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第22章 体验清华智能车

车,我们都坐过,不论是火车,汽车还是轿车在行驶的时候,一定要有司机才可以。如果现在告诉你有这样一种车它是不需要人驾驶,你会不会感到很吃惊呢?不要以为只是在跟你开玩笑,还真的有这样的车,那就是清华智能车。想不想了解一下这种车有什么特别之处吗?

坐在一辆无人操纵方向盘的汽车里在马路上疾驰,最高时速高达每小时150公里。怎么样?听起来是不是有点像电影里的场景?注意这并不是在拍电影,是现实中真实存在的事情。

这辆代号为“THMR-ⅴ”的智能车是由清华大学智能技术与系统国家重点实验室“移动机器人(THMR)课题组”研制的。这辆车单从外表上看,它是一辆普通的三星SXZ6510七座厢式车,可是当你仔细看的时候就会发现车顶上树立着的摄像头和多个天线。打开车门,车厢中央一排的座位已经拆除,取而代之的是码得满满的计算机设备,后备箱里还“突突”地工作着一台小型发电机。这个课题组的负责人何克忠教授说,清华智能车THMR-V是用三星SXZ6510七座厢式车改装的。配置了规划计算机、监控计算机、视觉计算机和多台测控计算机,它们是按照分层递阶的结构,分为智能级(规划计算机),协调级(监控计算机)和执行级(视觉计算机和多台测控计算机)。各台计算机之间通过10MHz ETHERNET实现数据通信。THMR-V还配备了磁罗盘——光码盘、DGPS互补定位系统,二维扫描激光雷达测障系统,CCD摄像机视觉处理系统,还安装了包括方向控制、油门控制和刹车控制的车体控制系统。

“移动机器人课题组”负责人清华大学教授何克忠介绍说,智能车在行驶时主要通过摄像机和激光雷达两只“眼睛”来探路,它们把“看”到的路况及时传达给车体模拟驾驶台。模拟驾驶台上的方向盘、油门踏板、刹车踏板都装有位置传感器,并和计算机相连。模拟驾驶台收到路况信息后,会通过计算机指挥方向盘、油门等装置迅速作出相应的动作,使车体能够自动躲避障碍、加速或者慢行。

研究成功了,当然需要进入调试阶段了,何教授对这辆清华智能车进行测试,主要的测试项目是车道线自动跟踪驾驶情况下的最大行驶速度。据介绍,最大行驶速度之所以成为衡量智能车水平的一个重要指标,是因为速度加快首先意味着对图像处理速度的要求大大提高,何教授说,过去国内相关研究只能做到100~200毫秒处理一幅图片的速度,但是现在他们已经可以做到20毫秒处理一幅图片的速度。高速行驶对控制系统的要求也相应提高,灵敏度差一点,反应慢一点都会造成汽车方向的很大偏差。现在计算机的速度都在不断提高,但是关键还是要改进控制算法,提高运算速度。此外对方向盘机械传动的精密度要求也相当高,方向盘每次调整某个角度都要求恰到好处。

试车开始,车顶的摄像头拍下前方路况图像,将数据传入车内电脑中,由计算机软件指挥方向盘的运动,从而进行马路上的车道线自动跟踪驾驶。此次试车除了方向盘以外,油门和刹车还是由驾驶员在控制。不过据说,该车体控制系统也包括油门控制和刹车控制,是可以实现自动驾驶或遥控驾驶。这次试车试出了每小时150公里的速度,而且高速行驶时方向还能保持得比较稳定。现在,该智能车可以在平均时速100公里的情况下平稳行驶。在国外,美国卡内基——梅隆大学的实验车平均速度为102公里,德国的国防大学做到每小时约130公里,意大利是每小时约120公里,这些数据都在说明清华的THMR-V在速度上已经接近国际上的先进水平。另外在图像处理、控制算法和机械精度上也取得了一定的技术突破。

说到这辆车的应用前景,何克忠教授说,现在智能车要实现在城市繁忙道路上完全无人驾驶,还需要很多研究工作要做。但是通过这辆车来研究一些关键技术,并且把它们应用到实际工程中去,还是可行的。例如GPS在汽车定位、导航中的应用;如多种传感器信息处理,如果将二维图像与激光雷达的信息融合起来,可以得到更确切的道路或环境的信息;传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航,辅助人们把车开得又快又稳、安全可靠;汽车夜间行驶时,如果装上红外摄像头,就能实现夜晚的汽车安全辅助驾驶;在仓库、码头、工厂、机关、营房、住宅区或者危险、有毒、有害的工作环境里,自动驾驶或遥控驾驶技术有着广泛的应用前景,比如无人值守的巡逻监视、设备的维护修理、物料的运输、消防灭火等等,曾经还有人希望他们可以设计出遥控驾驶的消防车。

这个课题组成员说,他们现在做的只是画有清晰白线的结构化道路的车道跟踪,而实际应用中有时道路的界限可能会很模糊,课题组下一步的任务就是半结构化和非结构化道路的跟踪,以后还要实现智能车的换车道、超车等功能。

听起来就让人感到无限的憧憬,如果这样的车真的投入使用,那么将会为人们带来很多的方便。就算不会开车也没有关系,因为车完全可以实现无人驾驶。随着信息时代的到来,我们生活将会变得越来越精彩。