1.7 智能汽车设计

1.7.1 智能驾驶系统功能介绍

（1）预警提醒

智能汽车预警系统主要功能为保证汽车的安全。例如，智能驾驶系统通过一些传感器检测汽车周围其他车辆、障碍物与本车之间的距离，并且在小于安全距离时发出警报。智能汽车预警系统主要功能有防盗警报、倒车测距预警、偏离车道预警、疲劳预警、防撞预警等。

（2）辅助驾驶

辅助驾驶是利用安装在车上的各种传感器，在驾驶过程中随时收集汽车周围环境信息，对静态、动态物品进行辨识与追踪，结合地图数据进行运算与分析，从而为驾驶人提供决策与预警信息，起到辅助作用。

辅助驾驶系统包括了车道保持辅助系统、泊车辅助系统、制动辅助系统和倒车辅助系统和行车辅助系统。行车辅助系统又包括上坡辅助、并线辅助和自适应巡航系统等。图1-39所示为自适应巡航控制系统（ACC）结构。

（3）半主动驾驶

半主动驾驶也可以称为有条件的主动驾驶，它是指驾驶人干预和纠正车辆的自动驾驶。由自动驾驶系统完成所有的驾驶操作，根据系统要求，驾驶人提供适当的应答。这样是以车辆自动驾驶为主，人手动驾驶为辅助，共同完成驾驶任务。

（4）全主动驾驶

全主动驾驶中，人只提供辅助驾驶，不干预车辆自动驾驶。由自动驾驶系统完成所有操作，无道路与环境的限制。

（5）自主驾驶

自主驾驶也称无人驾驶，在驾驶过程中不需要驾驶人，完全由计算机控制，自行进行驾驶操作，在各种工况下都能自行处理，完成驾驶任务，自动驾驶汽车智能控制过程如图1-40所示。

1.7.2 智能车辆传感器布局

（1）车用传感器分类

车辆传感器按照理化参数，主要可以分为两种：测量物理参数的物理测量传感器和测量化学参数的化学测量传感器。根据传感器用途划分：底盘控制系统传感器、车内多媒体系统传感器、发动机系统传感器。根据传感器主要材料区分：半导体传感器、精细陶瓷传感器、高分子薄膜传感器、光导纤维传感器。根据传感器结构原理划分：韧性传感器、复合型传感器、结构型传感器。

（2）常用传感器布局

汽车常用传感器布局如图1-41所示。

（3）智能驾驶传感器

在智能汽车上，除了常用汽车传感器，还增加了环境感知传感器。智能汽车的环境感知传感器主要有单/双目摄像头、环视摄像头、GPS天线、惯性测量单元（IMU）毫米波雷达、激光雷达、超声波传感器及夜视设备等。这些传感器在智能汽车上的安装位置如图1-42所示。

1）摄像头采集的图像信息具有范围广、信息容量大等特点，对图像进行分析处理，可以对对象进行检测与识别，摄像头成本较低，无法直接得到对象的深度信息。在自动驾驶中，研究者主要用摄像头的图像信息进行车道线识别、车辆和障碍物的检测与跟踪、监测驾驶人状态等任务。

2）虽然到目前为止，雷达在检测远距离的小障碍物时有一些不足之处，但是它具有远距离测距能力，能提供本车前方道路和目标车辆的方位和速度信息，同时还能够可靠地提供本车周围障碍物的深度信息，而且不受天气、阳光等影响，可以准确地发现本车周围存在的障碍物以及前方的车辆和行人。雷达的安装位置通常根据实际需要安装在车顶、前/后保险杠或侧向位置。由于雷达在提供远距离的车辆和障碍物信息方面有着得天独厚的优势，因此在车辆的智能驾驶系统中有着广阔的应用前景。目前应用于环境感知模块中的雷达主要有毫米波雷达和激光雷达。

① 毫米波雷达：毫米波雷达波束窄，分辨率高，抗干扰能力强，具有较好的环境适应性，下雨、大雾或黑夜等天气状况对毫米波的传输几乎没有影响，因此可在各种环境下可靠地工作。

② 激光雷达：与摄像头相比，通过激光雷达技术可以跟踪目标，获得周围环境的深度信息；再者激光雷达方向性好，波束窄，无电磁干扰，距离及位置探测精度高，因此它广泛应用于障碍物检测、环境三维信息的获取、车距保持及车辆避障中。

1.7.3 智能车辆执行机构布局简介

智能汽车执行机构应具有如下特点：高效、人机协调、接口开放以及系统独立安全可靠。基于以上要求，智能车的执行机构总体布局方案如图1-43所示。

各个执行系统分别通过电机或电路实现控制，另外为保证智能车辆在未来的自主驾驶，整个系统中加入了远程通信及监控模块，通过互联网和中心服务器远程实时监控车辆。