微机自动控制技术对无人驾驶汽车的重要性

2020-06-12 725 上传者：管理员

摘要：无人驾驶汽车是目前汽车行业的发展趋势,主要利用计算机数据的自动控制技术、传感器感知车辆周围环境,通过处理分析获得的道路情况、车辆位置和障碍物信息,以实现对车辆的转向和速度的自动控制。文章主要围绕无人驾驶汽车的微机自动控制技术展开研究。

关键词：
传感器
无人驾驶汽车
汽车技术
自动控制技术
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随着科学技术飞速进步,人们对汽车的舒适性、安全性以及智能性要求越来越高,自动化、智能化、网络化、数字化也就成了无人驾驶汽车的发展趋势。无人驾驶汽车从根本上将传统的“人—车—路”闭环控制方式改变为“车—路—传感器—计算机”闭环控制方式,在新的闭环控制中,计算机通过处理即时数据与预设数据作对比,送出合适的控制命令。由于计算机可以避免“人为错误”,所以新的闭环控制方式更为可靠。5G时代的到来使自动控制的无人驾驶成为可能,相关的微机自动控制技术也随之兴起。无人驾驶汽车的出现,在一定程度上改善了交通运输的效率,提高了行车的安全性。这项技术的应用对汽车实现无人驾驶有重要意义。

1、无人驾驶汽车概述

1.1 无人驾驶汽车背景

从20世纪70年代开始,美国开始进行无人驾驶汽车的研究,并在可行性和实用化方面都取得了突破性的进展。中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究,国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年,首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功[1]。

1.2 无人驾驶汽车前景

现代无人驾驶汽车发展主要是向着极端制造、综合集成以及信息化。现代无人驾驶汽车还在刚刚兴起阶段,随着国家相关支持政策的发布,无人驾驶汽车行业快速发展,相关数据显示,近几年无人驾驶投融资市场形势大好。

1.3 无人驾驶汽车技术原理

无人驾驶汽车技术包括雷达、激光雷达、计算机视觉、GPS、摄像头、操作系统、决策系统、高精地图、实时定位、机械控制、能耗散热管理等。通过传感器感知路面状况和汽车周边情况,然后将收集到的传感器电信号传输到计算机CPU,再由CPU对即时情况做判断,发出指令,操控机械装置,最后由机械装置操控车辆的行驶。

2、无人驾驶汽车中的微机自动控制技术

2.1 自动控制技术原理

自动控制指在无人直接参与的情况下,利用控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰(扰动)的影响而偏离正常状态时,能被自动地调节从而回到工艺所要求的数值范围内。自动控制分为开环和闭环,在无人驾驶汽车中使用的是闭环控制。闭环控制是(负)反馈控制,传感器检测被控对象的状态信息(输出量),并将其转变成物理(电)信号传给控制装置。控制装置通过对比被控对象当前状态(输出量)与希望状态(给定量)的偏差,产生一个控制信号,通过执行机构驱动被控对象运动,使其运动状态接近希望状态[2]。

2.2 自动控制技术在无人驾驶汽车上的应用

2.2.1 自适应巡航控制系统

自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统。在车辆行驶过程中,车上的雷达、摄像头以及其他传感器能探测与其他车辆的间距。如果间距过小,这个系统就会让车轮适当制动,并降低发动机输出功率,以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。

2.2.2 自动控制停车技术系统

汽车利用此项技术可以实时检测到已停好的车辆、停车位的大小以及与路边的距离,然后将车子驶入停车位。不同的自动泊车系统采用不同的方法来检测汽车周围的物体。

2.2.3 自动刹车技术系统

带全力自动刹车的行人和自行车探测系统由一个嵌入格栅的雷达、一个安装在车内后视镜前端的摄像头以及一个中央控制单元组成。雷达的功能是探测汽车前方的物体和距离,而摄像头则探测物体的类型。双重模式雷达使视野更加宽广,高清摄像头能探测到行人和自行车的运动轨迹。中央控制单元则连续不断地监控和分析交通状况,因此能更早探测到行人和骑自行车的人[3,4]。

2.2.4 车道自动偏移技术系统

如果行驶时偏离了车道,而驾驶者未及时作出反应,系统会根据偏移程度自动修正,同时向驾驶者发出提醒信号。在干预转向过程中,如果车辆已经驶离行车道并且车速降到60km/h以下,车道偏移警示系统便通过方向盘的震动提醒司机。有了车道偏移警示系统,只要不遇到很大的弯道,方向盘会自动修正方向,不需要驾驶者来频繁的操作方向盘。

2.2.5 线控技术系统

线控技术利用传感器将驾驶者输入信号传递到中央处理器、通过中央处理器的控制逻辑发送信号给相应的执行机构完成驾驶者的相关操作。这样可取代传统的机械结构,实现对汽车各种运动的电子线控。

3、结束语

无人驾驶汽车的微机自动控制技术目前已经有了一定的应用,但是距离全面普及需要一段时间的技术成长积累,同时还需要相关法律政策的积极推动。

参考文献：

[1]雷霖.微机自动检测与系统设计[M].北京:电子工业出版社,2003.

[2]李文海.数字通信原理[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[3]于霞.轴承内外圈自动检测与分选控制系统的研究[D].兰州:兰州理工大学,2005.

[4]来献达.蓄电池组微机在线自动检测系统设计[J].船电技术,1994 (5):33-34.

周雪莲,李安欣,江晓,何禹香.无人驾驶汽车的微机自动控制技术研究[J].南方农机,2020,51(06):114.