智能交通與汽車系統(tǒng)概述

本世紀(jì)六七十年代，汽車數(shù)量急劇增加導(dǎo)致已有的道路遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，交通狀況日益惡化。八十年代之后，人們希望利用計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)把車輛、道路、使用者緊密結(jié)合起來，來提高道路交通的安全性和效率；從而出現(xiàn)了智能交通系統(tǒng)及智能汽車。

第一頁，共四十三頁。智能交通系統(tǒng)(ITS)主要由以下六個具有相互聯(lián)系的子系統(tǒng)組成，即：先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)；先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)；先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)；先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)；先進(jìn)的商用車輛運(yùn)營系統(tǒng)；先進(jìn)的鄉(xiāng)村運(yùn)輸系統(tǒng)。第二頁，共四十三頁。車輛：先進(jìn)的車輛系統(tǒng)，包括導(dǎo)航系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、安全氣囊、視覺增強(qiáng)、自動巡航和自動避撞系統(tǒng)等。

交通參與者：駕駛員及行人輔助系統(tǒng)。

道路：先進(jìn)的交通系統(tǒng)及道路管理系統(tǒng)，包括導(dǎo)航系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、

交通支援系統(tǒng)。

第三頁，共四十三頁。道路——交通信息系統(tǒng)：

第四頁，共四十三頁。第五頁，共四十三頁。將經(jīng)由路線的堵塞信息、所需時間、交通管制信息、停車場的滿空信息等通過導(dǎo)航系統(tǒng)提供給駕駛員，來輔助駕駛汽車。導(dǎo)航系統(tǒng)

第六頁，共四十三頁。幫助公共交通利用者選擇最佳的出行、換車方式及出發(fā)時間，同時使各交通部門實現(xiàn)最佳的利用分配。通過實時收集公共交通部門的運(yùn)營狀況、實施必要的優(yōu)先通行措施、將收集到的信息作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供給公共交通運(yùn)營部門，輔助公共交通部門進(jìn)行運(yùn)營管理。第七頁，共四十三頁。中心通過車輛及道路的各種傳感器掌握道路、周圍車輛的狀況等駕駛環(huán)境信息，通過車載機(jī)、道路信息提供裝置等，實時地提供給駕駛員，并進(jìn)行危險警告。

第八頁，共四十三頁。例如：使用道路引導(dǎo)設(shè)備幫助老弱病殘以保證其安全。車輛上設(shè)置相應(yīng)設(shè)備，可通過檢測出車輛前方的行人，警告駕駛員或采取自動剎車，以防止行人交通事故。第九頁，共四十三頁。當(dāng)駕駛員需要應(yīng)急服務(wù)（如感覺不適、發(fā)生交通事故），啟用車載設(shè)備呼叫救援中心，為駕駛?cè)藛T提供救援服務(wù)。第十頁，共四十三頁。第一節(jié)：現(xiàn)代汽車智能新技術(shù)隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，形形色色的智能技術(shù)在汽車上得到廣泛應(yīng)用，充分體現(xiàn)出其安全、舒適、方便、快捷的優(yōu)越性能。第十一頁，共四十三頁。1.汽車智能避撞系統(tǒng)汽車避撞技術(shù)首先解決的問題是汽車之間安全距離。汽車與汽車之間超過了這個安全距離。就應(yīng)該能自動報警，并采取制動措施。測定汽車之間安全距離的方法有超聲波測距、微波雷達(dá)測距、激光測距等。第十二頁，共四十三頁。①超聲波測距超聲波發(fā)生器不斷地發(fā)射出40kHz的超聲波，當(dāng)遇到障礙物后反射回反射波，超聲波接收器接收到發(fā)射波信號，并將其轉(zhuǎn)換成電信號。第十三頁，共四十三頁。②微波雷達(dá)測距

就是利用目標(biāo)對電磁波反射來的三維信息發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定其位置。第十四頁，共四十三頁。③激光測距工作原理與微波雷達(dá)測距相似，具體的測距方式有連續(xù)波和脈沖波兩種。超聲波汽車倒車避撞報警器是利用超聲波回聲測距的原理，測量車后一定距離內(nèi)的物體，這種新型避撞報警器可以及時顯示車后障礙物的距離和方位，顯示范圍為0.5—9.9m，當(dāng)距離大于2m時顯示車后障礙物的方位；當(dāng)距離小于2m時，除了顯示其方位外，還可按照3段距離分別給出3種報警信號，以警示司機(jī)3種不同程度的緊急狀態(tài)，使司機(jī)據(jù)此做出相應(yīng)措施，防止事故的發(fā)生。第十五頁，共四十三頁。主要功能為測速測距，對前方100m內(nèi)危險目標(biāo)提供聲光報警；自動巡航；緊急情況下自動剎車。裝有避撞雷達(dá)的汽車上了高速公路以后，駕駛員就可以啟動車上的避撞雷達(dá)。雷達(dá)選定好跟隨的汽車以后，被跟隨的汽車就成了后面汽車的“目標(biāo)車”，無論是加速、減退，還是停車、啟動，后面的汽車都能在瞬間之內(nèi)予以模仿。若前車在行駛一段時間之后，不再適合于自己的“目標(biāo)車”，駕駛員可以重新選擇另一輛“目標(biāo)車”。(1)汽車避撞雷達(dá)第十六頁，共四十三頁。在跟車距離小于安全距離或前有轉(zhuǎn)彎等緊急情況時，避撞系統(tǒng)會向駕駛員發(fā)出警報，提醒注意并采取減速或制動措施，可有效的預(yù)防碰撞事故的發(fā)生，對降低交通事故發(fā)生率和確保道路行車安全有著非常重要的意義。

第十七頁，共四十三頁。(2)汽車智能“黑匣子”

汽車智能“黑匣子”能客觀地記錄機(jī)動車輛發(fā)生車禍前司機(jī)的操作過程，有效地提供駕駛員在事故發(fā)生前作出的種種反應(yīng)。據(jù)稱，交通事故處理部門安裝這種系統(tǒng)后，可隨時對穿行在各條公路上的所有汽車進(jìn)行實時監(jiān)控，一旦發(fā)小車禍，離事故發(fā)生地點最近的交通事故處理中心可以在幾秒鐘之內(nèi)獲取撞車的行駛速度、車內(nèi)乘客傷亡情況等信息。由于這一技術(shù)的工作原理與飛機(jī)上的黑匣子類似，所以又稱其為“黑匣子”。車禍發(fā)生后，該黑匣子會自動引開，利用傳感器記錄下汽車的行駛速度以及出車禍時汽車的撞擊位置，然后將這些信息傳給中央通信系統(tǒng)。黑匣子內(nèi)嵌有全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理與傳輸功能。第十八頁，共四十三頁。

(3)電子控制安全氣囊系統(tǒng)安全氣囊也稱輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)。它是一種當(dāng)汽車遇到?jīng)_撞而急劇減速時能很快膨脹的緩沖墊，可以保護(hù)車內(nèi)乘員不致撞到車廂內(nèi)部，是一種被動安全裝置，具有不受約束、使用方便和美觀等優(yōu)點。近年來隨著世界汽車市場的競爭愈演愈烈，以及安全氣囊制造成本的降低，以往只在高檔轎車作為選裝件的安全氣囊，現(xiàn)已逐步發(fā)展到第十九頁，共四十三頁。為最大限度地減少偶然觸發(fā)充氣的可能性，可同時共用兩種機(jī)構(gòu)，只有當(dāng)兩種機(jī)構(gòu)的傳感器都探知到1個沖擊時，氣囊才觸發(fā)而充氣膨脹。8.1.2安全氣囊系統(tǒng)的基本組成安全氣囊系統(tǒng)主要由傳感器、氣囊組件、氣體發(fā)生器、電控裝置(ECU)等組成,如圖8.1所示。8.1.3安全氣囊系統(tǒng)工作原理當(dāng)汽車遭受前方一定角度范圍內(nèi)的碰撞時，安裝在汽車前部和SRSECU內(nèi)部的碰撞傳感器都會檢測到汽車突然減速的信號，并將信號輸入SRSECU，以便判斷是否發(fā)生碰撞。第二十頁，共四十三頁。當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定值時，SRSECU發(fā)出控制指令將氣囊組件中的點火器(電雷管)電路接通，電雷管引爆使點火劑(引藥)受熱爆炸(即電熱處通電發(fā)熱引爆炸藥)。點火劑引爆時，迅速產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑(疊氮化鈉固體藥片)受熱分解并釋放出大量氮氣充入氣囊，氣囊便沖開氣囊組件上的裝飾蓋板鼓向駕駛員和乘員；第二十一頁，共四十三頁。智能汽車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

除在駕駛員及副駕駛員位置的前后及外側(cè)安裝有安全氣囊外，在車輛前部還裝有保護(hù)行人，減小行人事故傷害的安全氣囊。

車內(nèi)安全氣囊的安裝車外安全氣囊的安裝第二十二頁，共四十三頁。車道偏離警視系統(tǒng)

視頻：車載智能系統(tǒng)主動安全裝置車道偏離警示系統(tǒng)汽車黑匣子.flv第二十三頁，共四十三頁。碰撞無法避免時智能產(chǎn)品

視頻：碰撞無法避免時智能交通新產(chǎn)第二十四頁，共四十三頁。智能汽車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在夜間、惡劣天氣情況、車輛轉(zhuǎn)彎、進(jìn)入或離開交叉口以及倒車等特殊情況下，僅靠駕駛員的視力是無法保證安全的，因此，車輛配備有視覺增強(qiáng)功能，確保車輛及其他交通參與者的安全。

轉(zhuǎn)彎視覺增強(qiáng)盲區(qū)視覺增強(qiáng)第二十五頁，共四十三頁。智能汽車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

交叉口視覺增強(qiáng)倒車視覺增強(qiáng)第二十六頁，共四十三頁。智能汽車的夜視系統(tǒng)

視頻：1.BMW夜視系統(tǒng).flv2.寶馬7系-夜視系統(tǒng).flv第二十七頁，共四十三頁。新型智能泊車系統(tǒng)

視頻：新型智能泊車系統(tǒng)（自動尋找車位停車并有記憶功能）.flv第二十八頁，共四十三頁。車輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)是駕駛員信息支持系統(tǒng)的核心設(shè)備。其主要功能包括查詢、尋路、導(dǎo)航、行車信息服務(wù)及提供車載娛樂功能。

查詢：利用車載電子地圖，根據(jù)用戶提供的信息（如車輛位置、地名、建筑物名、電話號碼等）查詢其在地圖上的相關(guān)位置；

第二十九頁，共四十三頁。車載導(dǎo)航系統(tǒng)功能尋路：根據(jù)出發(fā)地、目的地或中間地點位置，以及接收到的實時交通信息從復(fù)雜道路網(wǎng)中找到一條距離最短或時間最少的行車路線；導(dǎo)航：根據(jù)制定的行車路線，利用屏幕顯示、聲音提示等方式為駕駛員提供適時引導(dǎo)使其方便又快捷地到達(dá)目的地；行車信息服務(wù)：在行車過程中,可以實時報告當(dāng)前位置、到達(dá)目的地的預(yù)期時間，有些系統(tǒng)還提供車載internet服務(wù)等；車載娛樂：利用導(dǎo)航系統(tǒng)中的多媒體設(shè)施，播放CD、VCD等。

第三十頁，共四十三頁。自主式系統(tǒng)

一般在車輛上裝有GPS接收機(jī)和電子地圖，利用車載設(shè)備就可以在車載地圖上確定車輛位置。車輛也以無線通訊方式獲取交通信息、下載地圖等。中心式系統(tǒng)

一般許多車輛具有統(tǒng)一的控制中心。中心具備確定每一車輛位置并向車輛提供引導(dǎo)、查詢的功能。主要用于專用車隊（如警用、消防、公交等）系統(tǒng)。

第三十一頁，共四十三頁。根據(jù)車載導(dǎo)航系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)可分成定位部分、數(shù)字地圖部分、人機(jī)接口、無線通訊及系統(tǒng)軟件（提供尋路、導(dǎo)航等實用功能）等五個部分。

第三十二頁，共四十三頁。車輛的定位第三十三頁，共四十三頁。電子地圖功能為：

系統(tǒng)用電子地圖中的地理信息要素進(jìn)行尋路；

將GPS等傳感器接收的信息與數(shù)字地圖進(jìn)行匹配，直觀顯示當(dāng)前位置；

根據(jù)尋路結(jié)果及GPS等傳感器接收的信息，提供實時的導(dǎo)航功能；

利用地圖中的地理信息實時供駕駛員查詢，如車輛當(dāng)前位置到終點的距離以及路標(biāo)、旅館、停車場

位置等。電子地圖可以表示出道路的形狀及道路名、交叉口等地理信息。實用的導(dǎo)航系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)完善的電子地圖。第三十四頁，共四十三頁。1.汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng).flv2.城際通智能交通.flv第三十五頁，共四十三頁。車載導(dǎo)航系統(tǒng)的人機(jī)接口

人機(jī)接口提供了駕駛員操縱導(dǎo)航器的接口按鍵，并以屏幕顯示、聲音播放等多媒體手段為駕駛員提供導(dǎo)航。視頻：1.車友在線智能交通解決方案—一鍵導(dǎo)航.flv2.車友在線智能交通解決方案—道路救援.flv第三十六頁，共四十三頁。車載導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件部分包括GPS天線、接收機(jī)、陀螺儀等傳感器、導(dǎo)航用計算機(jī)、CD-ROM光盤驅(qū)動器、可視顯示器及揚(yáng)聲器等。

車載導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件及其布置第三十七頁，共四十三頁。智能交通應(yīng)用實例

視頻：

3.廣州“智能交通”為亞運(yùn)車輛“導(dǎo)航”第三十八頁，共四十三頁。智能停車場引導(dǎo)系統(tǒng)

視頻：智能交通系統(tǒng)三維3d動畫演示.flv第三十九頁，共四十三頁。未來智能交通系統(tǒng)

視頻：4.歐洲智能交通系統(tǒng)讓汽車會交流.flv第四十頁，共四十三頁。思考題：1.簡述車載導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括哪些硬件及它們的功能，其中的軟件系統(tǒng)具有哪些功能？

2.車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的地圖具有哪些特點？

第四十一頁，共四十三頁。3.智能交通系統(tǒng)由幾大部分構(gòu)成，各部分具有哪些主要功能。

4.交通信息是如何收集以及如何傳到交通環(huán)境中的車輛？

5.智能汽車系統(tǒng)包括哪些子系統(tǒng)？

第四十二頁，共四十三頁。內(nèi)容總結(jié)本世紀(jì)六七十年代，汽車數(shù)量急劇增加導(dǎo)致已有的道路遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，交通狀況日益惡化。幫助公共交通利用者選擇最佳的出行、