星期四的晚上，沈笑夫跟陳老師請了假，第一次到劉紅林老師的住地，接受專題輔導。
還好，劉紅林老師住的地方並不遙遠，坐公共汽車也就十幾分鍾的路程。
劉紅林老師說：
“我們今天來學習汽車自動駕駛係統的研究。
首先，關於汽車自動駕駛研究的意義。
自動駕駛汽車就是無人駕駛汽車，也稱為智能汽車。
它是仿人駕駛的，分三步進行：
首先由裝在駕駛室的攝像機和圖像識別係統辨別駕駛環境。
其次，車載主控計算機和相應的路徑規劃軟件決定是沿車道前進還是換道準備超車。
最後，自動駕駛係統向方向盤、油門和刹車控製器發出動作指令。
20世紀80年代以來，智能控製理論與技術在交通運輸工程中越來越多地被應用.
在這一背景下，自動駕駛汽車的提出是十分必然的。
智能汽車是一種高新技術密集的新汽車，是目前主流汽車的換代產品。
隨著我國汽車保有量的增加，道路交通擁堵現象越來越嚴重，每年發生的交通事故也在不斷上升，為了更好的解決這一問題，研究和開發汽車自動駕駛係統是很必要的。
而自動駕駛汽車能很好的解決道路擁堵，提高文通係統效率。
有研究表明一個年輕敏捷的駕駛員，通常對各種情況做出及時反應的時間約為500毫秒，自動駕駛係統做出反應的時間不超過100毫秒，安全性更高；
而且還可以將該係統安裝在大型貨車上，替代疲勞駕駛的司機，可以大大降低事故的發生率。
隨普信息技術、計算機技術、先進製造技術等高新技術的迅猛發展，國際上汽車研究設計開發水平在大幅度提高，在我國開展汽車自動駕駛係統的研究，具有特別重要的意義。請問具體體現在哪些方麵啊？”
沈笑夫想了想，迴答道：
“具體體現在以下幾個方麵：
一是突破製約我國汽車工業整體躍上新台階的若幹理論與技術基礎難題。
二是在“智能汽車”這一新的製高點上，縮小與國際先進水平的差距。
三是在新一代汽車智能汽車領域占有一席之地，並促進智能運輸係統研究開發。
四是形成我國自己的智能汽車研究隊伍和研究基地，這對於我國意義尤其重大。”
劉紅林老師點點頭，說：
“嗯！迴答不錯！
現在我們來看看國內外智能汽車發展現狀。
發達國家從20世紀70年代就開始進行無人駕駛汽車研究，目前在可行性和實用性方麵，米國和德國走在前列。
米國是世界上研究無人駕駛車輛最早、水平最高的國家之一。
早在20世紀80年代，米國就提出了自主地麵車輛計劃，這是一輛8輪車，能在校園的環境中自主駕駛，但車速不高。
米國其他一些著名大學，如卡耐基梅隆大學、麻省理工學院等都先後於20世紀80年代開始研究無人駕駛車輛。
2005年，米國國防部大挑戰比賽上，由米國斯坦福大學工程師們改裝的一輛大眾途銳多功能車經過個半小時的長途跋涉完成了全程障礙賽，第一個到達了終點。
在賽道上，無人駕駛汽車需要穿越沙漠、通過黑暗的隧道、越過泥濘的河床並需要在崎嶇險峻的山道上行駛，整個無人駕駛汽車需要繞過無數的障礙。
在無人駕駛汽車研究方麵位於世界前列的還有德國漢堡公司，他們推出了其研製的無人駕駛汽車。
這輛無人駕駛的智能汽車是由德國大眾汽車公司生產的帕薩特改裝而成的，外表看來與普通的家庭汽車並無兩樣，但卻可以在複雜的城市道路係統中實現無人駕駛。
行駛過程中，車內安裝的全球定位儀隨時獲取汽車所在的準確方位的信息數據。
隱藏在前燈和尾燈附近的激光掃描儀是汽車的‘眼’，他們隨時‘觀察’汽車周圍約183米內的道路狀況，構建三位道路模型。
除此之外，‘眼’還能識別各種道路交通標識，如車速限製、紅綠燈、車道劃分、停靠點等，保證汽車在遵守文通規則的前提下安全行駛。
最後由無人駕駛汽車的‘腦’—安裝在汽車後備箱上的計算機，將兩組數據匯合，分析並根據結果向汽車發出相應的指令。
多項先進科技確保這款無人駕駛汽車能夠靈活換擋、加速、拐彎、刹車甚至倒車。
在茫茫車海和人海中，它能巧妙避開建築、障礙、其他車輛和行人，從容前行。
國內智能汽車發展狀況你知道嗎？”
沈笑夫微微一笑，答道：
“我國在無人駕駛汽車開發方麵要比國外稍晚些。
國防科技大學在20世紀80年代開始進行該項技術的研究。
1989年，我國首輛智能小車在國防科技大學誕生。
1992年，國防科技大學研製成功了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。
2000年6月，國防科技大學研製的第4代無人駕駛汽車試驗成功，最高時速達76公裏，創下國內最高記錄。
其智能控製係統主要有部分組成傳感器係統，自動駕駛儀係統和主控計算機係統。
近年來，國防科技大學機電工程與自動化學院以及華國第一汽車集團公司聯合研發的紅旗旗艦無人駕駛轎車，其總體技術性能和借標已達到世界先進水平。
該車裝設了攝像機、留達，可以自己導航，對道路環境，障礙物進行判斷識別，自動調整速度，不需要人做任何幹預操作。
與電子巡航、導航不同的是，它的定位更加精確，轉彎和遇到複雜情況也不需要人來控製。
車內的環境識別係統辨別出道路狀況，測量前方的車輛的距離和相對曦度，相當於駕駛員的眼睛。
車載主控計算機和相應的路徑規劃軟件根據計算機視覺提供的道路信息、車前情況和自身的行駛狀態，決定繼續前行還是換道準備超車，相當於駕駛員的大腦；
接著，製動控製軟件按照需要跟蹤的路徑和汽車行駛動力學，向方向盤、油門和刹車控製器發出動作指令，操縱汽車按照規劃好的路徑行駛，起到駕駛員的手和腳的作用。
迴答完畢！”
劉紅林老師點頭道：
“嗯！迴答的很好！看來這一塊知識掌握的不錯！
下麵來討論智能汽車的應用前景和發展方向。
將汽車自動駕駛係統安裝在貨車上，能有效的緩解司機的疲勞駕駛，同時也能大大的降低事故的發生。
需要指出的是，安裝了自動駕駛係統的汽車並非完全不需要駕駛員，隻是在需要替代的領域和場合替代駕駛員。
汽車的自動駕駛尤其適合從事旅遊、觀光、競賽、競技、應急救援、為殘疾患者服務、長途高速客車、長途貨車運輸、消防、軍事用途，以便發揮可靠高效的安全駕駛性能。
在抗洪搶險、森林消防、清除放射性物質、應急救援的特殊場合中，汽車自動駕駛係統均有重要的應用價值。
在未來的戰爭中，對敵實施毀滅性打擊後，許多地麵戰鬥任務往往難以帶人進行操作，要求安裝無人駕駛係統，以便通過核生化區、雷區或敵人密集火力封鎖地帶，去完成運輸、攻擊、偵察、排雷和救護等任務。
總之對於鞏固國防具有重要意義。
無人駕駛汽車的研究，可以歸納為3個方麵高速公路環境、城市環境和特殊環境下的無人駕駛係統。
就具體研究內容而言，3個方麵相互重疊，隻是技術的側重點不同。
一是高速公路環境下的無人駕駛係統。
這類係統將使用在環境限定為具有良好標誌的結構化高速公路上，主要完成道路標誌線跟蹤、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後的全自動駕駛。
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。
二是城市環境下的無人駕駛係統。
與高速環境研究相比，城市環境下的無人駕駛由於速度較慢，因此更安全可靠，應用前景更好。
短期內，可作為城市大容公共交通如地鐵等的一種補充，解決城市區域交通問題，例如大型活動場所、公園、校園、工業園、機場等。但是，城市環境也更為複雜，對感知和控製算法提出了更高的要求。
城市環境中的無人自動駕駛將成為下一階段研究重點。
例如，米國國防部大挑戰比賽2007年已采用城市環境。
目前這類環境的應用已經進入到小範圍推廣階段，但其大範圍應用目前仍存在一定困難，例如可靠性問題、多車調度和協調問題、與其它交通參與者的文互問題、成本問題、商業模型等。
三是特殊環境下的無人駕駛係統。
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。
但其關鍵技術和基於高速公路和城市環境的車輛是一致的，隻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。”
還好，劉紅林老師住的地方並不遙遠，坐公共汽車也就十幾分鍾的路程。
劉紅林老師說：
“我們今天來學習汽車自動駕駛係統的研究。
首先，關於汽車自動駕駛研究的意義。
自動駕駛汽車就是無人駕駛汽車，也稱為智能汽車。
它是仿人駕駛的，分三步進行：
首先由裝在駕駛室的攝像機和圖像識別係統辨別駕駛環境。
其次，車載主控計算機和相應的路徑規劃軟件決定是沿車道前進還是換道準備超車。
最後，自動駕駛係統向方向盤、油門和刹車控製器發出動作指令。
20世紀80年代以來，智能控製理論與技術在交通運輸工程中越來越多地被應用.
在這一背景下，自動駕駛汽車的提出是十分必然的。
智能汽車是一種高新技術密集的新汽車，是目前主流汽車的換代產品。
隨著我國汽車保有量的增加，道路交通擁堵現象越來越嚴重，每年發生的交通事故也在不斷上升，為了更好的解決這一問題，研究和開發汽車自動駕駛係統是很必要的。
而自動駕駛汽車能很好的解決道路擁堵，提高文通係統效率。
有研究表明一個年輕敏捷的駕駛員，通常對各種情況做出及時反應的時間約為500毫秒，自動駕駛係統做出反應的時間不超過100毫秒，安全性更高；
而且還可以將該係統安裝在大型貨車上，替代疲勞駕駛的司機，可以大大降低事故的發生率。
隨普信息技術、計算機技術、先進製造技術等高新技術的迅猛發展，國際上汽車研究設計開發水平在大幅度提高，在我國開展汽車自動駕駛係統的研究，具有特別重要的意義。請問具體體現在哪些方麵啊？”
沈笑夫想了想，迴答道：
“具體體現在以下幾個方麵：
一是突破製約我國汽車工業整體躍上新台階的若幹理論與技術基礎難題。
二是在“智能汽車”這一新的製高點上，縮小與國際先進水平的差距。
三是在新一代汽車智能汽車領域占有一席之地，並促進智能運輸係統研究開發。
四是形成我國自己的智能汽車研究隊伍和研究基地，這對於我國意義尤其重大。”
劉紅林老師點點頭，說：
“嗯！迴答不錯！
現在我們來看看國內外智能汽車發展現狀。
發達國家從20世紀70年代就開始進行無人駕駛汽車研究，目前在可行性和實用性方麵，米國和德國走在前列。
米國是世界上研究無人駕駛車輛最早、水平最高的國家之一。
早在20世紀80年代，米國就提出了自主地麵車輛計劃，這是一輛8輪車，能在校園的環境中自主駕駛，但車速不高。
米國其他一些著名大學，如卡耐基梅隆大學、麻省理工學院等都先後於20世紀80年代開始研究無人駕駛車輛。
2005年，米國國防部大挑戰比賽上，由米國斯坦福大學工程師們改裝的一輛大眾途銳多功能車經過個半小時的長途跋涉完成了全程障礙賽，第一個到達了終點。
在賽道上，無人駕駛汽車需要穿越沙漠、通過黑暗的隧道、越過泥濘的河床並需要在崎嶇險峻的山道上行駛，整個無人駕駛汽車需要繞過無數的障礙。
在無人駕駛汽車研究方麵位於世界前列的還有德國漢堡公司，他們推出了其研製的無人駕駛汽車。
這輛無人駕駛的智能汽車是由德國大眾汽車公司生產的帕薩特改裝而成的，外表看來與普通的家庭汽車並無兩樣，但卻可以在複雜的城市道路係統中實現無人駕駛。
行駛過程中，車內安裝的全球定位儀隨時獲取汽車所在的準確方位的信息數據。
隱藏在前燈和尾燈附近的激光掃描儀是汽車的‘眼’，他們隨時‘觀察’汽車周圍約183米內的道路狀況，構建三位道路模型。
除此之外，‘眼’還能識別各種道路交通標識，如車速限製、紅綠燈、車道劃分、停靠點等，保證汽車在遵守文通規則的前提下安全行駛。
最後由無人駕駛汽車的‘腦’—安裝在汽車後備箱上的計算機，將兩組數據匯合，分析並根據結果向汽車發出相應的指令。
多項先進科技確保這款無人駕駛汽車能夠靈活換擋、加速、拐彎、刹車甚至倒車。
在茫茫車海和人海中，它能巧妙避開建築、障礙、其他車輛和行人，從容前行。
國內智能汽車發展狀況你知道嗎？”
沈笑夫微微一笑，答道：
“我國在無人駕駛汽車開發方麵要比國外稍晚些。
國防科技大學在20世紀80年代開始進行該項技術的研究。
1989年，我國首輛智能小車在國防科技大學誕生。
1992年，國防科技大學研製成功了我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。
2000年6月，國防科技大學研製的第4代無人駕駛汽車試驗成功，最高時速達76公裏，創下國內最高記錄。
其智能控製係統主要有部分組成傳感器係統，自動駕駛儀係統和主控計算機係統。
近年來，國防科技大學機電工程與自動化學院以及華國第一汽車集團公司聯合研發的紅旗旗艦無人駕駛轎車，其總體技術性能和借標已達到世界先進水平。
該車裝設了攝像機、留達，可以自己導航，對道路環境，障礙物進行判斷識別，自動調整速度，不需要人做任何幹預操作。
與電子巡航、導航不同的是，它的定位更加精確，轉彎和遇到複雜情況也不需要人來控製。
車內的環境識別係統辨別出道路狀況，測量前方的車輛的距離和相對曦度，相當於駕駛員的眼睛。
車載主控計算機和相應的路徑規劃軟件根據計算機視覺提供的道路信息、車前情況和自身的行駛狀態，決定繼續前行還是換道準備超車，相當於駕駛員的大腦；
接著，製動控製軟件按照需要跟蹤的路徑和汽車行駛動力學，向方向盤、油門和刹車控製器發出動作指令，操縱汽車按照規劃好的路徑行駛，起到駕駛員的手和腳的作用。
迴答完畢！”
劉紅林老師點頭道：
“嗯！迴答的很好！看來這一塊知識掌握的不錯！
下麵來討論智能汽車的應用前景和發展方向。
將汽車自動駕駛係統安裝在貨車上，能有效的緩解司機的疲勞駕駛，同時也能大大的降低事故的發生。
需要指出的是，安裝了自動駕駛係統的汽車並非完全不需要駕駛員，隻是在需要替代的領域和場合替代駕駛員。
汽車的自動駕駛尤其適合從事旅遊、觀光、競賽、競技、應急救援、為殘疾患者服務、長途高速客車、長途貨車運輸、消防、軍事用途，以便發揮可靠高效的安全駕駛性能。
在抗洪搶險、森林消防、清除放射性物質、應急救援的特殊場合中，汽車自動駕駛係統均有重要的應用價值。
在未來的戰爭中，對敵實施毀滅性打擊後，許多地麵戰鬥任務往往難以帶人進行操作，要求安裝無人駕駛係統，以便通過核生化區、雷區或敵人密集火力封鎖地帶，去完成運輸、攻擊、偵察、排雷和救護等任務。
總之對於鞏固國防具有重要意義。
無人駕駛汽車的研究，可以歸納為3個方麵高速公路環境、城市環境和特殊環境下的無人駕駛係統。
就具體研究內容而言，3個方麵相互重疊，隻是技術的側重點不同。
一是高速公路環境下的無人駕駛係統。
這類係統將使用在環境限定為具有良好標誌的結構化高速公路上，主要完成道路標誌線跟蹤、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後的全自動駕駛。
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。
二是城市環境下的無人駕駛係統。
與高速環境研究相比，城市環境下的無人駕駛由於速度較慢，因此更安全可靠，應用前景更好。
短期內，可作為城市大容公共交通如地鐵等的一種補充，解決城市區域交通問題，例如大型活動場所、公園、校園、工業園、機場等。但是，城市環境也更為複雜，對感知和控製算法提出了更高的要求。
城市環境中的無人自動駕駛將成為下一階段研究重點。
例如，米國國防部大挑戰比賽2007年已采用城市環境。
目前這類環境的應用已經進入到小範圍推廣階段，但其大範圍應用目前仍存在一定困難，例如可靠性問題、多車調度和協調問題、與其它交通參與者的文互問題、成本問題、商業模型等。
三是特殊環境下的無人駕駛係統。
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。
但其關鍵技術和基於高速公路和城市環境的車輛是一致的，隻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。”