自動駕駛系統

自動駕駛系統系統採用先進的通信、計算機、網路和控制技術，對列車實現實時、連續控制。採用現代通信手段，直接面對列車，可實現車地間的雙向數據通信，傳輸速率快，信息量大，後續追蹤列車和控制中心可以及時獲知前行列車的確切位置，使得運行管理更加靈活，控制更為有效，更加適應列車自動駕駛的需求。

基本介紹

• 中文名：自動駕駛系統
• 外文名：Automatic Operation
• 分類：計算機 自動化
• 功能：駕駛員執行的工作完全自動化
• 重要組成：車地信息傳輸通道
•  目標：精確、安全、可靠

簡介

自動駕駛系統是指列車駕駛員執行的工作完全自動化的、高度集中控制的列車運行系統。自動駕駛系統具備列車自動喚醒啟動和休眠、自動出入停車場、自動清洗、自動行駛、自動停車、自動開關車門、故障自動恢復等功能，並具有常規運行、降級運行、運行中斷等多種運行模式。實現全自動運營可以節省能源，最佳化系統能耗和速度的合理匹配。

自動駕駛系統要求建設的城市軌道交通在互聯互通、安全、快捷、舒適性方面具有很高的水平．20世紀90年代以來，隨著通信、控制和網路技術的發展，可以在地車之間實現大容量、雙向的信息傳輸，為高密度、大運量的捷運系統成為真正意義上的自動駕駛系統提供了可能。

功能

自動駕駛系統的主要功能是地車的雙向信息傳輸和運營組織的綜合與應急處理。車地信息傳輸通道是列車運行自動控制系統的重要組成部分，自動控制系統的車載設備完全靠從地面控制中心接受的行車控制命令進行行車，實時監督列車的實際速度和地面允許的速度指令，當列車速度超過地面行車限速，車載設備將實施制動，保證列車的運行安全。

自動駕駛系統實現列車的自動啟動及自動運行、車站定點停車、全自動駕駛自動折返、自動出入車輛段等功能，同時對列車上乘客狀況、車廂狀態、設備狀態進行監視和檢測，對列車各系統進行自動診斷，將列車設備狀況及故障報警信息傳送到控制中心，對各種故障和意外情況分門別類，做出處置預案。

通信控制選擇

在城市軌道交通領域，列車自動控制系統的車地通信信道主要採用點式和連續式兩種通信方式來實現列車與軌旁設備間的信息傳輸。地到車的信息主要是列車自動防護信息，車到地的信息主要是列車動態信息(包括列車位置、速度、駕駛模式、停車保證等)和車載信號設備及列車車輛相關狀態信息等。

為了實現精確、安全、可靠的控車目標，要求車地通信通道具有高可靠性、安全性和兼容性．車地信息傳輸系統一般採用基於通信的多服務冗餘數據傳輸系統，實現地車的雙向信息傳輸．目前，主要的實現車地信息傳輸的方式有：感應環線，漏泄波導、漏纜，無線傳輸等。

關鍵技術

自動駕駛系統是一個匯集眾多高新技術的綜合系統，作為關鍵環節的環境信息獲取和智慧型決策控制依賴於感測器技術、圖像識別技術、電子與計算機技術與控制技術等一系列高新技術的創新和突破。無人駕駛汽車要想取得長足的發展，有賴於多方面技術的突破和創新。

自動駕駛系統相關的關鍵技術，包括環境感知、邏輯推理和決策、運動控制、處理器性能等。隨著機器視覺（如3D攝像頭技術）、模式識別軟體（如光學字元識別程式）和光達系統（已結合全球定位技術和空間數據）的進步，車載計算機可以通過將機器視覺、感應器數據和空間數據相結合來控制汽車的行駛。可以說，技術的進步為各家汽車廠商“自動駕駛”的發展奠定了基石。另一方面，普及還存在一些關鍵技術問題需要解決，包括車輛間的通信協定規範，有人無人駕駛車輛共享車道的問題，通用的軟體開發平台建立、多種感測器之間信息融合以及視覺算法對環境的適應性問題等。

發展現狀

國外

在自動駕駛汽車研究方面，非汽車廠商表現搶眼，以谷歌自動駕駛汽車為例，在 2010年，谷歌公司在官方部落格中宣布，正在開發自動駕駛系統，到目前為止，谷歌已經申請和獲得了多項相關專利，其無人駕駛汽車於 2012 年獲得牌照上路，總駕駛里程已經超過了 48.3 萬千米，並且幾乎零事故發生率。谷歌自動駕駛汽車外部裝置的核心是位於車頂的 64 束雷射測距儀，能夠提供 200 英尺以內精細的 3D 地圖數據，無人駕駛車會把雷射測到的數據和高解析度的地圖相結合，做出不同類型的數據模型以便在自動駕駛過程中躲避障礙物和遵循交通法規。安裝在前擋風玻璃上的攝像頭用於發現障礙物，識別街道標識和交通信號燈。GPS 模組、慣性測量單元以及車輪角度編碼器用於監測汽車的位置並保證車輛行駛路線。汽車前後保險槓內安裝有 4個雷達感測器（前方 3 個，後方 1 個），用於測量汽車與前（和前置攝像頭一同配合測量） 後左右各個物體間的距離。在行進過程中，用導航系統輸入路線，當汽車進入未知區域或者需要更新地圖時，汽車會以無線方式與谷歌數據中心通信，並使用感應器不斷收集地圖數據，同時也儲存於中央系統，汽車行駛得越多，智慧型化水平就越高。

奧迪自動駕駛系統使用兩個雷達探頭、八個超音波探頭和一個廣視角攝像機，可以在設定的時間內，按照導航系統提供的信息，在最高 60km/h 的速度以下自主轉向、加速和剎車，實現完全的自主駕駛。搭載奧迪自動駕駛系統的車型可以在交通擁擠的城市中起停自如，轉向操作也十分靈活。在高速行駛中，能夠及時根據前方車距來調整自己的速度。當前方出現險情時，奧迪自動駕駛車型能夠及時剎車。

德國漢堡IBEO公司早在2007年開發了無人駕駛汽車。行駛過程中，車內安裝的全球定位儀將隨時獲取汽車所在準確方位。隱藏在前燈和尾燈附近的雷射雷達隨時“觀察”汽車周圍 200 碼（約 183米）內的道路狀況，並通過全球定位儀路面導航系統構建三維道路模型。它能識別各種交通標識，保證汽車在遵守交通規則的前提下安全行駛，安裝在汽車後備箱內的計算機將匯總、分析兩組數據，並根據結果向汽車傳達相應的行駛命令。

國內

國內從上世紀 80 年代開始著手自動駕駛系統的研製開發，雖與國外相比還有一些距離，但目前也取得了階段性成果。國內國防科技大學、北京理工大學、清華大學、同濟大學、上海交通大學、吉林大學等都有過無人駕駛汽車的研究項目。國防科技大學和中國一汽聯合研發的紅旗無人駕駛轎車高速公路試驗成功。同濟大學汽車學院建立了無人駕駛車研究平台，實現環境感知，全局路徑規劃，局部路徑規劃及底盤控制等功能的集成，從而使自動駕駛車具備自主 “思考 - 行動” 的能力，使無人駕駛車能完成融入交通流、避障、自適應巡航、緊急停車（行人橫穿馬路等工況）、車道保持等無人駕駛功能。另一方面，為了促進自動駕駛系統技術創新，中國“未來挑戰”無人駕駛車比賽受到更多的重視，對車的性能要求不斷提高，包括更為實際的模擬環境，和更加複雜的控制要求。