計算機技術在智能汽車設計中的應用研究

邢俊秀 王永安

山西應用科技學院動力與電氣工程學院，山西 太原 030000

5G 技術的快速推廣和應用，為我國智能汽車的發展提供了通信與技術保障。在科技發展進步的背景下，國家也十分關注智能汽車領域的發展，2018 年工業和信息化部發布了《車聯網（智能網聯汽車）產業發展行動計劃》，通過推動技術創新、加強標準規范建設、健全政策法規以及促進產業協同等措施，加快智能網聯汽車產業的發展。通過應用計算機技術，智能汽車能夠具備感知、分析和決策能力，實現更安全、智能、高效的駕駛模式[1]。同時，計算機技術也為汽車帶來了諸多創新和改進，如無人駕駛、智能輔助駕駛系統、車聯網等，極大地提升了駕駛體驗，改善了道路交通的效率和安全性[2]。因此，需要加強對計算機技術的深入研究，進而更好地為智能汽車的發展提供關鍵技術，進一步提升行車安全性、交通效率和駕駛體驗。

1 智能汽車的概述

智能汽車是指具備自主感知、智能決策和自動控制等功能的汽車，是將計算機技術與汽車工程相結合的產物，利用先進的計算機技術、傳感器技術和通信技術，實現自動駕駛、人機交互、車聯網、大數據分析等功能[3]。在信息技術的支持下，智能汽車具備了先進的傳感系統、決策系統和執行系統，同時運用信息通信、互聯網、大數據、云計算和人工智能等新技術，使智能汽車不僅能夠實現部分或完全的自動駕駛功能，還能逐步向智能移動空間轉變。例如，智能車輛利用環境感知技術，通過傳感器和相應算法來感知周圍環境，包括障礙物、道路狀況、行人等，并將這些信息轉化為車輛系統能夠理解的數據，通過規劃決策系統，智能車輛能夠根據環境情況和預設目標，制定最優的行駛路徑和動作，包括變道、超車、停車等操作。

2 計算機技術在智能汽車設計中的應用

2.1 汽車智能控制系統

在智能汽車設計中，汽車智能控制系統發揮著智能規劃以及智能調節的關鍵作用，當前汽車智能控制系統主要涉及數字信息庫的搭建、數字圖像的采集、智能決策以及控制單元等內容。一方面，智能汽車通過各種傳感器獲取路況、車輛狀態、駕駛員行為等數據，并借助計算機技術對這些數據進行采集、融合和處理。這些數據包括圖像、聲音、位置、速度等信息，計算機通過算法對這些數據進行分析和處理，提取有用的特征。另一方面，汽車智能控制系統能夠實現智能決策和控制的功能，通過對采集到的數據進行識別、分析和評估，對汽車的行駛狀態、環境條件以及相關的安全信息進行綜合判斷，進而做出智能化的決策。例如，當檢測到危險情況時，智能控制系統能夠自動觸發緊急剎車或避讓操作，提高汽車的安全性[4]。

2.2 汽車智能防撞系統

汽車智能防撞系統通過使用傳感器、攝像頭、雷達等技術，實時監測車輛周圍的環境，并利用算法進行數據處理和分析，提高車輛行駛過程中的安全性，減少碰撞事故的發生，以提供保護駕駛員和車輛的功能。利用傳感器和攝像頭等設備，智能防撞系統能夠獲取車輛周圍的信息，包括其他車輛、行人、障礙物等，通過計算機技術對這些數據進行處理和分析，識別不同的物體并判斷其與車輛的距離、速度等參數?；诃h境感知的結果，智能防撞系統通過算法進行碰撞預警，當系統檢測到可能發生碰撞的情況，如前方車輛急減速或車距過近，系統會通過聲音、視覺或振動等方式提醒駕駛員及時采取避讓或剎車等措施。

2.3 汽車無人駕駛系統

汽車無人駕駛系統是一種基于先進的計算機視覺、感知、決策與控制技術，可實現汽車在沒有人類駕駛員的情況下自主地感知環境、做出決策并執行操作的系統，將人工智能、機器學習、傳感器技術等多種技術相結合，實現了汽車的自主導航和駕駛功能，更好地提升智能汽車的安全性、舒適性和效率性，減少人為錯誤導致的事故風險，提供更好的駕乘體驗和交通流量優化。

首先，汽車無人駕駛系統通過激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等傳感器收集周圍環境的信息，傳感器包括激光雷達、攝像頭、雷達、超聲波傳感器等，感知車輛周圍的環境，獲取道路、障礙物、行人、交通信號等信息。

其次，汽車無人駕駛系統利用計算機視覺和深度學習等技術，對傳感器獲取到的數據進行處理和分析，實現對障礙物、交通信號等道路狀況信息的感知和理解，識別和跟蹤環境中的各種對象，建立場景模型。通過實時分析和判斷感知到的環境信息，確定車輛的行駛策略，根據交通規則和道路狀況，自主地選擇合適的路徑和速度，并做出相應的決策，如超車、變道、減速或停車等。

最后，汽車無人駕駛系統中的控制系統負責將感知與決策模塊生成的駕駛命令轉化為車輛的實際控制動作，通過與車輛的傳統控制系統進行集成，實現自主操縱車輛，并根據感知和決策結果對車輛的行為進行調整，確保車輛按照預定的路徑和行為進行安全駕駛[5]。此外，汽車無人駕駛系統需要具備良好的網絡通信能力，以便與其他車輛、交通基礎設施和云端服務器進行實時的數據交換與信息共享，提升整個系統的效率和安全性。

2.4 汽車胎壓監測系統

汽車胎壓胎監測系統通常由傳感器、信號處理單元和顯示單元組成，傳感器負責檢測輪胎的胎壓，并將數據傳輸到信號處理單元；信號處理單元負責處理數據，并根據預設的胎壓范圍確定胎壓是否正常；一旦發現異常，信號處理單元會發送信號給顯示單元，通過儀表盤顯示器顯示警報或發出聲音提醒駕駛員。胎壓監測系統中傳感器的數據采集、信號處理和胎壓判斷，都需要由計算機進行高效的算法計算和實時決策來完成。通過汽車胎壓監測系統，駕駛員能夠提前了解輪胎的工作狀態，避免由于胎壓異常引起的事故風險。同時，維持適當的胎壓也有助于減少燃油消耗，延長輪胎壽命，提高汽車燃油的經濟性和可靠性，為智能汽車的發展增添了安全性和便利性。

2.5 汽車智能導航系統

汽車智能導航系統結合了定位技術、地圖數據和智能算法，為駕駛員提供準確的導航信息和路線規劃。首先，汽車智能導航系統通過全球衛星導航系統獲取車輛當前位置信息，實現精確定位，通過接收衛星信號和使用相關傳感器，準確了解車輛的行駛軌跡和位置。其次，系統利用地圖數據進行路線規劃和導航，地圖數據包括道路網絡、交通標識、路況信息等，這些信息由地理信息系統和其他數據提供商提供?；谶@些數據分析并選擇最佳的駕駛路線，提供語音提示和圖形顯示，幫助駕駛員正確導航。最后，智能導航系統根據駕駛員的偏好和實時交通情況，動態調整路線規劃，通過連接互聯網和移動通信網絡，實時獲取交通信息，包括擁堵情況、事故報告等，以便提供準確、實時的導航建議。例如，在遇到交通擁堵時，智能導航系統可以提供繞行建議，幫助駕駛員快速選擇最佳路線[6]。

3 計算機技術在智能汽車設計中的應用案例

本文以特斯拉智能汽車計算機技術的應用為案例進行分析。計算機技術在特斯拉智能汽車設計中的應用主要集中在自動駕駛、車載信息娛樂系統及能源管理等3 個關鍵領域。

首先，在自動駕駛領域中，特斯拉智能汽車配備了強大的計算機系統，采用了“特斯拉愿景”（Tesla Vision）視覺處理、自動輔助駕駛（autopilot）等計算機技術，實現了高級駕駛輔助功能（advanced driver assistance system，ADAS）和自動駕駛功能。特斯拉智能汽車的自動駕駛系統配備了多個傳感器，如雷達、攝像頭和超聲波傳感器，并基于先進的感知技術、圖像處理和機器學習算法，實現了自動加速、制動、轉向和車道保持等功能，保證車輛在道路上的安全性駕駛。

其次，特斯拉智能汽車的車載信息娛樂系統采用了先進的計算機技術，提供了豐富的娛樂、導航和通信功能。例如，特斯拉公司自主開發的“特斯拉開放平臺”，該平臺搭載了智能操作系統，集成了觸控顯示屏，駕駛員和乘客可通過觸摸屏幕、語音識別等方式與系統進行互動。車載信息娛樂系統能夠實現導航指引、音頻和視頻娛樂、車輛數據顯示、手機藍牙連接等多種功能。例如，駕駛員可使用語音命令來指定導航目的地、選擇音樂或者接聽電話，提高了駕駛的操作安全性和便利性。除此之外，在能源管理中，特斯拉智能汽車借助計算機技術構建了電池管理系統，進而更好地實現對電池電壓、電流等運行狀態的實時檢測，以優化車輛的能耗和能源使用效率。

4 計算機技術在智能汽車設計中的應用價值

4.1 提升智能汽車產品功能及性能

從目前計算機技術在智能汽車設計中的應用來看，人工智能、云計算等技術進一步完善了智能汽車產品功能及性能，如自動駕駛、自動泊車、智能導航、胎壓監測、智能防撞等，為用戶提供了便捷安全的汽車駕駛系統，更好地增強了用戶的駕駛體驗，進一步推動了智能汽車的發展。通過應用計算機技術，更好地實現了大量的數據的高效處理和分析，從中提取有價值的信息，借助機器學習和深度學習等算法，不斷優化智能汽車的駕駛策略和性能。

4.2 促進智能汽車領域可持續發展

計算機技術在智能汽車設計中的應用有助于智能汽車領域的可持續發展。一方面，計算機技術提升了智能汽車的安全性能，通過使用傳感器、攝像頭和雷達等設備，實時監測車輛周圍的環境，并及時發出警報或采取自動控制措施，從而避免碰撞事故和其他潛在的危險。另一方面，計算機技術有助于改善駕駛體驗，為駕駛者提供更方便、舒適和智能化的駕駛體驗。例如，通過智能導航系統、語音識別技術和人機交互界面，駕駛者能夠實現輕松獲取導航信息、控制車輛功能并與車輛進行交流的目的，使駕駛過程更加輕松愉快。

5 結語

綜上所述，智能汽車是當今汽車工業的重要發展方向，計算機技術在智能汽車設計中的應用也是未來汽車智能化領域的重要發展趨勢，其有助于提升汽車的智能化水平，通過利用人工智能算法和大數據分析，學習和理解駕駛員的行為習慣、偏好和需求，為駕駛員提供個性化的駕駛體驗。除此之外，通過研究計算機技術在智能汽車設計中的應用，能夠進一步提升智能汽車的性能和功能，優化駕駛體驗，并提高整個交通系統的效率和安全性。