智能交通与智能汽车课件.ppt
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1、基于智能交通系统的智能汽车基于智能交通系统的智能汽车李克强李克强2 智能汽车与智能交通系统智能汽车与智能交通系统 智能汽车的现状智能汽车的现状 下一代智能汽车下一代智能汽车内容内容19001920194019802000 Benz一号车世界首次公路行驶(1886) 福特大量生产方式导入(1913)1960现在马车汽车的转换高速公路的发展ITSITS时代的开始时代的开始交通问题的困扰 汽车社会的形成 新技术对策新技术对策p 交通事故交通事故p 交通堵塞交通堵塞p 交通污染交通污染汽车发展简史汽车发展简史ITSITS的定义的定义: 利用信息、通讯、控制技术把车辆、道路、使用者紧密结合起来,以解决交
2、通事故、拥堵、环境污染及能源消耗等问题为目的的,具有智能化特征的现代交通系统。(ITSITS不仅仅是一个交通管理系统!)不仅仅是一个交通管理系统!)ITS ITS 与与AVCSSAVCSS、IVIV、ASV/DASASV/DAS等的相互关系等的相互关系ITS :Intelligent Transportation Systems (美国美国) Intelligent Transport Systems (日欧日欧)ITS是复杂的应用系统,主要构成如下:是复杂的应用系统,主要构成如下: ATMS (先进交通管理系统先进交通管理系统) ATIS (先进交通信息服务系统先进交通信息服务系统) AVC
3、SS (AVCSS (先进车辆控制与安全系统先进车辆控制与安全系统) ) . . AVCSSAVCSS终极目标:智能汽车与智能公路终极目标:智能汽车与智能公路 ( ( IVIV & & IHIH ) )AVCSS初级目标初级目标: 驾驶辅助系统驾驶辅助系统(ASV/DASASV/DAS) 基于仪表盘的 显示装置电子油门距离控制 ECU转向传感器时距开关巡航控制开关制动 ECU发动机 ECU速度传感器雷达传感器 ASV/DASASV/DAS 产品产品1 1:自适应巡航控制系统自适应巡航控制系统 (ACCACC)ASV/DASASV/DAS 产品产品2 2:车道偏离预警系统车道偏离预警系统 (LD
4、WSLDWS) 先进车辆控制及安全系统(先进车辆控制及安全系统(AVCSS)初级智能汽车初级智能汽车 驾驶辅助系统(驾驶辅助系统(DAS)/ 先进安全汽车(先进安全汽车(ASV)高级智能汽车高级智能汽车 无人驾驶(无人驾驶(IV) ITS 智能汽车智能汽车 DAS/ASV驾驶辅助系统驾驶辅助系统 / 先进安全汽车先进安全汽车ITS智能交通系智能交通系统统ITS ITS 与与AVCSSAVCSS、IVIV、ASV/DASASV/DAS等的相互关系等的相互关系ITS产业化的重要领域产业化的重要领域AVCSS 先进车辆控制及安全系统先进车辆控制及安全系统基于基于ITSITS的智能汽车系统分类的智能汽
5、车系统分类1.1. 自主式自主式基于车载的驾驶辅助系统基于车载的驾驶辅助系统 ACC、LKS、。、。2.2. 协调式协调式基于车路通信的驾驶辅助系统基于车路通信的驾驶辅助系统基于车车通信的驾驶辅助系统基于车车通信的驾驶辅助系统基于基于4G移动通信的驾驶辅助系统(车联网)移动通信的驾驶辅助系统(车联网)基于基于ITSITS的智能汽车的智能汽车与与其它特殊用途其它特殊用途(军用)智能汽车(军用)智能汽车不同不同 ! !军用智能汽车军用智能汽车道路偏离碰撞预警系统道路偏离碰撞预警系统车路协同系统车路协同系统151.1.传感技术传感技术利用机器视觉技术的检测利用机器视觉技术的检测利用雷达(激光、毫米波
6、)检测前行车辆利用雷达(激光、毫米波)检测前行车辆2. 2. 通信技术通信技术 (Beacon(Beacon、DSRCDSRC、3G/4G)3G/4G)数台智能汽车之间协调行驶必须的技术数台智能汽车之间协调行驶必须的技术车路协调通信技术车路协调通信技术智能汽车关键技术智能汽车关键技术163. 3. 横向控制横向控制 利用引导电缆的横向控制利用引导电缆的横向控制 利用磁气标志列的横向控制利用磁气标志列的横向控制 利用机器视觉技术的横向控制利用机器视觉技术的横向控制 利用具有雷达反射性标识带的横利用具有雷达反射性标识带的横向控制向控制磁标磁标丰田磁标引导无人驾驶大巴丰田磁标引导无人驾驶大巴机器视觉
7、机器视觉智能汽车关键技术智能汽车关键技术174. 4. 纵向控制纵向控制 利用激光雷达测车间距离的纵利用激光雷达测车间距离的纵向控制向控制 利用毫米波雷达测车间距离的利用毫米波雷达测车间距离的纵向控制纵向控制 利用机器视觉技术利用机器视觉技术测车间距离测车间距离的纵向控制的纵向控制 利用车间通信及车间距离雷达利用车间通信及车间距离雷达的车队列的车队列(platoon)行驶纵向控制行驶纵向控制激光雷达激光雷达毫米波雷达毫米波雷达智能汽车关键技术智能汽车关键技术18 智能汽车与智能交通系统智能汽车与智能交通系统 智能汽车的现状智能汽车的现状 下一代智能汽车下一代智能汽车内容内容1920202010
8、20001991年:运输省-先进安全汽车(ASV)1996年:车辆信息与通信系统开始投入使用1999年:Smartway项目2002年:在全国主要道路上引进1992年:通产省-先进道路系统(AHS)2005年:智能道路计划Smartway2009年:i-Japan计划 提高物流效率,减少拥堵、排放,2010年:new IT 计划,全面实现电子交通管理服务、局域信息交互及绿色交通日本日本20日本ASV项目技术路线图第1期(1991-1995)第2期(1996-2000)第3期(2001-2005)自主式驾驶辅助系统(ACC、LKS)路车协调式驾驶辅助系统 可实用化的智能汽车系统核心技术开发实用化
9、技术开发普及推广第4期(2006-2010)全面普及车间通信式驾驶辅助系统实用化技术开发实用化技术开发实用性最终验证核心技术开发核心技术开发核心技术开发日本日本先先进进安全汽安全汽车车 ( (ASV: Advanced Safety Vehicle) )前方静止障碍物报警前方静止障碍物报警汇入主路车流辅助汇入主路车流辅助弯道辅助弯道辅助AHSAHS行行驶驶安全安全辅辅助系助系统统NISSAN NISSAN 公司的公司的“ “交叉路口事故防止系交叉路口事故防止系统统” ”基于基于车车车车通信的交叉路口防撞系通信的交叉路口防撞系统统双向通双向通讯讯单单向通向通讯讯相互通相互通讯讯告告诉诉各自的位置
10、、速度、方向等,各自的位置、速度、方向等,让对让对方知道方知道 “我在我在这这里!里!”252010200019902004: CICAS协同式 交叉路口碰撞防止系统2009: IntelliDrive1990:美国交通部-智能车辆道路系统(IVHS)1998:公布ITS框架,耗资2500万美元80年代中期:加州-PATH FINDER2004: IVBSS集成车载安全系统2003: VII车路协同系统项目美国美国基于基于ITSITS的智能汽车项目(美国)的智能汽车项目(美国)IVBSS: Integrate Vehicle Based Safety Systems 集成车载安全系统项目集成车
11、载安全系统项目IVBSS项目的主要目的是集成现有的安全和碰撞防止系统,使其能够在多种环境下提供可靠合理的报警信息。VII: Vehicle Infrastructure Integration 车路协同系统项目车路协同系统项目提供基于车路协同的行车辅助服务,提高交通安全、交通流畅性。在全美建立车-车、车-路通讯系统,实现车、路一体化交通。CICAS: Cooperative Intersection Collision Avoidance Systems 协同式交叉路口碰撞防止系统协同式交叉路口碰撞防止系统应用先进车辆技术、先进道路设施技术加强驾驶员对路口交通状况的感知能力,并安全通过路口。I
12、ntelliDrive应用车-车,车-路,车-X无线通讯技术,感知车辆周围360度范围内的危险。应用多种信息技术,向出行者和运输管理者提供多种实时交通信息。通过提供实时交通拥堵和其它信息,辅助出行者选择合适路线,减少 环境污染。集成集成车载车载安全系安全系统项统项目目IVBSS: Integrate Vehicle Based Safety SystemsIVBSS换道换道/并线防撞并线防撞路线偏离防撞路线偏离防撞 行驶追尾防撞行驶追尾防撞Data BaseTraffic Management Center(TMC)CommunicationHot Spot (DSRC)Satellite t
13、oVehicle(GPS)Vehicle -to-Vehicle( DSRC)Vehicle -to-Roadside(DSRC)PrivateSectorUses车路协同项目车路协同项目( VII : Vehicle Infrastructure Integration)IntelliDrive 项目项目 在VII项目基础上,美国交通运输部发起了IntelliDrive项目 安全:安全:应用车-车,车-路,车-X无线通讯技术,感知车辆周围360度范围内的危险。 交通机动性:交通机动性:应用多种信息技术,向出行者和运输管理者提供多种实时交通信息。 环境:环境:通过提供实时交通拥堵和其它信息,辅
14、助出行者选择合适路线,减少 环境污染。IntelliDrive 项项目特点目特点 Google Fleet自动驾驶设备包括车顶的激光测距仪、视频摄像头、4台标准车载雷达,Google Fleet的电脑资料库中,精确地贮存了每条公路的限速标准以及出入口位置。驾驶者只需微微扳动一下方向盘,就可以将Google Fleet转换为一辆普通的汽车谷歌无人驾驶汽车谷歌无人驾驶汽车 旧金山工业设计公司Mike & Maaike设计的自驾驶汽车。这款7座椅自驾驶汽车名为“Atnmbl”,是为2040年设计的电动与太阳能动力车。Atnmbl无人驾驶汽车无人驾驶汽车332010200019901995:Progr
15、am for Mobility in Transportation in Europe1989-1991:欧盟主导-DRIVE I 1992-1994:DRIVE II 1986-1994:奔驰主导-欧洲11家汽车公司参加Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety (PROMETHEUS)2001-20 xx: e-Safety2004:PreVENT综合项目2006:CVIS项目2006:I-Way项目2006:Car2Car项目2009:CityLog项目欧洲欧洲基于基于ITSI
16、TS的智能汽车项目(欧洲)的智能汽车项目(欧洲)eSafety综合项目综合项目充分利用先进的信息与通信技术,加快安全辅助系统的研发、推广和应用,为道路交通安全提供全面的解决方案。包括PReVENT、CVIS、I-Way、Car2Car等70余个子项目。PReVENT项目项目利用先进的信息、通讯和定位技术,开发自主式和协调式主动安全系统,降低事故发生率和减小事故严重性。I-Way项目项目(Intelligent co-operative system in cars for road 通过提供实时的、来自附近车辆的信息和来自路旁设备的信息,来增强驾驶员的感知能力和对危险状况的反应能力。Car2C
17、ar项目项目推动车-车、车-路通讯技术及其接口的标准化;发展战略和商业模式,推进车、车通讯技术市场化。 充分利用先进的信息与通信技术(Information and Communication Technology),加快安全辅助系统的研发、推广和应用,为道路交通安全提供全面的解决方案。 欧盟框架6项目中,安排eSafety子项目70项,共约1.6亿欧元。eSafety 项项目目 eSafety 技术发展路线图技术发展路线图车道偏离报警系统车道偏离报警系统 LDWS38盲点盲点辅辅助助报报警系警系统统 BLISBlind spot Information SystemPReVENT项目项目 (
18、Preventive and Active Safety)目标是开发下一代先进主动安全技术,并推进这些技术在欧盟道路上的实际应用。PReVENT项目将先进的传感器技术、车-路、车-车通讯技术、车辆定位技术整合到驾驶辅助系统中,并开发、演示、测试和评价了这些技术。40PReVENT 应用:应用:INTERSAFE交叉路口防止碰撞交叉路口防止碰撞基于信息、通讯技术,防止交叉路口违章,防止转弯碰撞事故提升交叉路口行驶安全。PReVENT 应用:应用: WILLWARN WILLWARN -协调式预警系统若转弯过后有交通事故、冰雪路面、施工现场,提醒驾驶员注意。低能见度下,提醒驾驶员注意前方车辆。Ca
19、r2Car项目项目 推动车- -车、车- -路通讯技术及其接口的标准化 发展战略和商业模式,推进车、车通讯技术市场化智能速度控制智能速度控制 项项目目 ( ( ISAISA: : Intelligent Speed AdaptationIntelligent Speed Adaptation) )在有速度限制的地方自在有速度限制的地方自动动控制控制车车速速Picture from LAVIA project (France)Picture from LAVIA project (France)44高等院校及研究院所做了大量的基础性研究工作,突破了高等院校及研究院所做了大量的基础性研究工作,突破
20、了大量的关键技术,研发了原理样机。大量的关键技术,研发了原理样机。一些汽车企业已经在开展先进安全车辆技术的工程化和产一些汽车企业已经在开展先进安全车辆技术的工程化和产业化方面的工作,正积极地与高等院所开展技术合作。业化方面的工作,正积极地与高等院所开展技术合作。一些汽车零部件企业已经着手汽车安全产品的产业化和商一些汽车零部件企业已经着手汽车安全产品的产业化和商品化工作。品化工作。中国中国45自主式-基于车载的驾驶辅助系统FCW、ACC、LDW、LKSTechnology improves safety values!EVB制动执行装置雷达摄像头人机交互装置清华清华46自主式-基于车载的驾驶辅助
21、系统FCW、ACC、LDW、LKS关键技术-环境感知技术雷达机器视觉车辆状态传感器白天夜间清华清华47自主式-基于车载的驾驶辅助系统FCW、ACC、LDW、LKS关键技术-制动执行装置电子真空助力器(EVB, Electronic Vacuum Booster)清华清华48自主式-基于车载的驾驶辅助系统FCW、ACC、LDW清华清华49协调式-基于车路通讯的驾驶辅助系统弯道辅助智能车速控制交叉路口事故防止清华清华50协调式-基于车路通讯的驾驶辅助系统基于交通信号灯的交叉路口安全辅助系统p 违章报警功能-通过对驾驶员的提示、报警和对车辆制动的自动控制,防止因违反交通控制信号而引起的交通事故;同时
22、提醒驾驶员注意即将变化的交通信号,防止因信号突然变化引起的急减速。p通行辅助功能-通过预知交通信号的变化时间,向驾驶员提供推荐车速,减少在交叉路口的不必要停车。清华清华51协调式-基于车路通讯的驾驶辅助系统短程数字电台发射机交通信号灯信号机带无线通讯装置的交通信号灯清华清华52清华清华协调式-基于车路通讯的驾驶辅助系统交叉路口红路灯辅助53 智能汽车与智能交通系统智能汽车与智能交通系统 智能汽车的现状智能汽车的现状 下一代智能汽车下一代智能汽车 研究背景研究背景 美国:未来车世纪美国:未来车世纪 中国:智能环境友好型汽车中国:智能环境友好型汽车智能汽车的现在与未来智能汽车的现在与未来我国每年交
23、通事故造成的死亡人数逾10万;汽车带来的交通拥堵造成巨大的直接与间接经济损失;汽车舒适性差导致疲劳驾驶问题时有发生。交通拥堵持续加剧交通拥堵持续加剧交通安全形势严峻交通安全形势严峻有效提高汽车行驶有效提高汽车行驶安全安全和和舒适舒适性性 研究背景研究背景-未来汽车发展面临的挑战未来汽车发展面临的挑战疲劳驾车危害严重疲劳驾车危害严重交通行交通行业业65%电力工业电力工业4%居民与商业居民与商业7%工业工业24%2COParticulatesVOCsxNOCO77%49%40%24%31% 汽车尾气排放约占温室气体排放的30 %, 占城市空气污染的70%。汽车消耗我国汽油产量的87%,柴油产量的5
24、1%,全社会燃油消耗总量的30;解决汽车解决汽车节能节能和和环保环保的瓶颈问题的瓶颈问题 研究背景研究背景-未来汽车发展面临的挑战未来汽车发展面临的挑战未来未来汽车汽车发展受到交通安全、发展受到交通安全、节能节能与环与环保保等社会要等社会要求的求的严格严格制约制约;探索和掌握探索和掌握下一代汽车系统新技术下一代汽车系统新技术,已引起各国的,已引起各国的极大重视。极大重视。 研究背景研究背景-未来汽车发展面临的挑战未来汽车发展面临的挑战具有具有ACCACC的混合动力电动车的混合动力电动车Lexus LS600Prius 2011途锐混合动力车(2011)研究背景研究背景- -日本、德国(日本、德
25、国(20072007)GM的的EN-V电动网联概念车电动网联概念车研究背景研究背景- -美国(美国(20092009)59 智能汽车与智能交通系统智能汽车与智能交通系统 智能汽车的现状智能汽车的现状 下一代智能汽车下一代智能汽车 研究背景研究背景 美国:未来车世纪美国:未来车世纪 中国:智能环境友好型汽车中国:智能环境友好型汽车智能汽车的现在与未来智能汽车的现在与未来未来车世纪未来车世纪改变汽车改变汽车DNADNA旧的旧的DNA新的新的DNA机械驱动机械驱动电力驱动电力驱动内燃机启动内燃机启动电动机启动电动机启动汽油能源汽油能源电力和氢能源电力和氢能源机械控制机械控制电子控制电子控制独立运行独
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