2035年智能汽车销量预测及技术概论

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：根据相关研究机构的调查估计，第1辆智能汽车可能会在2020年投入生产。智能汽车的销量将从2020年的每年8 000辆增长到2035年的每年9 500万辆，占所有轻型车销量的75％。该研究机构给出了2035年世界各个地区智能汽车销量的预测情况。智能汽车体系结构定义了系统软、硬件的组织原则、集成方法及支持程序。定位导航系统是智能汽车行驶的基础。在保证车辆操纵稳定性的前提下，横向运动控制实现智能汽车的路径跟踪。

1）智能汽车发展趋势

智能汽车之所以能够提上各大汽车企业的研究日程，被国内外科研机构作为研究重点投入大量的人力和物力，由军事应用向民用化发展，不仅仅因为它代表了高新科技水平，更因为它满足了人们对汽车技术发展的迫切需求。公路等级的不断提高，高速公路的迅速发展，汽车行驶速度的大幅提高，汽车保有量的大量增加，都意味着交通系统对人们的驾驶技术的要求越来越高。交通事故频发已经不仅是一个个数据，而是切实影响人们生活的重要问题。在汽车技术开发领域，人们普遍认为技术比人类更可靠。欧洲的一项研究表明：汽车驾驶员只要在有碰撞危险的0.5 s前得到“预警”，就可以避免至少60％的追尾撞车事故、30％的迎面撞车事故以及50％的路面相关事故；若有1 s的“预警”时间，将可避免90％的事故发生。该研究还表明：如果用技术代替人开车，有望将交通事故减为零。尤其是智能汽车与车联网相结合，形成一个庞大的移动车联网络，再加上现有的智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）提供的丰富的道路交通信息，智能汽车便可更加自由安全地行驶在城市道路环境中，反过来将形成更加智能的交通系统。其价值和意义在于：大幅度提高公路的通行能力，大量减少公路交通堵塞和拥挤，降低汽车油耗，可使城市交通堵塞和拥挤造成的损失减少。

虽然完全意义上的智能汽车还没有能够走进普通人的生活，但是综合了自适应速度控制、自动紧急制动等多种辅助驾驶功能的汽车已经出现在市场上了。这使得半自主驾驶汽车在许多地区的汽车市场第1次成为现实。根据相关研究机构的调查估计，第1辆智能汽车可能会在2020年投入生产。智能汽车的销量将从2020年的每年8 000辆增长到2035年的每年9 500万辆，占所有轻型车销量的75％。美国研究机构Navigant Research预测：智能汽车数量占汽车总数的比率将从2025的4％增长到2030年的41％和2035年的75％。该研究机构给出了2035年世界各个地区智能汽车销量的预测情况。其中，亚太、北美和西欧占据了绝大部分的比重。尤其是亚太地区，几乎占到全球智能汽车销量的一半。

可以看到，智能汽车将是汽车行业发展的必然趋势，并且中国也将会成为智能汽车的销售大国。

2）主要内容

作为一个复杂的智能系统，智能汽车涉及的内容主要有如下几个方面：

（1）体系结构。体系结构是一个系统的“骨架系统”，确定了系统的基本组成框架和相互关系；对智能汽车系统来说，体系结构还包括了系统信息的交流和控制调度，因此又起到了“神经系统”的作用。智能汽车体系结构定义了系统软、硬件的组织原则、集成方法及支持程序。一个合理的体系结构可以实现系统模块之间的恰当协调，并在系统的软、硬件上具有开放性和可扩展性。

（2）环境感知。智能汽车的环境感知像人类的视听感觉一样，利用各种传感器对环境进行数据采集，获取行驶环境信息，并对信息中的数据进行处理。环境感知系统为智能汽车提供了本车和周围障碍物的位置信息，以及本车与周围车辆等障碍物的相对距离、相对速度等信息，进而为各种控制决策提供信息依据。它是智能汽车实现避障、自定位和路径规划等高级智能行为的前提条件和基础。

（3）定位导航。智能汽车通过定位导航系统获得汽车的位置、姿态等信息。定位导航系统是智能汽车行驶的基础。常用的定位导航技术有航迹推算（Dead-Reckoning，DR）技术、惯性导航（Inertial Navigation System，INS）技术、卫星导航定位技术、路标定位技术、地图匹配定位（Map Mat-ching，MM）技术和视觉定位导航技术等。组合导航系统中，综合两种或两种以上不同类型的导航传感器信息，以获得更高的导航性能。

（4）路径规划。路径规划是指在一定环境模型基础上，给定智能汽车的起始点与目标点后，按照某一性能指标规划出一条无碰撞、能安全到达目标点的有效路径。路径规划主要包含两个步骤：一是建立环境地图；二是调用搜索算法在环境地图中搜索可行路径。

（5）运动控制。智能汽车的运动控制分为纵向控制和横向控制。通过对油门和制动的协调，纵向运动控制实现对期望车速的精确跟随。在保证车辆操纵稳定性的前提下，横向运动控制实现智能汽车的路径跟踪。

（6）一体化设计。相对于传统的添加外部机构的改造方法，智能汽车的一体化设计是未来智能汽车设计的导向。它综合考虑智能汽车对局部环境的感知和决策，以及车辆的动力学特性等性能之间的相互联系和影响，在构建的智能汽车上集成设计各个模块及其相关过程。它注重设计的整体性，以获得智能汽车设计整体最优为目标，在控制、结构、性能、布局、强度、可靠性、维修性和寿命周期费用等多方面进行综合分析和协调权衡。

2035年智能汽车销量预测及技术概论

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