智能汽车自主驾驶控制新版系统.docx

智能汽车自主驾驶控制系统
文件综述
姓名：杨久州 班级：机电一班 学号：7631
序言
20 世纪末以来，伴随世界智能交通系统(ITS)和无人化武器装备系统发展，共同对新一代智能交通工具提出了迫切需求。智能车辆技术快速成为含有前瞻性高新技术研究课题，受到了学术界和企业界广泛关注。现在，智能交通系统(ITS)作为一个能够很好地处理世界性交通拥堵、大量燃油消耗和污染问题优异体系吸引了大量学者关注。通常来说，ITS 由智能车辆、运行车辆管理系统、旅行信息系统和交通监控系统组成，智能车辆作为其关键部分，饰演着至关关键角色。没有高度发达智能车辆技术，就不能实现真正意义上智能交通系统。
智能车辆(Intelligent Automotive)，又称自主车辆(Autonomous Vehicle)或无人地面车辆(UGV)，集成了车辆技术、传感技术、人工智能、自动控制技术、机电一体化和计算机技术等多学科强交叉科学技术，它发展水平反应了一个国家工业实力。在近十年间，智能车辆技术研究吸引了世界范围内大量高校、企业和相关科学家关注，各国政府和军事部门也对其表现出强烈爱好，智能车辆技术所以在短期内得到了飞跃性发展。
1.智能汽车自主驾驶技术发展现实状况
汽车自主驾驶技术研究是从两个不一样研究领域发展起来。
从1%0年开始,为了改善汽车操控性能,美国ohio大学部分研究工作者开始进行汽车侧向跟踪控制和纵向跟踪控制研究,该项研究连续了二十多年,取得了一系列研究结果。
其次,二十世纪六十年代美国stanfoul研究所在进行人工智能研究中,开发了Shakey移动机器人,作为人工智能研究工作试验平台。1973一1981年间由Hans.Moravec在Stanford研究所领导stanford。art工程则第一次实现了自主驾驶。
进入二十世纪八十年代以后,军方和部分大型汽车企业对自主驾驶技术表现出了浓厚爱好。美国军方前后组织了多项车辆自主驾驶研究项目,其中包含DARPAALV项目,DARPADEMo一H计划、DEMo一111计划等。这一系列研究全部试图将自主驾驶技术应用到军事上去,以提升部队战斗力。其它包含英国、法国、德国等在内部分国家
也全部在进行自主驾驶技术在军事应用领域相关研究。大型汽车企业则愈加重视汽车自主
驾驶研究,以期提升汽车性能。
然而直到二十世纪九十年代前期,相关研究关键由大学联合相关企业进行。其中比较成功有:
(l)德国慕尼黑国防军大学所进行vaMoRs和vaMP自主驾驶汽车研究。
(2)美国卡耐基一梅隆大学Navlab系列自主驾驶汽车研究。
(3)美国加州理工大学PAI,H研究群体。
(4)意大利帕尔玛大学ARGO自主车样车。
其它包含法国、日本等全部在开展自主驾驶汽车研究工作。
中国相关自主驾驶汽车研究,是二十世纪八十年代末期开始,已取得了令人鼓舞研究结果。
国防科学技术大学1991年研制汽车自主驾驶系统实现了低速自主驾驶。,以BJ为平台自主驾驶汽车实现了75.6km/h高速公路车道跟踪试验。,由国防科学技术大学和中国第一汽车集团企业联合开发红旗车自主驾驶系统实现了17Okm/h高速公路车道跟踪驾驶,并含有了超车功效。该结果标志着中国汽车自主驾驶技术已经达成了国际优异水平。
清华大学智能系统试验室也在进行汽车自主驾驶技术研究。据报道,其研制THMR一V智能车进行了最高时速达成150km/h白线跟踪试验。其它包含吉林大学在内部分研究机构,也全部在进行汽车自主驾驶技术研究。
2.智能汽车自主驾驶关键技术和分析
2.1智能驾驶控制系统自主开发平台改装
智能驾驶控制系统功效开发平台需要对发动机、变速箱、制动系统集成控制，实现车辆自动跟随、制动停车、安全车距保持等功效。
具体要求为：发动机能响应增扭或降扭指令；制动系统能响应制动指令；环境感知数据如相对距离、相对速度等信息由雷达或摄像头实时采集；驾驶员可设置信息、危险工况报警信息等在液晶仪表上实时显示，为试验员及驾驶员提供好交互界面；驾驶员可进行系统设置，如设置系统开/关、巡航速度增减；系统在测试或标定过程中，部分关键参数必需实时统计，且含有方便测试接口。
2.2自主驾驶系统两大功效模块及相互关系
通常将自主驾驶系统分为两大功效模块:环境感知和驾驶控制。
其中：
(l)环境感知
利用相关环境传感器和定位定向传感器来确定车辆和道路、障碍相互关系,和车辆相对于全局导航坐标系位置、速度、方向等信息。这些信息是驾驶控制系统进行决议控制基础。通常常见环境传感器包含:磁轨、可见光摄像机、激光雷达、毫米波雷达、全球定位系统、惯性导航系统、里程仪等。选择适宜传感器,并对感知信号进行处理,以取得能够用来对自主车进行导航环境信息,是自主车环境感知研究关键。用机器视觉方法对摄像机采集图像进行分析处理,以取得车辆导航信息是现在比较常见一个环境感知方法。
(2)驾驶控制
作为自主驾驶系统两大功效模块中一个,驾驶控制模块应能完成自主驾驶任务中除环境感知之外全部功效,包含任务计划、行为决议、车辆操作等。这些任务从时间跨度、空间广度,和所要利用信息种类和范围等方面往往是不一样。比如:每次产生车辆操纵命令只会在产生一个新操纵命令之前几十毫秒内影响车辆运动,而一个换道机动决议则会影响到车在未来几秒甚至几十秒内运动,并使车辆产生一个显著侧向位移。
显然这两大功效部分是相互区分又相互联络,环境感知信息是驾驶控制系统决议控制基础,而在必需时候驾驶控制系统可向环境感知系统感知过程提供有价值参考信息。
具体到两大功效模块本身,其又有各自研究关键。
对于环境感知系统研究来说,研究关键包含:新型高性能环境传感器研究和开发,新环境了解算法研究等。
而驾驶控制要对环境感知系统提供大量环境信息进行合理取舍和融合,同时实时地进行环境态势估量、行为决议、路径计划、车辆运动控制等一系列需要大量知识和智能工作。所以能够将其关键技术概括为以下几项:
(l)有自诊疗、自学习功效及容错能力驾驶控制系统结构研究
SaridiS分层递阶智能控制系统结构是构建汽车自主驾驶控制系统理论指导,各层次功效划分、内部结构、和层次之间协调全部是汽车自主驾驶系统所要研究关键问题。
(2)车辆行为决议及路径计划研究
驾驶控制系统需要在不确定性道路环境中依据环境感知系统和本体感知系统提供环境信息、任务所要达成目标及其它相关信息确定本身行为方法,深入计划自主车速度、位置等期望运动轨迹。这一过程中需要进行一系列推理、计算,对这一问题研究将是自主车自主能力提升关键。将人工智能、计算智能中相关理论用来处理这一问题是自主车研究关键。
(3)车辆纵向控制及侧向控制研究
车辆纵向控制包含控制车辆根据预定速度巡航,和前方车辆保持一定距离等;侧向控制则是控制车辆跟踪预定路径轨迹。因为自主车系统本身强非线性特征,怎样设计控制器,以实现高精度纵向和侧向控制是自主车研究所必需处理关键问题。
3. 总结
汽车自主驾驶技术有着宽广应用前景。不管是乘用车、商用车,还是公共车辆全部将从汽车自主驾驶技术及其相关衍生技术应用中获益。伴随这些技术在汽车中使用,汽车安全性、舒适性、快捷性及其造成环境污染等问题全部将
取得巨大改善。另外，自主驾驶技术采取将会提升公路运输吞吐量,缓解交通担心情况,其所衍生一系列汽车主动安全技术也全部将提升汽车驾驶安全性。
但汽车自主驾驶技术要走向实用,还有大量研究工作需要进行。单从驾驶控制系统研究来说,待进行工作最少包含:
a)驾驶控制系统分析和综合方法深入完善；
b)针对不一样行驶环境驾驶控制算法研究;
c)驾驶控制系统机器在线自主学习问题研究;
d)驾驶控制系统适应性和容错性问题研究。
相信在很快未来，在广大研究员共同努力下，智能汽车自主驾驶控制系统会被最终开发出来而且被利用于大家日常生活中。
参考文件
【1】 孙振平.自主驾驶汽车智能控制系统，国防科学技术大学硕士院
二00四年三月
【2】 廖爽，许勇，王善超.智能汽车自动驾驶控制方法研究，计算机测量和控制：.22（8）
【3】 白傑，边宁，刘永宏，刘继峰，陈赣，周剑光，方驰.车辆智能驾驶控制系统和技术平台自主开发，汽车安全和节能学报,, 第4卷 第2 期
【4】 张琨.智能汽车自主循迹控制策略研究，哈尔滨工业大学9 月
【5】 王晨.无人驾驶智能车控制和计划系统设计和实现，上海交通大学
机械和动力工程学院12月
【6】 肖焱曦.无人驾驶智能车制动控制系统研究，长安大学，车辆工程，6月13日
【7】 马天力.无人驾驶智能车运动稳定性研究，西安工业大学4月24日
【8】 马育林.智能车自主驾驶控制系统研制和试验，武汉理工大学5月
【9】 储星.智能车辆自主驾驶控制策略研究，湖南大学5月20日
【10】 张兆惠.基于微处理器智能车控制系统开发和研究，大连理工大学12月