车:视感安全、检控、监测及导航技术

汽车智能化技术主要包括智能视感安全驾驶技术、对危险驾驶的智能检控技术、汽车动力与传动系统智能监测技术、汽车智能导航与交通系统、汽车辅助智能技术。智能视感安全驾驶技术包括汽车自动避撞系统、汽车智能后视技术、自适应巡航系统及不停车自动缴费收费系统、对交通标志及行驶方向的自动识别系统等;对危险驾驶的智能检控技术包括监控酒后驾车智能系统、监控双手脱离方向盘驾车智能系统、急刹车防误踩系统、防驾驶员疲劳驾车系统等;汽车动力与传动系统智能监测技术包括汽车动力系统和传动系统自学习能力、异常状况智能识别技术等;汽车智能导航与交通系统包括汽车定位系统、公共交通支援系统、智能导航系统等;汽车辅助智能化技术包括车灯的智能控制(如自动清洗与随动转向等)、智能雨刷、自动泊车系统、夜视系统等。

1.智能汽车系统

智能交通运输系统是交通运输领域内各种高科技系统的一个统称。凡是运用高新科学技术手段组成旨在改善交通运输状态、缓解交通祸害的各种技术系统都可称为智能交通运输系统(Intelligent Transportation System),简称ITS。智能汽车系统是智能交通运输系统中的一个部分,是许多高新技术综合集成的载体。智能汽车系统包括以下几个部分:

(1)公共交通支援系统

通过实时收集公共交通部门的运营状况实施必要的优先通行措施,将收集到的信息作为基础数据提供给公共交通运营部门,辅助公共交通部门进行运营管理。

(2)导航系统

将经由路线的堵塞信息、所需时间、交通管制信息、停车场的满空信息等通过导航系统提供给驾驶员,来辅助驾驶汽车。

(3)安全驾驶系统

通过车辆及道路的各种传感器掌握道路、周围车辆的状况等驾驶环境信息,通过车载机、道路信息提供装置等实时地提供给驾驶员,并进行危险警告。

(4)救援系统

当驾驶员需要应急服务(如感觉不适、发生交通事故),启用车载设备呼叫救援中心,为驾驶员员提供救援服务。

(5)行人辅助系统

使用道路引导设备帮助老弱病残以保证其安全。车辆上设置相应设备,可通过检测出车辆前方的行人,警告驾驶员或采取自动刹车,以防止行人交通事故。

2.导航系统

车辆导航系统就是运用GPS或DR(Dear Reckoning,推算定位)等定位技术,自动确定车辆的实时位置,并运用地图匹配技术,对车辆实际行驶路线与电子地图上道路位置之间的误差进行修正,从而提高定位精度。该系统还可以识别车辆所在道路和每一个临近的交叉口。目前,车辆采用的是GPS和DR组合的定位技术。

车载导航系统的硬件部分包括GPS天线、接收机、陀螺仪等传感器、导航用计算机、CD-ROM光盘驱动器、可视显示器及扬声器等,如图3-78所示。

图3-78 车载导航系统的硬件及其布置

驾驶员可以用无线通信获取当前交通信息,无线通信可以采用GSM、广播副载波、寻呼系统及短距离信标等实现,如图3-79所示。

图3-79 无线通信(www.daowen.com)

3.不停车电子收费系统

如图3-80所示,当汽车接近收费站时,汽车上的车载单元接收到收费站天线发出的信号后,由车载单元反馈一个信号给收费站天线。收费站天线再把这个信号传给车道控制装置,收费计算机收费后把有关信息传到收费中心,完成收费。同时车道控制装置开启栏杆,汽车通过收费站。不停车收费系统可减轻收费时的交通拥挤,提高交通流量并可实现自动收费,方便用户。

图3-80 不停车电子收费系统

4.自动避撞系统

自动避撞系统是车辆主动辅助驾驶系统和车辆必要的安全系统,通过对障碍物、危险姿态的及时检测,为驾驶员或车辆系统获得足够的安全时间,从而阻止或减少危险情况的发生,达到安全行车的目的。它利用安装在车辆上的雷达天线可以探测到车辆前方100 m的障碍物,并依靠装于车辆上的传感器及计算机控制器,实时准确判断发生碰撞的可能。从两车速度判断,为避免碰撞事故,测到的自车到目标车辆的距离必须大于安全距离(安全距离与两车的速度、减速度、驾驶员反应时间等有关),在跟车距离小于安全距离或前有转弯等紧急情况时,避撞系统会向驾驶员发出警报,提醒注意并采取减速或制动措施,可有效地预防碰撞事故的发生,提高行车安全和交通效率。该系统的工作原理如图3-81所示。

图3-81 自动避撞系统工作原理

5.车道偏离预警系统

在目前众多的保姆式安全技术里,有一项技术运用得越来越广泛,就是车辆变道与车道偏离预警系统,其中车辆变道预警系统已经非常普及了,这套系统一般在车辆时速超过50km后启动待命。当驾驶员打开转向灯时,系统自动通过车身两侧向后的雷达监测两侧相邻车道上是否有其他车辆,如果感测到邻近车道有车辆,而驾驶员又打转向灯准备变道时,系统就会通过两侧后视镜上警示灯闪烁和方向盘震动的方式来提醒驾驶员避让。车道偏离预警系统则是一种通过纠正性转向干预,使汽车保持正确的行驶路线,以此避免驾驶员疲劳或错误判断而引起的事故。它通过后视镜上的摄像头来探测道路标记,无论行车线是实线还是虚线都可以识辨。如果汽车非正常偏离了原本的车道,车道偏离预警系统就会干预转向继续,同时驾驶员也可以通过适当增加方向盘的控制力,来否决系统的干预。另外,如果驾驶员在驶过道路标记之前启动转向灯,车道偏离预警系统就不会作出反应。车道偏离预警系统为驾驶员在高速公路和建设很好的主路上的行驶提供了方便,该系统也展示出在特定情况下预防交通事故发生的潜力。

6.夜视系统

汽车夜间行驶时最大的不安全因素就是光照条件不佳带来的视觉障碍,就算通过灯光的照明辅助,还是会有很多盲区,另外通过大灯照射来获得的视线距离也很有限。在一些道路照明设施较差的环境下,夜间驾驶成了一种非常危险的行为。

而夜视系统就为这个问题带来了解决方案。系统通过红外线大灯或热成像摄像机,在夜间或者视线不明的情况下,帮助驾驶员看清更远处的路面并且辨别道路上的动物、人或树木,甚至它还可以将前方障碍标示以后显示在屏幕上,更直观地提醒驾驶员及时有效地做出避让。

车载夜视系统给驾驶员夜间行车带来了极大的安全感。据实验表明,一般汽车灯只能照射100 m左右,而夜视系统至少可看到450 m以外的路况信息,同时迎面驶来汽车的强烈车灯光也不会使夜视系统致盲。此外,夜视系统是全天候的,在雨雪、浓雾天气也能将公路上的物体及路旁的一切尽收眼底,大大提高了汽车行驶的安全性。当然由于这套系统的价格昂贵,现在还只有豪华品牌会在其旗舰车型上使用,如宝马7系、奔驰S级等。但是随着科技的发展和夜视系统生产成本的降低,相信未来车载夜视系统将会逐渐普及更适合普通消费者的家用车型中。

7.自动泊车系统

汽车前后保险杠四周装上了感应器、摄像头或雷达来检测障碍物,它们既可以充当发送器,也可以充当接收器。这些感应器会发送信号,当信号碰到车身周边的障碍物时会反射回来;车上的计算机会利用其接收信号所需的时间来确定障碍物的位置,汽车会检测到已停好的车辆、停车位的大小以及与路边的距离,然后将车子驶入停车位。

例如,汽车移动到前车旁边时,系统会给驾驶员一个信号,告诉他此处可以停车。然后,驾驶员换倒挡,稍稍松开刹车,开始倒车,此时,驾驶员完全放手由车上的计算机系统接管方向盘。计算机通过动力转向系统转动车轮,将汽车完全倒入停车位。当汽车向后倒得足够远时,系统会给驾驶员另一个信号,告诉他应该停车并换为前进挡,汽车向前移动,将车轮调整到位,最后,系统再给驾驶员一个信号,告诉他车子已停好。

8.智能玻璃

智能玻璃即调光玻璃,又叫电致变色玻璃,通过改变电流的大小调节透光率,实现玻璃从透明到不透明的调光作用。调光玻璃主要用于有保密或隐私防护的场所,由其制成的玻璃窗就像电磁控制的窗帘一样,在需要遮蔽视线时断掉电源,使玻璃处于不透明状态;在需要采光或透视时合上电源,玻璃就透明了。

三菱CZ2装的就是调光玻璃,在停车不使用时,汽车玻璃是不透明的。窃贼即使打开车门也无法将汽车开走,因为玻璃不透明,窃贼看不到前方的路,此时这种调光玻璃还能起到防盗作用。

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