浅谈智能无人驾驶技术与城市环卫车辆的发展

【摘要】未来将是城市交通智能化的新时代，智能交通系统将成为加快我国完成城镇化步伐的有力工具，智能交通系统是一种新型一体化的交通综合管理系统，是城市交通系统集成技术的一次质的飞跃，它将引导现代城市特种交通车辆的发展趋势。积极采用新的技术，加快发展我国城市智能环卫车辆是我国提高交通技术水平，加强城市环境卫生管理建设和减少交通事故，降低道路伤亡的需要。

【关键词】智能，无人驾驶，环卫车辆，系统，发展

引言：目前在世界范围内， 各国的科学家在智能无人驾驶技术这个领域已经作出了一定的探索和研究。德国一马当先推出了世界第一款自动驾驶汽车，紧接着谷歌也推出了一款自己改装的无人驾驶轿车。国内也有不少人从事这方面的研究，但这些在智能无人驾驶汽车方面的成就仍具有很大的局限性，比如无人驾驶环卫等特种车辆仍然存在空白。

据统计，目前市区每天从车里扔到路上的垃圾近100吨。去年4月19日，环卫工人朱师傅，为捡拾车道上的垃圾，被一辆行车撞成了重伤不幸去世。环卫部门介绍，为了安全，所有的一线工人，都要求穿着带有反光条的工作服和醒目颜色的上衣。但即便如此，仅去年一年，市区就有20多名环卫工人，因为捡拾路面垃圾被机动车不同程度地撞伤。随着我国经济的快速发展和城市对环境卫生质量要求的不断提高，各地环卫部门加快了提高城市道路清扫作业机械化程度的步伐。虽然我国环卫车辆的设计和制造水平与发达国家的差距在逐步缩小，但我国的环卫车辆仍然存在很多不足。

1智能无人驾驶系统的基本概念

1.1智能交通系统

智能无人驾驶系统是一个基于现代电子信息技术，面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。它将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

1.2无人驾驶汽车

无人驾驶汽车是以计算机技术，人工智能，体系结果，视觉计算，自动控制等技术为基础，以实现汽车的无人控制驾驶为目的的技术。狭义上的无人驾驶，则是汽车在没有驾驶员的情况下自动按照乘客或控制人员的意愿行驶，并保证行驶安全。纵观世界范围内的无人驾驶汽车的发展，由于欧美国家以及日本在定位导航，计算机控制，网络技术以及人工智能方面的发展处于绝对优势，使得这些国家最早的提出以无人驾驶系统为主干的智能交通系统，并相继研制出了基于各种技术的无人驾驶汽车。

2目前国内外无人驾驶汽车的发展现状

2.1国外无人驾驶汽车的发展现状

发达国家从20世纪70年代开始进行了无人驾驶汽车研究，目前在可行性和实用性两个方面，美国和德国走在前列。美国是世界上研究无人驾驶车辆最早、水平最高的国家之一，早在20世纪80年代，美国就提出自主地面车辆（ALV）计划，这是一辆8轮车，能在校园的环境中自主驾驶，但车速不高。2005年，美国国防部“大挑战”比赛上，最终由美国斯坦福大学工程师们改装的一辆大众途锐多功能车经过7个半小时的长途跋涉完成了全程障碍赛，第一个到达了终点。

在无人驾驶技术研究方面位于世界前列的德国汉堡IBEO公司，最近推出了其研制的无人驾驶汽车。其行驶过程中，车内安装的全球定位仪随时获取汽车所在准确方位的信息数据。隐藏在前灯和尾灯附近的激光扫描仪是汽车的“眼”，它们随时“观察”汽车周围约183m内的道路状况，构建三维道路模型。除此之外，“眼”还能识别各种交通标识，如速度限制、红绿灯、车道划分、停靠点等，保证汽车在遵守交通规则的前提下安全行驶。最后由无人驾驶汽车的“脑”———安装在汽车后备厢内的计算机，将两组数据汇合、分析，并根据结果向汽车传达相应的行驶命令。多项先进科技确保这款无人驾驶汽车能够灵活换档、加速、转弯、刹车甚至倒车。

2.2国内无人驾驶汽车的发展现状

我国在无人驾驶汽车的开发方面要比国外稍晚。国防科技大学从20世纪80年代开始进行该项技术研究。1992年， 国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车，2011年7月14日首次完成了从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验，创造了我国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录，标志着我国无人车在复杂环境识别、智能行为决策和控制等方面实现了新的技术突破，达到世界先进水平。

2.3智能无人驾驶系统中的关键技术

2.3.1车辆定位技术。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。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。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；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。

2.3.2车辆控制技术。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。

除了以上两个方面，智能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。

2.4未来无人驾驶环卫车辆的发展趋势

近10多年来我国环卫车辆的装备技术得到了迅速发展，产品的类型、功能已能基本满足一般的作业需求。随着经济社会的快速发展、城市环境卫生容貌和人们对生活环境质量要求的不断提高，特别是北京奥运会和上海世博会的举办，对环卫车辆的装备技术提出了更高的要求。环卫车辆及装备将向集成化、环保化、人性化、数字化方向发展，由单一的作业功能特征向集作业、信息、监管为一体的综合功能特征方向发展，使国内环卫装备水平满足现代化国际大都市发展的需求。

3智能交通系统应用在环卫车辆中的设想

3.1智能交通系统应用在环卫车辆中的目的。（1）改善环卫车辆，提升我国城市整体形象。随着城市经济社会的快速发展和居民生活水平的不断提高出现的新情况、新变化，传统环卫车辆现状已出现明显的不适时宜现象，和其他发达国家相比，还存在一定差距。（2）实现以人为本的城市建设。城市是一个载体，城市建设制约着经济、文化、生活等各个领域的发展，只有坚持以人为本，树立全面、协调、可持续发展观，才是新形势下城市建设的“航标”；也只有坚持以人为本，城市的发展才能更加具有生命力。（3）智能城市环卫车辆改变了传统的“人—车—路”闭环控制方式，提高了交通系统效率和安全性同时，也体现了以人为本的城市建设的理念，是未来环卫车发展的一个方向。

3.2 智能交通系统应用在环卫车辆中的意义

（1）随着经济结构的调整，城市化的加速发展，大量的农村户口向城市不断涌入，势必会带来城市道路、街面垃圾激增的问题。通过研究现有的城市环卫车辆的现状，设计一套智能无人驾驶环卫车辆。改变了传统依赖人力的环卫车，减少了因人员失误而造成的安全隐患，提高了工作效率和安全性。

（2）夜晚工作，解决白天道路交通拥挤问题。交通拥挤高峰有明显的时间性，主要集中在上班和下班时间前后， 上班关系到生产，下班关系到生活， 生产和生活是社会的两件大事，耽误不得。接送群众上班下班既是客运交通的主要目的，也是特定时间内机动车流量增大的主要原因。环卫车的特点是涉及人数少，不必与大多数人的日常生活时间同步。夜间路面机动车流量非常少，智能城市环卫车辆利用夜间路面行驶，不但可以解决白天交通拥挤问题，又可以提高道路和车辆的利用率，是两全其美的好办法。

（3）解决了人为失误因素造成的事故。由于是城市环卫车辆工作时间通常放在人流量、车流量较少的时间段，比如：夜晚、黎明。在改变驾驶员疲劳驾驶、解决了人为失误因素造成的事故的同时智能环卫车辆足以完成这项低速工作。

所有的革命性产品刚刚起步都会面临阻力与怀疑，但随着技术不断成熟和观念的逐步改变，改变人们生活方式的新技术和产品终究会得到接受和普及。

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