智能车的研究现状与发展趋势_徐友春

智能车的研究现状与发展趋势

徐友春，章永进，王肖，舒飞

军事交通学院汽车工程系，天津，300161

摘要：本文分析了智能车研究的军事及民用价值，简要介绍了智能驾驶技术的国内外发展现状，指出了以“汽车大脑”为特征的智能车的未来发展趋势，并思考了智能车对我国未来交通、汽车工业和国防等方面的影响和作用。

关键词：智能车；汽车大脑

1引言

智能车(Intelligent Vehicle, IV)，也称作无人地面车辆(Unmanned Ground Vehicle, UGV)，是一个集环境感知、动态决策与规划、智能控制与执行等多功能于一体的综合系统[1]，相关技术涉及信息工程、控制科学与工程、计算机科学、机械工程、数理科学、生命科学等诸多学科，是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志。

智能车及其相关技术具有重要的军事应用潜力。美国在《21世纪战略技术》中指出“20世纪地面作战的核心武器是坦克，21世纪很可能是无人战车”。其中的“无人战车”即是一种应用于军事领域的智能车。近年来，无人战车的军事应用潜力受到各国政要和军事专家的高度重视，以美国为代表的发达国家对军用智能车进行了深入系统的研究，取得了很大进展，部分无人车接近实用，美国已经计划在近几年开始批量装备部队，一场新的以无人系统为代表的新军事变革已经拉开了维幕。

智能车及其技术对我国交通安全及汽车工业的发展都具有极为重要的作用。智能车的出现从根本上改变了传统的车辆驾驶方式，将驾驶员从“车—路—人”的闭环系统中解放出来，利用先进的电子与信息技术控制车辆行驶，让驾驶活动中常规、持久且疲劳的操作自动完成，人仅仅做高级的目的性操作，能够极大地提高交通系统的效率和安全性，具有广泛的社会应用价值。智能驾驶技术的研究将极大地增强我国在汽车主动安全系统方面的核心竞争力，对提升我国汽车电子产品和汽车产业自主创新能力具有重大的战略意义。

2智能驾驶技术的研究现状

在智能驾驶技术的研究方面，国外起步较早，已经论证了技术的可行性并进行了实路测试，典型的研究代表如美国卡耐基梅隆大学的NavLab-5[2]与Boss[3]智能车、谷歌公司的Google Driverless Car、意大利帕尔马大学的The ARGO vehicle[4,5]、德国联邦国防军大学的VaMP智能驾驶系统[6]等。

以美国的智能车研发计划为例，早在1983年，美国国防高级研究项目署(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)就成立战术技术办公室(Tactical Technology Office，TTO)负责自动陆地车辆(Autonomous Land Vehicle，ALV)的研究开发工作。到90年代中后期，美国陆军提出未来战斗系统(Future Communications Commission，FCS)，包含的多种核心武器都涉及到智能驾驶技术[7]。在该计划促进下，美国明确了智能车的发展路线和发展方向，成立了由国防部、研究所、大学、企业等构成的技术研究联合体，并投入了大量的资金，开始了全面、系统的智能车研究。现阶段美国智能驾驶技术主要应用于军事领域，已经能够依靠智能车执行诸如侦察、巡逻、监视、扫雷破障、战斗突击、物资运输、紧急抢修与救险等多种任务。美军的智能车主要分为：轻型，一般用于侦察和监视，配合士兵作战；中型，完成侦察、巡逻、监测、攻击等任务；重型，定位于重型武器，如坦克、导弹车等；大型，定位于工程机械，用于工程作业或扫雷[8]。美军部分智能车相关情况统计如表1所示。

国内研究起步较晚，与国际先进水平存在技术差距，迄今为止尚无国内智能车辆参与国际智能车比赛活动，但相关技术研究近年来发展较快，取得了一些有代表性成果。

吉林大学是我国最早的智能车研究单位之一。王荣本教授带领的智能车课题组从上世纪80年代后期开始智能车自主导航的研究，在环境感知、导航技术等方面有较为深入的研究，研发出的智能车具有遥控驾驶和自主行驶两种方式，可在无人操作的情况下自己按照驾驶标识路线前进，同时已具备简单环境中的直线、弧线行驶等功能[11]。

清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在视觉导航系统和临场感遥控系统等方面有较深入的研究，其研制的清华移动机器人(TsingHua Mobile Robot V ，THMR-V)智能车在结构化道路上自主驾驶跟踪车道的平均速度已达到100km/h ，最高时速可达到150km/h [10]。清华大学汽车系“安全与节能”国家重点实验室李克强教授主持研制的THASV 智能车侧重于汽车主动安全研究，在视觉导航、主动避障、离线报警等方面取得了较突出的研究成果，目前正在进行智能巡航控制系统、前碰撞预警系统等技术的实用化工作。

表1 美军智能车研究情况统计表

国防科技大学的贺汉根教授带领的智能车课题组也是我国较早进行智能车研究的单位，该课题组参与了1995年国防科工委和2005年军队相关项目的智能车关键技术研究，2003年与中国第一汽车集团联合研制的智能车CA7460在长沙实验成功，其在高速公路上最高稳定自主驾驶速度为130km/h ，自主驾驶的最高时速可达170km/h ，并具备安全超车功能[11]。

浙江大学智能与通信系统研究所所长顾伟康教授曾承担国防科工委 “军用地面智能机器人”项目，所研发的智能车直线跟踪速度达到20km/h ，避障速度达到10km/h 。

此外，上海交通大学、西安交通大学、北京理工大学、武汉大学、湖南大学、军事交通学院、中科院合肥物质科学研究院等近年来都开展了智能车的研究，并取得了一定的成果[12-16]。尽管如此，国内针对智能车的研究仍处于实验室阶段，将智能车置于正常交通流中，并像有人驾驶车辆一样，服从交通规则，适应周边环境，尤其是对周边车辆的交互(车灯、笛声的提示等)行为要求，做出响应决策，最终在城际公路和城市道路上安全平稳地行车，仍未实现。究其原因，智能车缺乏对周边车辆驾驶行为、意图类型 名称

功能 特点 Dragon Runner

侦察 体积小，机动性好 MATILDA

武器投放、排爆 拥有机械臂 T3

运输 强大机动性 轻型 TALON

侦察、运输、拆弹、核生化监测 可昼/夜运行，具有两栖能力 MULE

运输、排雷、攻击 能装备单兵 GTUGV

侦察、监视、攻击 机动性好 MDARS

自动化入侵检测 探测距离远 MDARS-Exterior 检验、核查身份 检测精度高 Autonomous UAV Launch Recovery Payload 提供无人机发射、回收和加油的机动平台 节约时间，减少人员需求

RCSS 探清路线、排雷和排除电线障碍 安全，高效，可无线遥控和手动操作

REDCAR 侦察、监视、目标跟踪 可配合其它智能车

RONS 爆炸物处理、侦察 可在不同环境执行任务

中型 SARGE 替代士兵完成一些危险的任务 识别精度高

RAAS 攻击、远程侦察、监视和目标捕获载重大

ARTS 排雷、回收未爆弹药 坚固、可靠

CAT 攻击 多任务能力

COUGAR 提供火力支援 多种无人系统综合

DEMO III 能够在越野环境中自主道路规划 高度灵活，越野性能好，半自主运行

重型 Robotic Follower 载人运输、跟随保障 机动性较强

AOE 挖掘掩埋弹药 保障安全

A-AOE 挖掘掩埋弹药 安全，高效

Panther 开路、扫雷 能适应各种车辆

M60 Panther 扫雷 灵活

大型 M1 Abrams Panther II

扫雷 安全，高效