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1、智能交通系统(ITS)1 1第四讲智能交通系统的主要内容2 2第五节 先进的车辆限制系统AVCS3 3概 述1.1.先进的车辆限制系统的涵义先进的车辆限制系统的涵义先进的车辆限制系统先进的车辆限制系统(AVCS,Advanced Vehicle(AVCS,Advanced Vehicle Control Systems)Control Systems)是借助车载设备及路侧、路表是借助车载设备及路侧、路表的检测设备来检测四周行驶环境的变更状况，自的检测设备来检测四周行驶环境的变更状况，自动限制驾驶以达到行车平安和增加道路通行实力动限制驾驶以达到行车平安和增加道路通行实力目的的系统。该系统的本质就
2、是在车辆目的的系统。该系统的本质就是在车辆 道路系道路系统中将现代化的通信技术、限制技术和交通流理统中将现代化的通信技术、限制技术和交通流理论加以集中，供应一个良好的帮助驾驶环境，在论加以集中，供应一个良好的帮助驾驶环境，在特定的条件下，车辆将在自动限制下平安行驶。特定的条件下，车辆将在自动限制下平安行驶。其目的是开发帮助驾驶员实行车辆限制的各种技其目的是开发帮助驾驶员实行车辆限制的各种技术，从而使汽车平安高效行驶。术，从而使汽车平安高效行驶。4 4概 述AVCS的核心内容是智能汽车的探讨与应用，这种汽车具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持平安距离、车速和巡航限制功能。
3、目前，很多汽车制造公司已在他们的产品中运用巡航限制系统，系统允许驾驶员在不用踩脚踏加速器的状况下，保持一个预定的匀整速度。5 5概 述这对在交通量较小的道路上长途驾驶特殊有用。当须要刹车和变更方向时，须要脱离巡航限制，还原为人工驾驶。巡航限制是AVCS的一种有限的功能。更高度的自动化驾驶将使车辆自动操作，这种车辆上装有各种传感器及通讯等设备，能够自动定位及探测道路上的障碍物，能够自动保持车辆间的平安距离，并能限制速度和方向，从而实现汽车平安行驶。6 6概 述AVCSAVCS另外一个显著的优点是车辆可以以很小的间另外一个显著的优点是车辆可以以很小的间距和匀整的速度在装有特定设备的专用车道上行距和
4、匀整的速度在装有特定设备的专用车道上行驶，这样在不发生拥挤效应的状况下，在相同的驶，这样在不发生拥挤效应的状况下，在相同的车道空间内，可以具有更高的车流密度，从而大车道空间内，可以具有更高的车流密度，从而大大提高通行实力。大提高通行实力。总之，总之，AVCSAVCS是应用传感技术、计算机技术、车载是应用传感技术、计算机技术、车载限制技术及定位技术等，使车辆平安、高效、自限制技术及定位技术等，使车辆平安、高效、自动行驶的自动限制系统，可以大大提高驾驶员的动行驶的自动限制系统，可以大大提高驾驶员的平安系数和行车效率。平安系数和行车效率。AVCSAVCS将是一个长期发展领将是一个长期发展领域，也是域
5、，也是 ITS ITS技术中最困难、最难实现的技术之技术中最困难、最难实现的技术之一。一。7 7概 述2.发展AVCS的目的19世纪以来，随着内燃机的诞生，人们独创了最现代化的交通工具汽车。经过近一个世纪的发展，汽车技术性能有了很大的提高，从而使汽车运输成为五种运输方式中的主要方式。与此同时，随着汽车数目的大幅度增加，也带来了大量的负面效应，例如交通事故率上升、塞车、噪声、环境污染和能源消耗等。8 8概 述这一现实迫使人们变更以往单纯依靠增修道路或限制发展等方法来改善马路交通状况的思路，进而寻求接受高新技术来提高汽车性能，以解决因需求增长而带来的道路交通公害问题。而AVCS作为 ITS重要的组
6、成部分，其重点是提高汽车行驶的平安性，通过削减可能发生的交通事故来提高交通通行实力，从而达到削减交通公害的目的。9 9概 述过去对汽车行驶平安的探讨，所实行的措施大多过去对汽车行驶平安的探讨，所实行的措施大多是被动方法，例如，探讨如何削减伤亡，如何削是被动方法，例如，探讨如何削减伤亡，如何削减事故的损失等。这些被动措施的实行无助于从减事故的损失等。这些被动措施的实行无助于从根本上解决汽车平安问题。而根本上解决汽车平安问题。而AVCSAVCS则是主要实行则是主要实行主动措施，汽车靠电子装备实现智能化，以其自主动措施，汽车靠电子装备实现智能化，以其自身的智能来获得行驶环境信息，并加以推断，必身的智
7、能来获得行驶环境信息，并加以推断，必要时系统自动限制车辆行驶，从而解除驾驶人员要时系统自动限制车辆行驶，从而解除驾驶人员主观分析、推断的失误，从而达到避开事故发生主观分析、推断的失误，从而达到避开事故发生的目的。的目的。1010概 述实施AVCS将会带来如下好处:(1)增加马路的通行实力，削减道路堵塞，缩短行车时间。AVCS能使运行的车辆保持合适的最小跟车间距，保持车流稳定地前进，缩短行车耗时，缓解交通拥挤，提高道路利用效率，增加马路的通行实力。1111概 述(2)(2)降低事故率，提高行车平安降低事故率，提高行车平安AVCSAVCS可以通过显示或预警装置，给驾驶员供应足可以通过显示或预警装置
8、，给驾驶员供应足够的交通信息，帮助驾驶员作出正确的驾驶操作够的交通信息，帮助驾驶员作出正确的驾驶操作决策，在决策，在AVCSAVCS高度完善的状况下，可以将人工驾高度完善的状况下，可以将人工驾驶转为自动限制，防止因驾驶员疏忽和机件故障驶转为自动限制，防止因驾驶员疏忽和机件故障造成的交通事故，并可供应适当的平安防护，当造成的交通事故，并可供应适当的平安防护，当最终实现自动驾驶时，将完全解除人为因素而导最终实现自动驾驶时，将完全解除人为因素而导致的交通事故，从而实现高效平安的行车秩序。致的交通事故，从而实现高效平安的行车秩序。1212概 述(3)(3)降低行车成本，提高行车效率降低行车成本，提高行
9、车效率在在AVCSAVCS限制下，可以保持车流的顺畅，削减交通限制下，可以保持车流的顺畅，削减交通堵塞，削减由于车辆滞留在道路时间过长而导致堵塞，削减由于车辆滞留在道路时间过长而导致的消耗过多，以及削减因常见的踩油门与刹车所的消耗过多，以及削减因常见的踩油门与刹车所造成的能源消耗，提高行车能源利用效率。造成的能源消耗，提高行车能源利用效率。(4)(4)降低废气排放量，减轻环境污染降低废气排放量，减轻环境污染当车流顺畅、稳定地向前行驶时，排放的废气、当车流顺畅、稳定地向前行驶时，排放的废气、噪声等环境污染较少，可达到减轻环境污染的效噪声等环境污染较少，可达到减轻环境污染的效果。果。1313先进的
10、车辆限制系统的基本功能AVCS的基本功能系统主要包括:平安预警系统防撞系统视觉强化系统救难信号系统车辆行驶自动导航系统环保系统1414先进的车辆限制系统的基本功能1.平安预警系统AVCS中的车辆安装的车载设备，具有事故规避功能，包括安装在车身各部分的探测雷达、红外雷达、盲点探测器等设施，由计算机限制，在超车、倒车、更换车道、大雾、雨天等易发生事故的状况下，随时以声、光等形式向驾驶员供应车体四周必要的信息，并可以自动和半自动实行措施，从而有效地防止事故的发生。1515先进的车辆限制系统的基本功能另外车载设备内，还可以存储大量有关驾驶员个另外车载设备内，还可以存储大量有关驾驶员个人和车辆各部位的信
11、息参数，对驾驶员和车辆进人和车辆各部位的信息参数，对驾驶员和车辆进行随时检测调控。如当检测到驾驶员体温下降时，行随时检测调控。如当检测到驾驶员体温下降时，这通常表明驾驶员起先打磕睡，就会发出报警，这通常表明驾驶员起先打磕睡，就会发出报警，提示驾驶员留意，并实行措施。当检测到车内空提示驾驶员留意，并实行措施。当检测到车内空气中酒精含量超标时，就会自动锁住发动机。它气中酒精含量超标时，就会自动锁住发动机。它对汽车主轴转速、轴温、燃油状况、轮胎气压、对汽车主轴转速、轴温、燃油状况、轮胎气压、尾气排放等参数状况进行监控分析，必要时向驾尾气排放等参数状况进行监控分析，必要时向驾驶员发出报警信号，可以预防
12、事故的发生等。使驶员发出报警信号，可以预防事故的发生等。使原来很多由驾驶员人工关注的工作改由计算机完原来很多由驾驶员人工关注的工作改由计算机完成，大大提高了汽车运行的平安程度。成，大大提高了汽车运行的平安程度。1616先进的车辆限制系统的基本功能目前，具有平安预警功能的汽车，已由一些国家目前，具有平安预警功能的汽车，已由一些国家研制成功。例如，在日本丰田汽车公司研制成功研制成功。例如，在日本丰田汽车公司研制成功的的“丰田高级平安汽车丰田高级平安汽车”，它是依据日本政府，它是依据日本政府“提高汽车的智能和平安性的高级汽车支配提高汽车的智能和平安性的高级汽车支配”，生，生产满足汽车的主动和被动平安
13、要求的一部分工作。产满足汽车的主动和被动平安要求的一部分工作。它具有驾驶员困倦预警系统、轮胎压力预报系统、它具有驾驶员困倦预警系统、轮胎压力预报系统、发动机预报系统、车前灯自动调整系统、自动刹发动机预报系统、车前灯自动调整系统、自动刹车系统、灭火系统等等，其中有些单项设备已投车系统、灭火系统等等，其中有些单项设备已投入市场。入市场。1717先进的车辆限制系统的基本功能2.2.防撞系统防撞系统(1)(1)纵向防撞系统纵向防撞系统纵向防撞系统主要是通过安装在车辆前后的磁性传感器和纵向防撞系统主要是通过安装在车辆前后的磁性传感器和路面上安装的磁标相互作用或雷达探测器等的探测作用实路面上安装的磁标相互
14、作用或雷达探测器等的探测作用实现的，具体操作过程是利用传感器分别探测前后潜在的碰现的，具体操作过程是利用传感器分别探测前后潜在的碰撞隐患或即将发生的碰撞事故，为驾驶员供应刚好的回避撞隐患或即将发生的碰撞事故，为驾驶员供应刚好的回避操作指令，并自动限制车辆的加减速限制系统以保持适当操作指令，并自动限制车辆的加减速限制系统以保持适当平安车距，防止车辆与车辆、车辆与其他障碍物之间的正平安车距，防止车辆与车辆、车辆与其他障碍物之间的正面和追尾碰撞。例如，雷达能推断和测试驾驶车辆相距另面和追尾碰撞。例如，雷达能推断和测试驾驶车辆相距另一辆车多远和相对于其他车辆的速度，假如车辆之间的距一辆车多远和相对于其
15、他车辆的速度，假如车辆之间的距离小于平安距离，可以用亮灯或声音警告，也可以启动自离小于平安距离，可以用亮灯或声音警告，也可以启动自动刹车以保持车辆之间的平安距离和车速。动刹车以保持车辆之间的平安距离和车速。1818先进的车辆限制系统的基本功能(2)(2)侧向防撞系统侧向防撞系统侧向防撞系统主要是利用车辆左、右两侧的传感器分别探侧向防撞系统主要是利用车辆左、右两侧的传感器分别探测车辆两侧的路况，从而为欲变更车道和驶离道路的车辆测车辆两侧的路况，从而为欲变更车道和驶离道路的车辆供应适当的侧向平安间距，防止或削减两部或多部汽车发供应适当的侧向平安间距，防止或削减两部或多部汽车发生侧撞，或驶离道路的车
16、辆与路侧障碍物发生侧撞。生侧撞，或驶离道路的车辆与路侧障碍物发生侧撞。(3)(3)交叉口防撞系统交叉口防撞系统交叉口处是碰撞事故发生的多发点。交叉口防撞系统主要交叉口处是碰撞事故发生的多发点。交叉口防撞系统主要是当车辆驶近和通过信号限制的交叉口时，将车载设备及是当车辆驶近和通过信号限制的交叉口时，将车载设备及通信系统所获得的情报进行处理后，推断出是否有发生事通信系统所获得的情报进行处理后，推断出是否有发生事故的紧急，据此对车辆进行限制，维护行车平安。故的紧急，据此对车辆进行限制，维护行车平安。1919先进的车辆限制系统的基本功能3.3.视觉强化系统视觉强化系统系统要求有车载式检测设备、屏幕显示
17、设备及计算机处理系统要求有车载式检测设备、屏幕显示设备及计算机处理设备，对检测信息进行处理，并以适当的、有助于驾驶员设备，对检测信息进行处理，并以适当的、有助于驾驶员理解的方式显示信息于屏幕上，这有助于增加行驶环境的理解的方式显示信息于屏幕上，这有助于增加行驶环境的可视性，对潜在信息可视性，对潜在信息(即具有隐藏性的信息，如未按正常即具有隐藏性的信息，如未按正常规律行驶的汽车，超高不足的弯道等规律行驶的汽车，超高不足的弯道等)、微弱信息、微弱信息(即不易即不易被察觉的信息，如黄昏、大雾或雨天等环境造成难以看清被察觉的信息，如黄昏、大雾或雨天等环境造成难以看清的障碍物等的障碍物等)加强视觉可知性
18、，可大大提高汽车驾驶员对加强视觉可知性，可大大提高汽车驾驶员对路况的视察及推断力，使驾驶员更好地遵守交通规则，从路况的视察及推断力，使驾驶员更好地遵守交通规则，从而提高汽车行驶的平安性。而提高汽车行驶的平安性。2020先进的车辆限制系统的基本功能4.4.救难呼救系统救难呼救系统救难信号呼救系统救难信号呼救系统(Mayday Systems)(Mayday Systems)是为了缩短事故响应是为了缩短事故响应时间，提高事故处理效率，尽量削减事故损失而研制开发时间，提高事故处理效率，尽量削减事故损失而研制开发的的AVCSAVCS系统中的一个子系统。这个系统由系统中的一个子系统。这个系统由GPSGP
19、S定位技术定位技术和和GSMGSM通讯技术及显示事故的电子地图等设备组成。当事通讯技术及显示事故的电子地图等设备组成。当事故发生时，碰撞传感器会自动发出一个包括由故发生时，碰撞传感器会自动发出一个包括由GPSGPS确定的确定的车祸位置的无线电信号，由车祸位置的无线电信号，由GSMGSM技术完成车辆与反应中心技术完成车辆与反应中心的信息传输。反应中心的电子地图可以精确地显示出信号的信息传输。反应中心的电子地图可以精确地显示出信号位置位置 事故发生的地点。在事故发生的地点。在AVCSAVCS中，车辆应用救难信号中，车辆应用救难信号系统以后，紧急事故处理的响应时间可以削减系统以后，紧急事故处理的响应
20、时间可以削减45%45%，幸存，幸存率可以增加率可以增加7%7%12%12%，也可以大大地减轻受伤的严峻性。，也可以大大地减轻受伤的严峻性。2121先进的车辆限制系统的基本功能5.5.车辆行驶自动导向系统车辆行驶自动导向系统目前，各发达国家均大力探讨汽车的导航系统，这也是智目前，各发达国家均大力探讨汽车的导航系统，这也是智能汽车的一个组成部分。它由全球定位系统能汽车的一个组成部分。它由全球定位系统(GPS)(GPS)、路侧、路侧通讯技术通讯技术(GSM)(GSM)技术、网络技术、电子地图、询问引导系技术、网络技术、电子地图、询问引导系统组成，通过它找寻最佳行车路途，避开交通拥挤和发生统组成，通
21、过它找寻最佳行车路途，避开交通拥挤和发生事故的路段。驾驶员可以将目的地输人车内的电脑，提出事故的路段。驾驶员可以将目的地输人车内的电脑，提出要求，电脑便依据道路状况、红绿灯数、速度限制等，选要求，电脑便依据道路状况、红绿灯数、速度限制等，选出最佳路径，并显示在电子地图上。它不仅使车辆避开拥出最佳路径，并显示在电子地图上。它不仅使车辆避开拥挤堵塞的路途，还可以帮助疏散车辆，减轻驾驶人员心理挤堵塞的路途，还可以帮助疏散车辆，减轻驾驶人员心理负担，供应平安、舒适的行车环境。负担，供应平安、舒适的行车环境。2222先进的车辆限制系统的基本功能6.6.环保系统环保系统在智能汽车中，还有智能环保系统，由电
22、脑检测在智能汽车中，还有智能环保系统，由电脑检测限制燃油、排放等状况，以取得最佳排放效果。限制燃油、排放等状况，以取得最佳排放效果。除此之外，目前各国还在大力发展研制太阳能、除此之外，目前各国还在大力发展研制太阳能、自然气、氢气等各种无污染的新能源汽车。另外，自然气、氢气等各种无污染的新能源汽车。另外，还探讨开发低噪声汽车以削减噪声污染。智能汽还探讨开发低噪声汽车以削减噪声污染。智能汽车环保系统的研制与开发，是车环保系统的研制与开发，是 AVCS AVCS探讨开发的探讨开发的重要领域，可以削减排放及噪声污染，提高汽车重要领域，可以削减排放及噪声污染，提高汽车的运行效率。的运行效率。2323先进
23、车辆限制系统的基本结构及工作原理1.1.实施实施AVCSAVCS的相关技术的相关技术(1)(1)决策和限制技术决策和限制技术此项技术利用车载微型计算机作为决策和限制中此项技术利用车载微型计算机作为决策和限制中心，对收集来的车况、路况、环境等各类信息加心，对收集来的车况、路况、环境等各类信息加以综合利用分析处理，以便做出最佳限制实施方以综合利用分析处理，以便做出最佳限制实施方案，并自动限制车上各个系统。案，并自动限制车上各个系统。(2)(2)行驶状态监控技术行驶状态监控技术此项技术的应用，可以监测汽车的行驶状态及工此项技术的应用，可以监测汽车的行驶状态及工作状态，如轮胎压力、轴速、轴温等，还可检
24、测作状态，如轮胎压力、轴速、轴温等，还可检测出驾驶员的状况等，为决策供应必要的参数。出驾驶员的状况等，为决策供应必要的参数。2424先进车辆限制系统的基本结构及工作原理(3)(3)信息显示技术和通信技术信息显示技术和通信技术利用利用LED,LCDLED,LCD或或CRTCRT等显示设备，作为文字、图等显示设备，作为文字、图形显示和状态指示，供应完善的信息给驾驶员。形显示和状态指示，供应完善的信息给驾驶员。通信技术主要是利用无线电频道的规划与支配，通信技术主要是利用无线电频道的规划与支配，配给调频技术，精确无误地传输语音、数据和图配给调频技术，精确无误地传输语音、数据和图像等信息。像等信息。(4
25、)(4)环境监测技术环境监测技术环境因素对汽车行驶产生的影响很大，近环境因素对汽车行驶产生的影响很大，近10%10%的的交通事故与环境因素有关，因此，利用有关的环交通事故与环境因素有关，因此，利用有关的环境监测技术，可以随时检测出温度、风力、湿度境监测技术，可以随时检测出温度、风力、湿度等天气状况，废气排放等环境污染等状况。等天气状况，废气排放等环境污染等状况。2525先进车辆限制系统的基本结构及工作原理(5)(5)路况检测技术路况检测技术路况检测主要应用于路况检测主要应用于AVCSAVCS专用车道上，包括同轴电缆、专用车道上，包括同轴电缆、磁性标记等。磁性标记等。2.AVCS2.AVCS的结
26、构和工作原理的结构和工作原理一个完整的一个完整的AVCSAVCS是由智能车、智能车和帮助专用道路之是由智能车、智能车和帮助专用道路之间的通信系统以及智能车与智能车之间的通信系统所组成。间的通信系统以及智能车与智能车之间的通信系统所组成。其智能限制主要是通过利用智能车的智能来处理所供应的其智能限制主要是通过利用智能车的智能来处理所供应的道路交通等信息而实现。从本质上讲道路交通等信息而实现。从本质上讲AVCSAVCS就是由专用车就是由专用车道及智能汽车有机结合而形成的一个完整的运行系统。智道及智能汽车有机结合而形成的一个完整的运行系统。智能车的基本结构如图能车的基本结构如图4.5.14.5.1所示
27、，基本工作原理如图所示，基本工作原理如图4.5.24.5.2所示。所示。2626先进车辆限制系统的基本结构及工作原理2727先进车辆限制系统的基本结构及工作原理2828先进车辆限制系统的基本结构及工作原理AVCS发展的最终目标是实现车辆的自动驾驶，主要包括两方面的内容，即行驶速度和行驶方向的自动限制。2929先进的车辆限制系统案例目前，目前，AVCSAVCS的发展主要处在开发阶段，这在美国、日本的发展主要处在开发阶段，这在美国、日本和欧洲都差不多，各国都已有了很多和欧洲都差不多，各国都已有了很多AVCSAVCS的探讨开发活的探讨开发活动。下面就各个国家的发展状况，介绍一些典型的应用及动。下面就
28、各个国家的发展状况，介绍一些典型的应用及探讨实例。探讨实例。1.1.美国的美国的PATHPATH项目项目PATHPATH项目是由美国加利福尼亚州支持的一个技术探讨项项目是由美国加利福尼亚州支持的一个技术探讨项目。在此项目中，目。在此项目中，AVCSAVCS的探讨侧重于技术上的探讨与系的探讨侧重于技术上的探讨与系统集成。从系统集成角度动身，统集成。从系统集成角度动身，PATHPATH项目的探讨工作分项目的探讨工作分为两类为两类:纵向行驶限制系统和横向行驶限制系统的探讨。纵向行驶限制系统和横向行驶限制系统的探讨。对于每一系统，探讨项目都包括系统概念分析、系统配置、对于每一系统，探讨项目都包括系统概
29、念分析、系统配置、操作测试与演示和发展完善三个方面。操作测试与演示和发展完善三个方面。3030先进的车辆限制系统案例对于横向限制，对于横向限制，PATHPATH探讨者主要设计了由路面参探讨者主要设计了由路面参考线和车辆传感器组成的横向限制系统。路面参考线和车辆传感器组成的横向限制系统。路面参考线包括一系列安装在车道中间每隔确定距离考线包括一系列安装在车道中间每隔确定距离(PATH(PATH项目中间距为项目中间距为1 1米米)的永久性磁钉。车上安装的永久性磁钉。车上安装了四个磁性传感器，两个放在纵轴上，另外两个了四个磁性传感器，两个放在纵轴上，另外两个传感器放在保险杠下面，一边一个，离中间的传传
30、感器放在保险杠下面，一边一个，离中间的传感器大约感器大约30 cm30 cm。这四个传感器测得的数据被传。这四个传感器测得的数据被传输给计算机处理中心，处理结果将作为横向限制输给计算机处理中心，处理结果将作为横向限制的依据。横向限制系统的作用是的依据。横向限制系统的作用是:在保证行驶质量在保证行驶质量的状况下，保证驾驶员和乘客的舒适性，使车辆的状况下，保证驾驶员和乘客的舒适性，使车辆运行尽量靠近路中线。运行尽量靠近路中线。3131先进的车辆限制系统案例在在 PATH PATH系统中，放在中间的两个磁性传感器检测路中心系统中，放在中间的两个磁性传感器检测路中心永久磁钉产生的水平和竖直方向的磁场，
31、由此测定车辆中永久磁钉产生的水平和竖直方向的磁场，由此测定车辆中心线的位置。另两个在保险杠上的传感器测磁场竖直方向心线的位置。另两个在保险杠上的传感器测磁场竖直方向的重量。它们读取一系列磁场的极性，来供应道路几何信的重量。它们读取一系列磁场的极性，来供应道路几何信息，包括前方道路的半径和曲率等信息，帮助限制系统获息，包括前方道路的半径和曲率等信息，帮助限制系统获得一个平稳的行驶。得一个平稳的行驶。19901990年，年，PATHPATH项目和项目和IMRA AmericaIMRA America公司联合进行了一个公司联合进行了一个较大规模的较大规模的AVCSAVCS试验。试验装置包括装有磁铁参
32、考线的试验。试验装置包括装有磁铁参考线的道路系统和试验车等。试验道路设在加州高校伯克利分校道路系统和试验车等。试验道路设在加州高校伯克利分校的一条的一条480480米长的试验路上，由两直线段和一个半径为米长的试验路上，由两直线段和一个半径为9 9米米的圆曲线组成，试验车装有航向传动装置、磁传感器和电的圆曲线组成，试验车装有航向传动装置、磁传感器和电脑限制台等装置。脑限制台等装置。3232先进的车辆限制系统案例磁感应系统的测试表明，车辆位置离中心线磁感应系统的测试表明，车辆位置离中心线25 cm25 cm时，系时，系统误差为统误差为1 cm,1 cm,当偏离量达到当偏离量达到40 cm40 cm
33、时，系统将报警。当速时，系统将报警。当速度从度从20 km/h20 km/h到到60 km/h60 km/h，在曲线上达到的最大速度为，在曲线上达到的最大速度为50 50 km/hkm/h。这些测试表明，车辆在具有磁性标记的车道上行驶。这些测试表明，车辆在具有磁性标记的车道上行驶时，最大偏差为时，最大偏差为101015 cm15 cm。另外，为考虑全面性，在不。另外，为考虑全面性，在不志向的条件下也进行了测试。这些不志向条件包括增大装志向的条件下也进行了测试。这些不志向条件包括增大装载重量、减小轮压、路面光滑、不正确的磁源位置和丢失载重量、减小轮压、路面光滑、不正确的磁源位置和丢失磁钉等。车速
34、定为磁钉等。车速定为40 km/h40 km/h。测试结果表明，即使在不志。测试结果表明，即使在不志向的状况下，车辆在试验路上的偏差也只是稍稍增加。总向的状况下，车辆在试验路上的偏差也只是稍稍增加。总之，试验证明白系统概念和横向限制算法的正确性。之，试验证明白系统概念和横向限制算法的正确性。3333先进的车辆限制系统案例PATHPATH项目的纵向限制是基于车队的综合联动限制的探讨。项目的纵向限制是基于车队的综合联动限制的探讨。车队联动运用了车辆之间的纵向最小距离概念，车队联动运用了车辆之间的纵向最小距离概念，PATHPATH项项目的设计者对其进行了模拟和试验。综合联动限制系统包目的设计者对其进
35、行了模拟和试验。综合联动限制系统包括一台电脑、一个通信系统、一个雷达系统、传感器和传括一台电脑、一个通信系统、一个雷达系统、传感器和传动设备。传感器测车速、加速度、油门角度、刹车压力和动设备。传感器测车速、加速度、油门角度、刹车压力和入口常压温度。这些传感器测得的数据在经过处理后，产入口常压温度。这些传感器测得的数据在经过处理后，产生刹车和油门传动的限制信号。生刹车和油门传动的限制信号。3434先进的车辆限制系统案例在在PATHPATH试验的起先阶段，试验用的小汽车装备了试验的起先阶段，试验用的小汽车装备了VORADVORAD平安系统供应的雷达装备，试验时共用了平安系统供应的雷达装备，试验时共
36、用了4 4辆这样的小汽辆这样的小汽车。雷达系统供应中间车辆与前面车辆相对距离和距离比车。雷达系统供应中间车辆与前面车辆相对距离和距离比例，限制算法所须要的数据参照头车行驶的状况确定，这例，限制算法所须要的数据参照头车行驶的状况确定，这些数据由一个二波段无线频道在些数据由一个二波段无线频道在902-928 MHz902-928 MHz发送。速发送。速度和加速度值以度和加速度值以120 kbit/s120 kbit/s速率传送。后面的车辆运用这些速率传送。后面的车辆运用这些测量值计算刹车或加减速的限制信息。测量值计算刹车或加减速的限制信息。3535先进的车辆限制系统案例在一段在一段1111公里的路
37、上，试验车以匀速行驶，领头车通过巡公里的路上，试验车以匀速行驶，领头车通过巡航限制，中间跟随车辆进行联动限制，分别以车间距航限制，中间跟随车辆进行联动限制，分别以车间距21 21 m,15 mm,15 m和和9.14 m9.14 m进行测试。在领头车从进行测试。在领头车从25 m/s25 m/s到到34 m/s34 m/s进行加减速时，还进行了其他的一些试验。此项试验表明，进行加减速时，还进行了其他的一些试验。此项试验表明，AVCSAVCS能保证平稳行驶，并能用于标准化生产的小汽车。能保证平稳行驶，并能用于标准化生产的小汽车。19971997年在年在DEMO 97DEMO 97的演示中的演示中
38、PATHPATH试验车的自动驾驶表试验车的自动驾驶表演更是令人叹服。演更是令人叹服。3636先进的车辆限制系统案例2.2.日本的先进的平安汽车日本的先进的平安汽车ASVASV日本的先进的平安汽车日本的先进的平安汽车ASV(Advanced Safety Vehicle)ASV(Advanced Safety Vehicle)项项目是以平安技术为中心、谋求汽车智能化的国家性项目。目是以平安技术为中心、谋求汽车智能化的国家性项目。19911991年，由运输省、学者和汽车制造商组成的年，由运输省、学者和汽车制造商组成的ASVASV推动研推动研讨会发起了这个联合项目，讨会发起了这个联合项目，1991-
39、19951991-1995年完成了它的第年完成了它的第一期探讨开发支配，之后进行它的其次期支配。其次期支一期探讨开发支配，之后进行它的其次期支配。其次期支配的推动体制已经包含了全部政府部门。配的推动体制已经包含了全部政府部门。3737先进的车辆限制系统案例第一期的ASV进行了4个领域20个系统的技术开发，如“事故预警技术”中的轮胎气压警报系统和磕睡中驾驶警报系统，“事故规避技术”中的车间距离限制系统，“冲突时的损害减轻技术”中的车辆冲击吸取结构，“冲突后的防止灾难扩大技术”中的灭火、解除门锁装置等系统。下面通过几个例子来说明ASV的先进平安技术。3838先进的车辆限制系统案例(1)(1)轮胎气
40、压警报系统轮胎气压警报系统因为在高速马路上汽车轮胎的异样是与重大事故亲密相关因为在高速马路上汽车轮胎的异样是与重大事故亲密相关的，所以必需在轮胎爆裂之前就将它的异样检测出来。和的，所以必需在轮胎爆裂之前就将它的异样检测出来。和一般道路不同，在高速马路上不能停车检查，故在高速运一般道路不同，在高速马路上不能停车检查，故在高速运行中，在车内不断检测轮胎空气压力、将事故防范于未然行中，在车内不断检测轮胎空气压力、将事故防范于未然很有必要。丰田汽车装备的轮胎气压警报系统，当轮胎的很有必要。丰田汽车装备的轮胎气压警报系统，当轮胎的空气压力下降时，就向驾驶员发出警告。它是利用轮速传空气压力下降时，就向驾驶
41、员发出警告。它是利用轮速传感器测量各车轮的旋转速度的变更，然后计算比较，从而感器测量各车轮的旋转速度的变更，然后计算比较，从而发觉轮胎气压的下降，发出警报。该系统的特点是可以同发觉轮胎气压的下降，发出警报。该系统的特点是可以同时检测时检测 4 4个轮胎的空气压力变更。个轮胎的空气压力变更。3939先进的车辆限制系统案例(2)(2)磕睡中驾驶警报系统磕睡中驾驶警报系统该系统是以检测驾驶员的磕睡状态该系统是以检测驾驶员的磕睡状态(意识低下状态意识低下状态)，在使处于磕睡状态的驾驶员醒悟的同时，当驾，在使处于磕睡状态的驾驶员醒悟的同时，当驾驶员陷于不能平安驾驶时使车辆自动停下，试图驶员陷于不能平安驾
42、驶时使车辆自动停下，试图削减事故为目的的系统。通过检测行驶状态和通削减事故为目的的系统。通过检测行驶状态和通过检测驾驶员的生理状态来检查驾驶员是否处于过检测驾驶员的生理状态来检查驾驶员是否处于磕睡状态的方法很不相同。前一方法是磕睡状态的方法很不相同。前一方法是:为测定修为测定修正操舵周期运用操舵角传感器正操舵周期运用操舵角传感器;为检测对道路白线为检测对道路白线的偏移运用的偏移运用CCDCCD摄像机摄像机;为检测车速的变更用车载为检测车速的变更用车载导航器的速度传感器。导航器的速度传感器。4040先进的车辆限制系统案例后一方法是后一方法是:运用戴在驾驶员手腕上的心率传感器运用戴在驾驶员手腕上的
43、心率传感器测其心率变更测其心率变更;运用运用CCDCCD摄像机监视驾驶员的眼睛摄像机监视驾驶员的眼睛的运动。以上各传感器检知的信号由车载计算机的运动。以上各传感器检知的信号由车载计算机处理，当超过了限定值时可推断为磕睡状态。此处理，当超过了限定值时可推断为磕睡状态。此外，防止磕睡中驾驶的方法还有外，防止磕睡中驾驶的方法还有:通过内部仪表盘通过内部仪表盘上的显示器用光、声形式发出警报，敦促驾驶员上的显示器用光、声形式发出警报，敦促驾驶员停车休息停车休息;通过坐席振动或驾驶操纵杆振动或散发通过坐席振动或驾驶操纵杆振动或散发令人醒悟的香气，提高驾驶员的醒悟度令人醒悟的香气，提高驾驶员的醒悟度;警告后
44、若警告后若驾驶员仍处于紧急状态的状况下，或者车辆自动驾驶员仍处于紧急状态的状况下，或者车辆自动操舵，或者一边向四周车辆发出紧急灯信号促使操舵，或者一边向四周车辆发出紧急灯信号促使其留意、一边自动刹车。其留意、一边自动刹车。4141先进的车辆限制系统案例(3)(3)车间距自动限制系统车间距自动限制系统本田汽车装备的车间距自动限制系统具有检测驾驶横向摇本田汽车装备的车间距自动限制系统具有检测驾驶横向摇摆的功能。它是通过车载导航器的检测前进方向用陀螺仪摆的功能。它是通过车载导航器的检测前进方向用陀螺仪检出车辆是否在晃动着前进。类似地，检出车辆是否在晃动着前进。类似地，ASVASV中有好多功能中有好多
45、功能并不是靠安装新的专用装置，而是利用已有的装置并不是靠安装新的专用装置，而是利用已有的装置(如车如车载导航器载导航器)来实现。该车间距自动限制系统就是省去来实现。该车间距自动限制系统就是省去CCDCCD摄像机，运用激光高性能雷达，综合运用各种传感器来检摄像机，运用激光高性能雷达，综合运用各种传感器来检测车间距，这样花费测车间距，这样花费7 7万日元就可实现检测车间距的功能，万日元就可实现检测车间距的功能，使车间距自动限制系统的费用降到原来的使车间距自动限制系统的费用降到原来的1/51/5。4242先进的车辆限制系统案例(4)(4)司乘人员疼惜技术司乘人员疼惜技术人们对从平安带到气囊、再到车体
46、的冲击吸取结人们对从平安带到气囊、再到车体的冲击吸取结构等汽车平安装置的关注和需求在快速地增长。构等汽车平安装置的关注和需求在快速地增长。但这里面技术和非技术的问题很多，并非轻而易但这里面技术和非技术的问题很多，并非轻而易举就能解决。如气囊从商品化到标准接受就阅历举就能解决。如气囊从商品化到标准接受就阅历了了1010多年的漫长时间。多年的漫长时间。ASVASV将其技术开发和应用将其技术开发和应用普及到何等程度都列为探讨课题。普及到何等程度都列为探讨课题。4343先进的车辆限制系统案例第一期第一期ASVASV支配完成之后，支配完成之后，19961996年年3 3月月 14,15 14,15日在日
47、在琦玉县熊谷市的运输省交通平安公害探讨所的汽琦玉县熊谷市的运输省交通平安公害探讨所的汽车试验场实行了车试验场实行了ASVASV的试制车演示会。共有的试制车演示会。共有 16 16台台车参与了演示，向公众披露了车参与了演示，向公众披露了ASVASV的各种新技术。的各种新技术。在在ASVASV的刹车系统中，毫米波雷达和的刹车系统中，毫米波雷达和CCDCCD摄像机摄像机识别前方障碍物、预料冲突的紧急性、以警报声识别前方障碍物、预料冲突的紧急性、以警报声和屏幕显示通知驾驶员。当驾驶员没有响应警报、和屏幕显示通知驾驶员。当驾驶员没有响应警报、未实行相应的预防冲突的措施时，该系统就会自未实行相应的预防冲突
48、的措施时，该系统就会自动刹车。动刹车。4444先进的车辆限制系统案例其次期其次期ASVASV支配在第一期原有的支配在第一期原有的4 4个领域个领域2020个系统个系统的基础上，扩充到的基础上，扩充到6 6个领域个领域3232个系统个系统(见图见图4.5.3),324.5.3),32个技术系统由个技术系统由107107项要素技术构成。另外，项要素技术构成。另外，ASVASV的探讨开发对象已不限于轿车，还有卡车、的探讨开发对象已不限于轿车，还有卡车、公共汽车和摩托车，加盟的制造商也由公共汽车和摩托车，加盟的制造商也由9 9家公司增家公司增加到加到1313家公司。家公司。4545先进的车辆限制系统案
49、例4646先进的车辆限制系统案例作为其次期的特征，是增设了人机接口分委员会，加强了人的因素的探讨。例如在向司乘人员传送各种传感器收集的信息时，有必要探讨如何传送效果更好。若信息过多，则很难令人反复地做出正确的推断;若警告信息过于频繁，则易导致人们对于司空见惯的警报的忽视。原委怎样的信息量和信息发送频率更为合适，成了ASV的探讨课题。4747先进的车辆限制系统案例ASVASV中新增加的领域中新增加的领域“全自动驾驶技术全自动驾驶技术”还是针还是针对车辆本身的，这是和自动马路系统不同的地方。对车辆本身的，这是和自动马路系统不同的地方。要实现全自动驾驶，必需和道路基础设施系统集要实现全自动驾驶，必需和道路基础设施系统集成。要使车辆运行的平安性进一步提高，也须要成。要使车辆运行的平安性进一步提高，也须要从道路和平安车辆两方面着手探讨，以及发展它从道路和平安车辆两方面着手探讨，以及发展它们之间的双向通信。们之间的双向通信。随着社会的高龄化，以实现汽车的高智能化、实随着社会的高龄化，以实现汽车的高智能化、实现平安驾驶的现平安驾驶的ASVASV显得越来越重要。显得越来越重要。4848