第二章 自动化技术
第一节交通运输自动化
无人驾驶的智能汽车
随着一种利用卫星的导航系统（GPS）的广泛应用，开发一种无需驾驶员的智能型汽车
的任务，提到了议事日程上来。利用GPS系统，汽车的主人只要事先把想要去的地点输入其
中，就可以随时掌握自己的汽车在地图上处于什么位置，知道走哪条路可以最快地到达目的
地。汽车在行驶中能够自动转向、刹车和换挡，因此车上无需驾驶员，乘车人可以随心所欲
地谈话、读书、工作、娱乐，车内成为一个充满乐趣的生活空间。
开发这种汽车的技术关键有二：
一是要研制能正确选择车道、感应障碍物、自动避免冲撞的技术。如德、法等国研制的
“自动智能巡航控制（ATCC）系统”，就是这样一种装置，它可以用来选择最佳行车路线，
防止与前面的车辆靠得太近，在能见度很差的情况下可以安全地行驶。这种装置能自动控制
本车相对于其他车辆的速度。一种传感器在不断地测量前面车辆的速度，并据此调节加速器
，确定自己的合理车速。车上的红外激光不断地扫描车前的道路，寻找障碍物，同时把所获
数据在汽车的挡风玻璃上显示出来；遇有危险情况时，会自动降低车速或紧急刹车，处理时
间为300毫秒。
二是必须铺设专用道路。这种道路的灵魂和核心是各种信息设备和传输技术，它通常由监测
器、数据搜集器、中心电脑、电子显示牌和闪光灯等构成。监测器设置在公路两旁或上
方，汽车驶过时它会把车流信息通知路旁的数据搜集器，进而传至中心电脑，由中心电脑自
动调节红绿灯时间，使车辆的停留时间减至最小。同时，路旁的电子显示牌会显示交通堵塞
的程度，范围以及其他交通情况；或启动闪光灯，提醒乘车人收听当地交通情况广播，以便
采取相应的措施。
实现汽车的无人驾驶，离不开社会的高度信息化。未来的智能汽车上装有多功能电话、
高清晰度电视机、传真机和导航系统等，同外部的通信机能很强。有的车上还装有同总公司
联机的终端和电视电话，可以在车上参加公司召开的会议，也可以一边在各个疗养地旅游休
假，一边完成各自的工作。这样，汽车就不单是连接两地的交通工具，而成为一架移动的信
息机器，或移动的办公室。
自动化公路
自动化公路是交通自动化的先导和基础，也是现代工业国家的生命线。在许多国家交通
阻塞造成的时间耽搁、燃油浪费，以及毫无必要的废气排放，都给社会造成了很大的损失。
有人可能认为，解决问题的出路不外乎是建造更多的公路。然而，修建新公路是造价极高的
工程。
自动化公路的组成原理是辟出一条车道或一组车道,来让装有专门设备的小汽车、卡车和公
共汽车等在计算机的控制下结队行驶，通过一个小型计算机网络（这些小型计算机安装在汽
车内以及某些路段的路边）来协调车流,从而增大车流量，提高公路的运输能力。
自动化公路交通所需的新技术大部分集中在汽车中，一个前视传感器或一个摄像机，探测前
方的危险障碍物和其他车辆以及车道边界,这些设备与计算机相连,由计算机迅速处理得到的
图像,然后操纵汽车转向、刹车,使车辆保持适当的速度和姿态。每辆汽车上都载有数字无线
电设备,它使车上的计算机能够同附近的其他车辆通信,也能同监控公路的监视计算机通信,
使驾车者得知有关汽车运行情况的信息。
汽车驾驶员在进入自动化公路之前,把他要去的目的地输入计算机,然后通过一条专用驶入坡
道进入自动化公路。当驾驶员接近公路的进入点时,安装在路旁的装置将通过电子方式对汽
车进行询问,以确定它的目的地并检查它是否拥有处于正常工作状态的适当的自动化设备。
在汽车通过了这些检查后,公路系统将引导驾驶员穿过一道门,驶向自动化车道,自动驾
驶就开始了,驾驶员此时可以离开驾驶座去看书,做其他事情,甚至睡觉。自动化公路上车流
的协调,可以采取自由代理人方式或成组汽车方式。
自由代理人方式是各自独立地行驶,每辆车的行驶方式都保证即使它前面的一辆车全力刹车
时,都能及时停下而不发生意外，两辆车之间所需要的间隔距离将取决于它们的刹车性能、
路面的状况以及控制设备的电子反应时间等。成组汽车方式指在公路上行驶的是一组组相互
间密切配合的汽车,这些汽车将通过一个无线局域通讯网互相联系,该网络可以连续不断地交
换有关汽车的速度、加速度、刹车、障碍物以及其他诸如此类的信息。这样不断的信息交流
使得一组中的汽车，实际上，变成了通过电子方式连接起来的列车，每一组可能有１０～２
０辆自动汽车。
然而与铁路列车不同的是,这些汽车列车将是动态的,它们将按照交通状况和每辆车目的地的
要求而不断地组成,分开并重新组合。借助于精确的控制,可以使一组内各成员车的间距缩小
到只有几米。由于各车之间的相对速度很小,发生碰撞的几率较小,即使相撞也只可能发生微
不足道的损坏。相邻各组汽车之间的距离将足够大,以保证即使在前面一组突然停下时,它们
不会撞在一起。
汽车退出自动化公路的过程是把它进入自动化车流的过程颠倒过来。但此时可能发生驾车者
尚未接过方向盘操纵汽车或睡着了等特殊情况,自动化公路系统必须提醒驾车者注意他快要
到出口了,然后在驾车者承担起有限的操纵任务的情况下观察汽车的行驶状况。如果驾车者
的动作正常,计算机就将完全放弃控制,而转由驾车者来完成退出自动化车道的过程。但是,
如果驾车者没有做出正确的反应,报警器就将响起来。如果这样的催促不能叫醒驾车者,自动
化系统就将通知有关部门说发生了意外情况,并让汽车在附近的待留区中安全地停下来。
一条典型的高速公路车道每小时可通过约２千辆汽车,而一条配备特殊装置后可自动引
导车流的车道,每小时将能通过约６千辆汽车。由于不需要修建新的公路和拓宽现有的公路,
节省下来的钱用来支付汽车自动行驶所需的复杂电子设备的费用绰绰有余。因此,总的责任
费用将会下降。
汽车自动导航系统
随着国内外汽车业的飞速发展，人类日常生活变得越来越便利，但随之而来的街道堵塞
，交通事故频频发生。对于汽车来说，尚不具备相当于飞机或航船所具有的导航功能。汽车
驾驶的方向主要依靠人的记忆、判断以及道路标志等外部信息。随着我国卫星事业的蓬勃发
展，人们希望借助卫星来获得更多的信息量，卫星导航系统在汽车中的应用给全球汽车业注
入了新的生命。全球各国已相继发射了许多各种用途的人造卫星，它们运用于人类生活的各
个方面，使人们方便地获得大量信息。
汽车导航系统的目标可以分为几种。首先，能及时方便地确定本车的位置和行车目的地的方
向；其次，适用于汽车的小型轻量化和低价格，作为汽车用品，必须具有良好的操作性和可
维修性；还要具有安全性的布置和构造，驾车者能及时发现机器故障。汽车导航系统是由地
图文件装置构成的地图信息系统，由导航传感器和计算机组成的位置标定系统，以及由显示
部、操纵部、计算机构成的人机接口系统构成。当从外界接收交通信息时，还要增加由天线
，接收装置组成的外部信息系统。地图信息系统是对大到地球，小到特定区域的状态进行记
录、分析的系统，因而它有如下特点：可以根据自己的目的将地域的状态记录下来，自由地
追加、变更所要的信息。这种方法的特征是在计算机中构筑起现实的地域模型，也就是用计
算机能处理的数字信息表示地域的状态，将现实的世界扩展成立体空间，而且能够随时间变
化和更新。道路及房屋的位置用三维坐标记述，这些数据与比例尺大小无关，而是用保证必
要的测量精度的数据来表示。位置标定系统用天线与全球卫星定位系统ＧＰＳ相连，通过导
航传感器将汽车本身在公路上的位置及方向显示在小屏幕上，或风挡玻璃上。
我国拥有先进的卫星发射技术以及许多汽车生产厂，随着国内外技术交流的发展和我国科技
工作者的不懈努力，必将填补这一空白，使我国的汽车行业快步奔向信息时代。