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转【学以精工】北理工机车学院:让无人驾驶汽车“芯”驰神往

 供稿: 宣传部 学生记者 王宇森 摄影: 宣传部 郭强(主题图片) 机车学院 编辑: 新闻中心 王征 

 

  2013年11月,北理工Ray车队在江苏常熟举行的第五届“中国智能车未来挑战赛”中将总冠军收入囊中。这支来自平博国际体育官网机车学院的队伍,在11家参赛单位的18辆无人驾驶车辆中拔得头筹,显示出不俗的实力。
 
  “中国智能车未来挑战赛”是由国家自然科学基金委员会“视听觉信息的认知计算”重大研究计划于2009年创办的,旨在推进中国未来智能汽车技术和产业上的原始创新,并确保重大研究计划总体科学目标的实现,该项赛事作为中国智能车领域的权威赛事,在业内外具有非常重要的影响力。
 
  本届赛事上,由平博pinnacle体育平台陈慧岩教授和龚建伟副教授所在智能车辆研究所团队与比亚迪汽车有限公司,共同合作研发的北理工第7代无人驾驶车“RAY”,首次将智能车辆环境感知、规划决策与控制技术与汽车动力系统、传动系统和电子控制系统进行了初步的一体化融合设计,与众多参赛车辆中,表现出良好的稳定性,代表了中国无人驾驶车辆的前沿技术水平。 
 
  北理工RAY车队能够以优异的成绩荣获国家自然科学基金委2013年“中国智能车未来挑战赛”总冠军,创新的技术路线是其核心竞争力的重要保障。如下图所示,控制系统与车辆平台间各总成的通信可通过CAN总线实现,以完成信息交互和控制指令的传递,使车辆横向(转向)和纵向速度控制均通过CAN总线实现。
 
  
 
  RAY彻底摆脱了传统国内无人车辆通常采取的“外加辅助操纵机构”的方式,在横向(转向)控制方面,利用电动助力转向系统助力电机,根据车辆横向与纵向控制系统输出转向角度,进行电机位置控制,实现了自动驾驶时主动转向和人工驾驶时助力转向的结合;而在纵向控制方面,能够通过电喷油门控制发动机转速、变速器档位,同时对实时路况进行具体分析,以规划与决策系统给出的期望速度进行行驶,控制中结合了变速箱档位和发动机转速转矩的影响,并在纵向控制模型中得到体现。

 
   

在CAN总线通信及与车辆动力传动一体化控制技术的保障下,“RAY”车可以自如实现无人自动驾驶模式与人工驾驶模式的自由切换。自动驾驶时,将变速器换档手柄置于空档位置,同时利用车辆的另一自动驾驶按键作为双重信号,车辆底层所有电控单元ECU检测到这两个信号,并接收到控制系统的“自动驾驶模式”信号,车辆进入自动驾驶模式;上述任一条件不满足时,系统自动退出自动驾驶模式,恢复到人工驾驶模式,下一步,研究团队还计划将这种切换检测信号扩大到对人工干预制动踏板、油门踏板、方向盘等信息的检测,并增加智能手机或者平板电脑的切换和控制干预模式。
 
  北理工无人驾驶车辆技术研究始于1990年,是我国最早开展该项研究的单位之一,中国第一辆无人车现在仍停放在平博国际体育官网西山实验区。RAY无人车不仅成功展示了北理工多年的研究积累,也充分体现了学校车辆工程优势学科综合实力,另外RAY车还集成我校自动化学院陈家斌教授的车载导航技术,信息与电子学院谢湘副教授团队的听觉技术。同时,智能车研究所不断深入进行基础理论研究,并在智能车性能测试试验方法上不断创新,目前已经形成一套集环境数据采集、仿真测试、实车测试于一体的智能车辆软硬件系统,做到了仿真结果与实车测试结果的一致。
 
 
  正是得益于一系列创新性设计,在历时三天的“中国智能车未来挑战赛”中,北理工RAY无人车在18公里城郊道路和5公里城区道路的规则赛阶段,就表现出优异的4S(安全性、智能、平稳性和速度)性能。
 
   无人驾驶车辆研究,是当前国际车辆技术前沿。在近期举行的拉斯维加斯2014消费电子展上,奥迪Audi、宝马BMW、沃尔沃Volvo、福特Ford、特斯拉Tesla、日产Nissan等企业研发的无人驾驶概念车都相继亮相,并声称在近期即可实现量产,无人驾驶技术还积极与新能源汽车发展相结合,如福特推出的混合动力无人汽车、新兴汽车企业特斯拉Tesla也推出了全电动无人样车。

  相比国外汽车企业,中国智能汽车研究形式十分严峻。智能车辆技术的开发,需要的是整体系统技术的支持。博世等国际企业巨头,掌握着传感器、嵌入式系统、汽车动力及电子产品技术控制权,具有独到的优势,而对环境感知传感器等关键技术的不掌握,严重限制了中国智能汽车技术研发。
 
  当前,综合分析国外智能车技术的成熟度和法律壁垒,留给中国智能无人驾驶汽车的研究时间也只有五年左右。时不我待,寻求最大创造力的整合,才有可能在有限的时间内,促成中国无人驾驶汽车技术的飞跃,尽快突破国外汽车产业的专利壁垒。
 
  北理工RAY车正是在这一背景下,真正由高校研究机构与企业紧密联合,产生互动,用行动践行国家“协同创新”号召,用创新成果应对中国智能车辆的关键时刻。未来,中国无人驾驶智能车辆的问鼎征途,任重而道远!

原文链接:http://www.bit.edu.cn/xww/xsjl1/99421.htm

(审核:机车学院 龚建伟)