二、研究现状分析
2.1国外研究现状
世界上最先进的无人驾驶汽车已经测试行驶近五十万公里，其中最后八万公里是在没有任何人为安全干预措施下完成的。
自20世纪70年代开始，斯坦福大学、卡内基一梅隆大学和麻省理工学院等大学在自动驾驶智能车辆领域进行了大量的基础性研究。
欧洲也与80年代启动了世界上大规模研究智能地面车辆的Eureka—PROMETHEUS项目，欧洲几乎所有的轿车生产厂家和大部分的著名研究院所、 大学都参与了这一项目，目前在可行性和实用化方面都取得了突破性进展。美国和德国走在技术水平的最前列。
2005年。由谷歌公司和美国斯坦福大学合作改装的一辆大众途锐轿车，用时7 h完成美国国防部“大挑战”比赛的全部复杂多变的崎岖路段，顺利到达终点[3]。
2.2国内研究现状
我国在无人驾驶汽车的开发方面起步较晚。1992年，国防科技大学研制成功第一代无人驾驶汽车，该汽车的自动驾驶系统由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成。2000年6月，其研制的第4代无人驾驶汽车试验成功。最高时速达76km，创下当时国内最高纪录。
2005年，首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。
2011年7月14日，由国防科技大学自主研制的红旗HQ3第一辆真正意义上的无人驾驶汽车，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，创造了中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，标志着中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[4]。
2.3发展前景
21世纪是信息技术的时代，构成现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术与计算机技术，在信息系统中它们分别完成信息的采集、信息的传输与信息的处理，其作用可以形象地比喻为人的“感官”、“神经”和“大脑”[5]。人们在利用信息的过程中，首先要获取信息，而传感器是获取信息的重要途径和手段。世界各国都十分重视这一领域的发展，科学家们正在努力实现很多从前无法实现的梦想。
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随着智能化在汽车领域的开发，谷歌公司的无人驾驶汽车已经在美国获准上路[6]，奥迪和宝马等传统汽车巨头也投入巨资研发下一代自助驾驶概念车。美国IEEE的一份报告
的大胆预测，到2040年，全球上路
图1 谷歌无人驾驶汽车 的汽车总量中，75%将会是无人驾驶
汽车。
到2030年，驾驶员将不必再为汽车追尾而烦恼，无人驾驶汽车将通过自身的雷达系统检测与前车的距离，如果与前车距离过近，汽车将会自动刹车。
到2050年，驾驶员基本上可以在较复杂路况下只控制方向盘或只踩油门和刹车了，因为半自动驾驶技术会在大多数车辆上得到应用，那时汽车会自动设置路线或自动进行油门和刹车的配合。
在接下来的30年时间内，人类交通系统将发生翻天覆地的变化。智能传感器的使用必将推动这一变化的到来。
三、技术方案、路线与框图
3.1技术方案
自助驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它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[7]。
汽车运行信息智能传感器测试系统是一种包含机械、电子和信息技术的高科技产品，能够对驾驶员操作起到指导与约束作用，对危险事件做出处理与报警反应，在现代化的交通控制和管理中起着很重要的作用[8]。
自助驾驶汽车使用视频摄像头、雷达传感器，速度传感器、超声波测距器等来了解周围的交通状况，并通过一个详尽的地图对前方的道路进行导航。
3.2传感器的使用与布置
本设计采用视频摄像头、雷达传感器，速度传感器、超声波测距器等传感设备采集汽车在行驶过程中的环境、路况、位置、速度等信息。并将获取的信息传入控制核心，按照既定的行为对车体及汽车设备发出控制信号并执行反馈。
本文中仅对汽车前方物体的感知避让处理展开具体介绍。 各传感器及设备安置方法如下： 无线电雷达
无线电达安置于车体上方，它能对半径60米的周围环境进行扫描，并将结果以3D地图的方式呈现出来，给予计算机最初步的判断依据。 前置摄像头
前置摄像头安置在汽车的后视镜附近，用于识别交通信号灯，并在车载电
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脑的辅助下辨别移动的物体，比如前方车辆、自行车或是行人。 定位装置
卫星定位作为汽车的位置传感器，设计中采用国产北斗BE系列高精度差分定位系统。能够精确接收北斗、GPS发送的信号，实时传回控制中心，实现厘米级定位。
超声波传感器
在驾车汽车上分别安装8个超声传感器，每侧2个，分别位于车轮轴上方与前后位灯上方，用于获取汽车与后左右各个物体间的距离。
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。基于超声波特性研制的传感器称为\超声波传感器\，广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。 速度传感器
采用非接触旋转式速度传感器，光电流速传感器，叶轮的叶片边缘贴有反射膜，流体流动时带动叶轮旋转，叶轮每转动一周光纤传输反光一次，产生一个电脉冲信号。可由检测到的脉冲数，计算出流速[9]。
3.3设计框图
超声传感器
图2 传感器布局1
雷达 定位装置 摄像头
速度 4
图3 传感器布局2
EN 雷达 BE MCU R 电机驱动 超声传 A/D转换模块 速度传 温度传 感器 R 制动系统 感器 感器 …
图4自助驾驶系统框图
四、实现部分
本节仅对超声测距功能部分做出介绍
4.1超声测距传感器原理
本系统利用超声测距技术建立了低成本的安全预警系统，该系统可在设定的接近区域内检测是否存在其他车辆或行人，并通过语音提示警告驾驶员，以便 提前采取适当措施。该系统的研制成功，对于推广安全预警新技术在普通汽车上的应用具有重要的意义[8]。
超声测距是立足于声速在既定的均匀媒介传播速度有一恒定数值.不随声波频率变化的特点。超声波测距的关键是把声源由反射到返回的传播时间计量出来，若要求测距误差小于1cm，那么测量时间的误差必须小于30微秒[10]。
超声测距的原理为D?CT/2。式中，D为障碍物距汽车的距离；C为超声在空气中的速度；T为超声从发送到接收经过的时间。
温度为0?C 时，声速为331m/s，而在温度为20?C时，声速为334m/s，由此在计算中若只采用某一值时会带来的相对误差约为
?max=（334-331）/331?4%
为此，在设计中采用了C?331?0.6X，X为车外空气温度，由温度传感器获得。
为了在时间上达到一定的精确度，直接用时钟测量时间的方法是不可行的。实现超声波测距必须避开直接测量时间的方法，才能获得实用的测长精度。对超声波传播时间的测量可以归结到对超声波回波前沿的检测。使用检测脉冲计数法，脉冲检测法是对有回波信号经检测电路产生的脉冲进行检测的方法[11]。
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