智能无人车在高速交警巡逻中的应用

韩沅达

摘 要：智能汽车能够大大提高交通系统的效率和安全性，将是未来汽车发展的主流。本文介绍了智能汽车提出的背景，研究的目的和意义，国内外智能汽车汽车的发展现状和发展方向，无人驾驶汽车的关键技术，以及无人驾驶汽车的应用前景。

关键词：智能汽车；自动驾驶；高速；交警巡逻

无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可以称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。它一般是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。本文主要将无人驾驶汽车应用于高速交警巡逻中，避免高速一线民警在雾霾、雨雪等环境下高速预警发生的危险。

1.高速交警无人车开发

1.1高速交警无人车概述

本文主要设计并制造一款具备基本无人驾驶功能的巡逻车辆，此车的实施对象是高速交警，实施区域是全国，预期达到的目标是前期主要通过远程遥控配合辅助驾驶系统，操作车辆在高速应急车道行驶，以解决雾霾天高速堵车后，一线民警对后方车辆预警存在危险的问题，该车更具备全自主无人驾驶、无人机中继等高级功能。

1.2高速交警无人车背景介绍

近几年冬季由于空气污染等因素，造成雾霾频繁光顾我国北方地区。在雾霾严重时由于交通事故或交通管制等原因，高速公路压车情况时有发生。在高速压车时由于能见度低等原因造成后方来车极易与前方滞留车辆发生追尾等事故，故每当雾霾天来临高速压车时，交警部门均会派一线民警赶赴压车队列尾部进行预警，提醒后方车辆减速慢行。

由于雾霾天能见度低、后方车速过快、道路结冰等情况，后方来车有可能无法看清民警，有一定几率会撞到执勤民警或警車。为了保障一线民警安全，所以该项目要设计一辆应用于高速交警巡逻、预警的无人车。

另一种情况就是非雾霾天，高速公路上如果出现交通事故，民警驾驶车辆无法第一时间赶赴现场进行勘察与指挥。虽然现在的无人机技术可以在一定距离内遥控前往现场进行远程视频勘察与喊话，但是由于无人机续航、遥控距离、只能单向视频与语音传输等问题，在一定特殊情况下，依然无法通过无人机良好的进行现场勘察与指挥。

1.3高速交警无人车制作

高速交警无人车通过设计一款具备一定等级无人驾驶的无人车，代替民警在雾霾天前往高速公路堵车队尾进行预警。

该无人车具备以下功能及参数：车身尺寸：约宽1米、长2米、高1.8米，符合高速应急车道行驶需求；续航：大于等于30KM，既具备15KM工作半径；操作距离：4G网络信号覆盖区域全遥控；通讯模式：1.5-2KM范围内通过2.4G通讯，2KM以上范围通过4G网络；预警功能：大尺寸LED灯板、警灯、警报、大功率扬声器；双向或单向视频传输；双向语音传输；预警文字（LED展示）或语音下发（扬声器广播）；基于高速护栏、标线、GPS数据以及视觉是别的车道保持功能；三级驾驶操作：目视范围内的全人工遥控，即前后左右皆可通过遥控操作，并辅助显示车道保持雷达信号；目视范围外半人工遥控，即人工控制车辆前后移动，左右移动使用智能车道保持系统，以防止偏离应急车道；目视范围外全自主行驶，即支持地图打点，车辆自主行驶至指定位置执行工作，前后左右皆有车辆智能系统自动执行；以上三种模式在运行过程中均可由人工强制切换。后期设计具备无人机中继中继功能，在车辆无法抵达执行地点时，可以启用该功能放出车载无人机，继续前往指定地点执行工作。

1.4高速交警无人车风险分析

高速交警无人车风险主要出现在车辆安全性及市场竞争方面。由于该车辆为警用装备，并且在高速应急车到行驶，一旦出现因无人车造成的交通事故或负面新闻，将有可能影响到该项目的推广。关于该风险可以采取再前期设计研发过程中将行驶安全放在第一优先级，后续在联合保险公司对该车辆进行承保。

2无人驾驶汽车的关键技术

无人驾驶汽车开发的关键技术主要有两个方面：车辆定位和车辆控制技术。这两方面相辅相成共同构成无人驾驶汽车的基础。

车辆定位技术是无人驾驶汽车行驶的基础。目前常用的技术包括磁导航和视觉导航等。其中，磁导航是目前最成熟可靠的方案，现大多数均采用这种导航技术。例如，荷兰阿姆斯特丹国际机场和鹿特丹的ParkShuttle系统，上海交通大学的CyberC3系统等。磁导航最大的优点是不受天气等自然条件的影响，即使风沙或大雪埋没路面也一样有效，而且便于维护。另外，通过变换磁极朝向进行编码，可以向车辆传输道路特性信息，诸如位置、方向、曲率半径、下一个道路出口位置等信息。但是，磁导航方法往往需要在道路上埋设一定的导航设备（如磁钉或电线），系统实施过程比较繁琐，且不易维护，变更运营线路需重新埋设导航设备。视觉导航就不存在这个问题。视觉导航的优点是车载计算机可以在试验样车偏离目标车道前，事先知道并预防其发生，同时当在高速公路使用时，不需要对现有的道路结构做变化，并且在混合交通中，也可使用；其缺点为，当风沙、大雾等自然因素致使能见度过低或路面上的白色标线不清晰时，导航系统会失效。但由于视觉导航对基础设施的要求很低，被公认为是最有前景的定位方法。

车辆控制技术是无人驾驶汽车的核心，主要包括速度控制和方向控制等几个部分。无人驾驶其实就是用电子技术控制汽车进行的仿人驾驶。通过对驾驶员的驾驶行为进行分析可知，车辆的控制是一个典型的预瞄控制行为，驾驶员找到当前道路环境下的预瞄点，根据预瞄点控制车辆的行为。目前最常用的方法是经典的智能PID算法，例如模糊PID、神经网络PID等。

除以上两个方面，无人驾驶汽车作为智能交通系统的一部分，还需要一些其它相关技术的支持，如车辆调度系统、通讯系统和人机交互系统等，最终得以实现整个交通系统的高效、安全。

3智能无人车在高速交警巡逻中的应用

这类系统将使用在环境限定为具有良好标志的结构化高速公路上，主要完成道路标志线跟踪、车辆识别等功能。这些研究把精力集中在简单结构化环境下的高速自动驾驶上，其目标是实现进入高速公路之后的全自动驾驶。尽管这样的应用定位有一定的局限性，但它的确解决了现代社会中最为常见、危险、也是最为枯燥的驾驶环节的驾驶任务。无人驾驶汽车研究走在前列的国家，一直都很重视其在军事和其他一些特殊条件下的应用。但其关键技术和基于高速公路的车辆是一致的，只是在性能要求上的侧重点不一样。例如，车辆的可靠性、对恶劣环境的适应性是在特殊环境下考虑的首要问题，也是在未来推广应用要重点解决的问题。

参考文献：

[1]杨明.无人自动驾驶车辆研究综述与展望[J].科技应用，2015（12）：4-5.

[2]乔维高，徐学进.无人驾驶汽车的发展现状及方向[J].上海汽车，2016（2）：3-4.