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同济大学研发无人驾驶智能电动汽车

发布时间:2011-06-16 13:15:00    


    可曾想像过,风和日丽的周末,一家三口驾车出游,妈妈和宝宝后排座位上嬉笑打闹,爸爸端着相机照个不停……咦,谁来开车呢?别担心,无人驾驶系统正操控小车,在车水马龙的路上穿梭自如,变道、转弯、停车,连倒车入库都能一步到位。
  畅想并非遥不可及。1个月前,由同济大学专家陈慧主导的“无人驾驶智能电动汽车研究”课题通过验收,样车“春晖探索3号”已基本实现以上功能。为让 “聪明”汽车早日走进千家万户,“五一”假期这几天,陈教授依旧在河南、上海两地奔波,希望与生产企业联手攻关,将其中部分功能逐步与现有汽车产品结合。
“跟踪”研究中点亮创新火花
  “在无人驾驶汽车领域,我们做的是跟踪性研究”,陈慧教授始终强调“跟踪”二字。国外汽车厂商早在上世纪60年代以来就开始探索这一课题,即使在国内,国防科技大学也已研发出可用于高速公路和复杂路面的自动驾驶汽车;上海交通大学的自动驾驶电车项目,目前取得了阶段性成果,车辆依靠预定道路上预埋的磁钉进行磁导航,行驶路线特定,遇到障碍物时能实现被动的减速或停止,可满足短途载客驳运的需求。
  无人驾驶汽车研究还有空间吗?陈慧团队找到了“缝隙”:除了高速路行驶和短途驳运以外,都市路面在汽车应用需求中可算占“大头”,更多人可受益于汽车电子控制技术。此外,此前大量研究主要基于传统燃油燃气发动机,电子控制命令要先“转换”为机械动能,才能作用于发动机,若直接将无人驾驶的电子控制系统与如今最先进的电动汽车相结合,去掉中间环节,将会擦出怎样的火花?2006年底,研究目标就此确定。
4只“眼睛”和1颗“脑袋”
  困难随之而来。由于在电动汽车无人驾驶领域没有成熟技术可借鉴,一开始课题组连用怎样的控制电路都难以确定。偏偏汽车都市行驶要求又特别高:如果要做到无人驾驶,必须能在中低速间自如转换,能适应多变复杂的道路情况,对人流、非机动车流的感应也需更加精准及时。
  课题组反复测算、调试,最终确定了由4只“眼睛”和1颗“脑袋”组合而成的全新系统。第一只“眼睛”是车前方竖起的一根天线,这是一个GPS卫星定位仪,用来确定车子的目的地和行驶路线;第二只“眼睛”是毫米波雷达,能明确感知身边移动物体的相对速度;第三只“眼睛”是激光雷达,探测的是身边障碍物的距离;第四只“眼睛”是车辆前方模拟视觉的探头,能帮助车辆“看清”红绿灯、道路线,甚至限行限速标志等。车辆行驶过程中,这些“眼睛”得到的信息不断高速汇总到中央决策系统,规划车辆接下来的运行动作。
  此外,汽车底盘上还装有光电感应式传感器,能检测车辆的行驶轨迹与既定轨迹的偏离情况,另还加上了机电一体化的底盘电子集成控制和雷达探测技术。这样,开车不再是“油门、刹车和方向盘的组合”,而是简化成了“确定路线+按启动按钮”——蓝白相间的样车“春晖探索3号”,一次充电可续驶101公里,最高时速达50公里。
探索中体验科学之美
  “无人驾驶汽车是将先进的传感技术、信息技术、电子控制技术应用在汽车上,使汽车能自动按设定的模式行驶,不仅提高了乘车的安全性、舒适性,也有助于节能环保。”专家坦言,在研发系统时,将更多良好的节能驾驶习惯融入汽车的“聪明心”,是课题组的努力方向。如,通过雷达可以尽早判断前方行驶车辆是否可能停下,及时确定自身减速,减少急刹车带来的能源消耗。
  无人驾驶汽车技术意义重大,但就目前而言,其研发仍面临瓶颈。陈慧教授指出,“首先,这是一款电子产品,需要进行可靠性检验。其次便是成本问题,无人控制系统要在普通交通工具上进行普及,还有很长路要走。比如‘春晖探索3号’上,仅仅一套电子控制系统就需100万元。”
  探索无止境。无人驾驶系统整体应用确实尚需时日,但若能将其中部分先进功能拆解出来,在现有汽车产品中辅助驾驶,已经可以大幅提高安全性。课题组正与厂家洽谈,将“车道偏离预警”系统应用于产品,一键式“侧方停车”功能也在紧张研发中。陈慧教授笑言,“最艰难时候探索未知,往往更能体会到科学之美。”
来源:Tranbbs.com    作者:同济大学

  

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