智能無人車在高速交警巡邏中的應用

韓沅達

摘 要：智能汽車能夠大大提高交通系統的效率和安全性，將是未來汽車發展的主流。本文介紹了智能汽車提出的背景，研究的目的和意義，國內外智能汽車汽車的發展現狀和發展方向，無人駕駛汽車的關鍵技術，以及無人駕駛汽車的應用前景。

關鍵詞：智能汽車；自動駕駛；高速；交警巡邏

無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可以稱之為輪式移動機器人，主要依靠車內以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛。它一般是利用車載傳感器來感知車輛周圍環境，并根據感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。本文主要將無人駕駛汽車應用于高速交警巡邏中，避免高速一線民警在霧霾、雨雪等環境下高速預警發生的危險。

1.高速交警無人車開發

1.1高速交警無人車概述

本文主要設計并制造一款具備基本無人駕駛功能的巡邏車輛，此車的實施對象是高速交警，實施區域是全國，預期達到的目標是前期主要通過遠程遙控配合輔助駕駛系統，操作車輛在高速應急車道行駛，以解決霧霾天高速堵車后，一線民警對后方車輛預警存在危險的問題，該車更具備全自主無人駕駛、無人機中繼等高級功能。

1.2高速交警無人車背景介紹

近幾年冬季由于空氣污染等因素，造成霧霾頻繁光顧我國北方地區。在霧霾嚴重時由于交通事故或交通管制等原因，高速公路壓車情況時有發生。在高速壓車時由于能見度低等原因造成后方來車極易與前方滯留車輛發生追尾等事故，故每當霧霾天來臨高速壓車時，交警部門均會派一線民警趕赴壓車隊列尾部進行預警，提醒后方車輛減速慢行。

由于霧霾天能見度低、后方車速過快、道路結冰等情況，后方來車有可能無法看清民警，有一定幾率會撞到執勤民警或警車。為了保障一線民警安全，所以該項目要設計一輛應用于高速交警巡邏、預警的無人車。

另一種情況就是非霧霾天，高速公路上如果出現交通事故，民警駕駛車輛無法第一時間趕赴現場進行勘察與指揮。雖然現在的無人機技術可以在一定距離內遙控前往現場進行遠程視頻勘察與喊話，但是由于無人機續航、遙控距離、只能單向視頻與語音傳輸等問題，在一定特殊情況下，依然無法通過無人機良好的進行現場勘察與指揮。

1.3高速交警無人車制作

高速交警無人車通過設計一款具備一定等級無人駕駛的無人車，代替民警在霧霾天前往高速公路堵車隊尾進行預警。

該無人車具備以下功能及參數：車身尺寸：約寬1米、長2米、高1.8米，符合高速應急車道行駛需求；續航：大于等于30KM，既具備15KM工作半徑；操作距離：4G網絡信號覆蓋區域全遙控；通訊模式：1.5-2KM范圍內通過2.4G通訊，2KM以上范圍通過4G網絡；預警功能：大尺寸LED燈板、警燈、警報、大功率揚聲器；雙向或單向視頻傳輸；雙向語音傳輸；預警文字（LED展示）或語音下發（揚聲器廣播）；基于高速護欄、標線、GPS數據以及視覺是別的車道保持功能；三級駕駛操作：目視范圍內的全人工遙控，即前后左右皆可通過遙控操作，并輔助顯示車道保持雷達信號；目視范圍外半人工遙控，即人工控制車輛前后移動，左右移動使用智能車道保持系統，以防止偏離應急車道；目視范圍外全自主行駛，即支持地圖打點，車輛自主行駛至指定位置執行工作，前后左右皆有車輛智能系統自動執行；以上三種模式在運行過程中均可由人工強制切換。后期設計具備無人機中繼中繼功能，在車輛無法抵達執行地點時，可以啟用該功能放出車載無人機，繼續前往指定地點執行工作。

1.4高速交警無人車風險分析

高速交警無人車風險主要出現在車輛安全性及市場競爭方面。由于該車輛為警用裝備，并且在高速應急車到行駛，一旦出現因無人車造成的交通事故或負面新聞，將有可能影響到該項目的推廣。關于該風險可以采取再前期設計研發過程中將行駛安全放在第一優先級，后續在聯合保險公司對該車輛進行承保。

2無人駕駛汽車的關鍵技術

無人駕駛汽車開發的關鍵技術主要有兩個方面：車輛定位和車輛控制技術。這兩方面相輔相成共同構成無人駕駛汽車的基礎。

車輛定位技術是無人駕駛汽車行駛的基礎。目前常用的技術包括磁導航和視覺導航等。其中，磁導航是目前最成熟可靠的方案，現大多數均采用這種導航技術。例如，荷蘭阿姆斯特丹國際機場和鹿特丹的ParkShuttle系統，上海交通大學的CyberC3系統等。磁導航最大的優點是不受天氣等自然條件的影響，即使風沙或大雪埋沒路面也一樣有效，而且便于維護。另外，通過變換磁極朝向進行編碼，可以向車輛傳輸道路特性信息，諸如位置、方向、曲率半徑、下一個道路出口位置等信息。但是，磁導航方法往往需要在道路上埋設一定的導航設備（如磁釘或電線），系統實施過程比較繁瑣，且不易維護，變更運營線路需重新埋設導航設備。視覺導航就不存在這個問題。視覺導航的優點是車載計算機可以在試驗樣車偏離目標車道前，事先知道并預防其發生，同時當在高速公路使用時，不需要對現有的道路結構做變化，并且在混合交通中，也可使用；其缺點為，當風沙、大霧等自然因素致使能見度過低或路面上的白色標線不清晰時，導航系統會失效。但由于視覺導航對基礎設施的要求很低，被公認為是最有前景的定位方法。

車輛控制技術是無人駕駛汽車的核心，主要包括速度控制和方向控制等幾個部分。無人駕駛其實就是用電子技術控制汽車進行的仿人駕駛。通過對駕駛員的駕駛行為進行分析可知，車輛的控制是一個典型的預瞄控制行為，駕駛員找到當前道路環境下的預瞄點，根據預瞄點控制車輛的行為。目前最常用的方法是經典的智能PID算法，例如模糊PID、神經網絡PID等。

除以上兩個方面，無人駕駛汽車作為智能交通系統的一部分，還需要一些其它相關技術的支持，如車輛調度系統、通訊系統和人機交互系統等，最終得以實現整個交通系統的高效、安全。

3智能無人車在高速交警巡邏中的應用

這類系統將使用在環境限定為具有良好標志的結構化高速公路上，主要完成道路標志線跟蹤、車輛識別等功能。這些研究把精力集中在簡單結構化環境下的高速自動駕駛上，其目標是實現進入高速公路之后的全自動駕駛。盡管這樣的應用定位有一定的局限性，但它的確解決了現代社會中最為常見、危險、也是最為枯燥的駕駛環節的駕駛任務。無人駕駛汽車研究走在前列的國家，一直都很重視其在軍事和其他一些特殊條件下的應用。但其關鍵技術和基于高速公路的車輛是一致的，只是在性能要求上的側重點不一樣。例如，車輛的可靠性、對惡劣環境的適應性是在特殊環境下考慮的首要問題，也是在未來推廣應用要重點解決的問題。

參考文獻：

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