摘 要：介绍智能车辆系统的研究内容、研究与应用现状。智能车辆的使用可以改善道路安全状况，提高道路的利用率。智能车辆的行驶环境是很复杂的，为了得到一个可靠的决策，必须利用道路信息，其他车辆和目标的位置和动态信息和司机的状态信息等多源信息。智能车辆研究涉及的关键技术主要包括传感器技术、机器视角、GPS 技术、通讯技术和数据融合技术等，尤其是数据融合技术中的多目标跟踪与匹配以及基于卡尔曼滤波器的状态估计技术等。

关键词：智能车辆；传感器；数据融合

作为智能交通系统（ ITS： Intelligent TransportationSystem） 的一个重要组成部分，智能车辆系统（ IV：Intelligent Vehicles） 利用传感器技术、信号处理技术、通讯技术、计算机技术等，辨识车辆所处的环境和状态，并根据各传感器所得到的信息作出分析和判断，或者给司机发出劝告和报警信息，提请司机注意规避危险； 或者在紧急情况下，帮助司机操作车辆（即辅助驾驶系统） ，防止事故的发生，使车辆进入一个安全的状态； 或者代替司机的操作，实现车辆运行的自动化。

1 智能车辆的研究内容

智能车辆系统的研究内容主要包括3 个部分，即为司机提供劝告或预警信号的系统，如车辆碰撞预警系统等； 在一定的条件下对车辆实施控制的系统，如辅助驾驶系统或紧急情况下的干预如碰撞规避系统等； 车辆的全控操作即车辆的自动化，如车辆在自动高速公路上的自动驾驶等。

1.1 碰撞预警和司机劝告系统

碰撞预警和司机劝告系统利用安装于车上的各种传感器，实时监测车辆周围的行驶环境，并对得到的信息进行分析处理，，当发现有危及本车行车安全的行为或状态时，及时发出报警或劝告信号，提醒本车司机及时处理。报警系统一般包括追尾碰撞报警、盲区报警、离道报警、变道或合道报警、交叉道口碰撞报警、行人检测与报警、后碰撞报警以及司机状态监测与报警等不同组成部分，其目的就是检测到有任何一种危险时，在司机的有效安全反应时间内，提醒司机注意或采取措施，防止有损车辆安全的事件发生。

1.2 车辆辅助驾驶系统

辅助驾驶系统是在一定的条件下，对车辆实施自动控制的智能系统。当碰撞预警系统检测到有碰撞危险，向司机多次发出报警或劝告信息，司机都未能及时对报警信号进行处理，危险程度越来越高时，碰撞规避系统接管对车辆的控制，通过制动、驾驶、油门调节等机动措施，使车辆恢复到一个安全状态。辅助驾驶系统包括自适应巡行控制系统（ACC： AdaptiveCruise Control） ，车道保持系统和安全停车系统等。1.3 车辆自动化系统

为了减轻司机的劳动强度，避免长时间枯燥地重复某一动作，发展了各种类型的车辆自动控制系统，用以完全取代人的操作，如在交通拥挤的场合，车辆基本上处于运行和停止两种状态之间，司机不断地重复着同一动作，在这种情况下，低速自动化（LSA：low speed automation） 可以代替司机的操作，从事这种单一、枯燥操作。小间距车列（platoon） 系统（或称为车群系统） ，利用车与车间的通讯系统，及时将前车当前的运行状态、下一步要采取的措施、目的地等信息告诉后车，后车根据前车的状态和动作，及时调整运行策略，始终与前车保持一个较小的安全车距。车列系统内各车的间距可以小到几米或十几米，因而，它可以大大提高道路的通行能力和道路的利用率。利用GPS 和数字地图等组成的电子导航系统，可以控制车辆在隔离或封闭区域如公交车道、货场等区域内自动运行。

2 智能车辆的研究与应用现状

2.1 碰撞报警系统

全世界每年因为车辆碰撞所造成的财产损失以千亿计，人员死亡约百万人，而70 %～90 %的交通事故是人为因素造成的，其中56 %是司机识别错误引起的。因此，利用各种传感器技术，提高对环境的辨识能力，是减少交通事故的一个有力措施。美国、日本和欧洲的众多汽车厂家和研究机构，利用安装于车上的各种传感器如毫米波雷达、激光雷达、机器视角及超声传感器等，制成了各种报警系统的样机，并进行了各种试验，这些系统能随时给司机发出各种报警和劝告信息。由于交通环境的复杂性，虚警和可靠性问题是一直困绕碰撞报警（CW：Collision Warning） 系统应用的一个重要原因，如基于雷达的CW系统一般不易区分前面正在变道的车辆和正在转弯的车辆，基于机器视角的CW系统往往不能精确确定目标的位置等。最小的虚警率、最大的可靠性、尽量低的价格等要求，使得CW系统在一般车辆上的应用进展缓慢。

2.2 辅助驾驶系统

在某种意义上可以认为，碰撞报警系统与车辆控制系统组成了辅助驾驶系统。如防追尾碰撞系统就涉及车辆追尾碰撞报警，车辆的纵向控制（减速或制动） 和横向控制（变道行驶，弯道行驶） 等。高级的辅助驾驶系统就是自适应巡行控制（ACC） ，本田、尼桑和丰田已开发了相应的系统涉及车道定位、间距控制、自动制动、障碍物报警及打瞌睡报警等安全子系统。欧洲则致力于司机状态检测、道路条件测量、图像加强（增强） 以及传感器融合等。实际运行表明，ACC 可以降低司机的疲劳度，提高燃料的利用率。现在的ACC 系统适合于高速公路系统，正在研制的下一代将会支持交通拥挤状况下的停止运行工作方式。

根据道路情况，自动调整车辆速度是提高安全性的又一种手段。这种系统利用路边的通讯设施或卫星定位系统以及包含特定路段限速信息的在线地图，要求或控制车辆在不同路段，以不同的最大车速运行。荷兰、英国、韩国以及瑞典等国建立了类似的试验系统，试验表明，采用这种系统后事故降低了约20 %。

2.3 车辆的自动化操作

车辆的全自动操作具有行驶安全、便于形成高效率的交通流、方便司机、提高道路利用率等特点，这种系统在20 世纪90 年代已有样机展示。如美国的NvLabO5 系统，德国的VaMoRsOP 和Caravelle 系统等。

智能车辆系统是一个高技术密集，各学科交错的领域，涉及到传感器技术、信号处理技术、通信技术、计算机技术、系统工程技术等高新技术。美国、日本、欧盟等发达国家对智能车辆系统的研究给予了足够的重视，投入了大量的人力、物力和财力，可以预见智能车辆系统在未来的几年内会有一个持续稳定的研究和开发过程。我国在智能车辆系统的研究领域与国外有一定的差距，而智能车辆系统的研究会促进汽车工业及其他相关产业的发展，其中蕴涵着巨大的市场潜力。因此，我们应在政府的有效组织下，联合有关的研究机构、汽车厂商、高等院校等，发挥各自的优势，争取在智能车辆系统领域缩小与国际先进水平的差距，尽早开发这一潜在的巨大市场。