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1、毕业设计(论文)正文题 目汽车新技术的研究与探讨专 业机械设计制造及其自动化班 级机制0612姓 名刘学 号06316指导教师职 称 讲师2010年 5 月 16日汽车新技术的研究与探讨摘要：在近十年里，用户对于汽车的舒适性、安全性以及环保等各种性能的要求不断提高。社会进入了信息网络时代，人们对汽车的要求不再满足于一种代步工具，更希望汽车是生活及工作范围的一种延伸。高科技的普及和应用使得汽车产品更新换代的步伐越来越快,也使得中国汽车工业的自主研发水平和技术水平与国际上的差距越来越大,在概念汽车的开发方面则更是相差的极为悬殊。我们的汽车公司必须加大对汽车设计的研究与投入,确立一种积极正确的汽车设
2、计的理念,广泛开展概念汽车的设计。汽车新技术的设计对汽车产品产生越来越大的影响，它代表了汽车产业的发展方向和基本思路，是汽车公司设计水平和科技水平的象征。关键词：汽车；新技术；探讨；发展； Study and Discussion Zhe New Auto TechnologyAbstract：In the last decade, the users of motor vehicles for the comfort, safety and environmental requirements such as performance improved. Society into the in
3、formation network era, the requirements of the vehicle no longer be satisfied with a means of transport, but also want to live and work car is an extension of the scopeHigh techs popularization and the application cause the automobile product renewal the step to be getting quicker and quicker, also
4、causes China automobile industry the independent research and development level and the technical level and the disparity internationally is getting bigger and bigger, in the concept automobiles development aspect is the difference disparate extremely.The Car company must enlarge to the automobile d
5、esign research and the investment, establishes one kind of positive correct automobile design the idea,widely carries out the concept automobiles design. Automotive design of new technologies increasing influence automotive products,it represents the development direction of the automotive industry
6、,it is a car designed the symbol level and the level of technology.Keywords: Automotive；New Technology；Investigate；Developing 1绪 论11.1中国汽车的现状及发展研究11.2新技术对中国汽车的发展有重大作用及意义21.3 论文的工作背景与内容安排31.3.1论文的背景31.3.2 课题的内容安排32 汽车部分新技术的介绍42.1 汽车新能源技术42.1.1 汽车新型燃料电池的探讨42.1.2 汽车太阳能新技术72.1.3 混合动力汽车82.2 汽车新安全技术112.2.
7、1 疲劳驾驶预警系统112.2.2 汽车防追尾系统122.3使汽车驾驶更舒适便捷的新技术152.3.1自动泊车系统152.3.2汽车自动驾驶系统172.4其他汽车新技术192.4.1汽车新型材料192.4.2 汽车降噪新技术212.5本章小结223 汽车新技术发展趋势234 总结与展望254.1 论文的主要目的254.2 对新汽车技术的展望25参考文献26致 谢271绪 论现在是一个知识爆炸的新时代，新产品、新技术层出不穷，而汽车技术的发展更是日新月异。作为改变世界的机器，汽车也在创造新的文明，改造人民的生活方式。随着私人交通手段的普及，城市将分散化，国土利用水平将大大提高，那些非耕地，包括部
8、分丘陵山地都可能变成居住、商业、工业和旅游用地，整个国土将随之增值。汽车的广泛使用，不仅会扩大人们的生活半径，加快社会的活动节奏，而且会改变人们的距离和时间概念。可以说，汽车的应用已经延伸到我们生活的各个方面，汽车正在不断地改变我们的生活，改变着我们的世界，而汽车的新技术引导着汽车未来的发展。为了引领和表现新世纪未来汽车的发展走势，不少国际汽车公司接二连三的在全球各大车展中推出自己的新技术和新型汽车。然而有一个现象必须引起我们关注：作为一个汽车大国，中国汽车企业推出自己开发设计的新技术却不多。其中的主要原因是我国汽车设计理念和方法的缺乏以及对概念车研发的不够重视。如果缺乏自主设计和自主开发能力
9、，中国汽车很难在汽车行业立足。因而我们必须加大对汽车设计的研究与投入，确立一种积极正确的汽车设计的理念，广泛开展概念汽车的设计。2010年，吉利成功收购沃尔沃，也表现出中国汽车企业对技术的重视，并购归根结底旨在获得更先进的技术，提升竞争力。1.1中国汽车的现状及发展研究近几年我国汽车市场产销发展迅猛，市场环境急剧变化，使我国汽车产业面临重组和整合压力，企业利润不断下降。这就迫使汽车企业不断地适应市场变化，寻找新的利润增长，从而获得长足的发展。对于我国的汽车生产企业来讲，现实的可行之路就是必须迎合市场需求变化、提高服务水平、建立自主品牌、选择适合的销售模式，才可在更加激烈的竞争中寻求自身的发展。
10、而新技术，新产品对以上几点都有重大影响。我国汽车市场现状：中国汽车工业自起步以来，经过多年的发展，现已成为汽车生产大国，被国际制造商组织列为世界十大汽车生产国之一。汽车行业要成为我国的支柱产业任重而道远。但是作为发展中国家，我国面临的挑战比发达国家会更加严重，我国政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。 中国汽车行业前景广阔，预计2009年汽车产量将达到1,273.7万辆，2010、2011年将持续保持增长，预计增长率在19%至20%之间。2009年中国将成为世界第一汽车生产大国，同时中国汽车消费量占全球总消费量比例已达12%，在20
11、15年左右国内汽车销售也有望超过美国，成为第一大汽车消费市场。到2020年，中国本土汽车产量将达到2000万辆左右，其中两成产品将进入国际市场。但是，在高增长的背后，我国汽车产业内部同样面临着一系列深层次矛盾。最突出的问题是如何从汽车大国转变为汽车强国。当前，汽车市场需求的高速增长暂时掩盖了国外汽车行业对国内汽车市场带来的冲击，但是，这并不意味着我国汽车市场就没有矛盾和问题。相反，在产销高速增长的繁荣期，我国汽车已经暴露一些问题：1.汽车产业热度过高。目前，国内形成的汽车投资热，尽管有市场因素作用，但在很大程度上是在地方政府支持主导下掀起来的。这种由地方政府掀起的“造车运动”，形成了一批分散、
12、小规模的汽车企业，它明显不利于汽车生产集中度的提高，增加了企业间的生产和竞争成本，降低了汽车产业的效益。2.自主开发能力弱，引进多、模仿多、拥有自主知识产权的少。当前，中国国内生产的汽车大部分都是“戴着洋帽子的中国造”。同美、日、德等国家相比，我国只是汽车产销大国而不是强国。严格从技术意义上讲，当前我国汽车产业实质上是汽车强国和世界汽车巨头的组装车间，汽车市场格局是由跨国巨头主导和操作的，我们是靠“卖市场”吸引世界汽车巨头进入中国的。1.2新技术对中国汽车的发展有重大作用及意义当前汽车市场结构正发生转变：首先，用户结构正在迅速地向私人转移，未来私人需求是汽车需求增长的主体。其次，产品结构依然会
13、以轿车为主。我国大部分汽车生产企业生产的是低端汽车，面对市场规模的缩小，利润的迅速减少，厂家要找到新的利润增长点就必须建立自己的技术研发部门，努力开发新技术、新车型打入市场。而现在汽车产业的投资热虽然使汽车生产竞争加剧，但也为解决资金问题提供了契机，只要可以有效地利用资金就可以迅速的建立自己的研发队伍，掌握在日后竞争中所必需的新型技术及核心技术。从而占领未来汽车市场，引领汽车发展趋势。 1.3 论文的工作背景与内容安排1.3.1论文的背景伴随着汽车的发展，汽车的地位也在慢慢地变化，如今汽车在人们心目中成为一种符号、一种财富的象征和一种地位的体现，然而汽车作为一种道路交通方式的本质却被人们忽略。
14、概念车设计正是基于汽车本质的一种具有预见性的创新设计。在概念车的设计中通过对人类日常生活方式、人类于道路交通中的使用方式、行为方式和生活方式等各方面的预测和分析，设想解决未来道路交通方式中的人与物之间的不和谐因素。当今科技强劲而高速的发展使得交通工具具备了极为广泛的发展空间，越来越多的高新技术不断地在新车中应用。1.3.2 课题的内容安排第一章：介绍了汽车的发展过程与研究现状，介绍了本论文的研究背景及内容安排。第二章：介绍了一些汽车上所使用的新技术及工作特点。第三章：对汽车新技术的发展趋势和前景作了分析。第四章：对本论文的工作做了一个总结并提出了进一步工作的展望。2 汽车部分新技术的介绍2.1
15、 汽车新能源技术2.1.1 汽车新型燃料电池的探讨采用燃料电池作电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车FCEV（Fuel Cell Electric Vehicle）。FCEV是一种地面车辆，仍然保留了车辆的行驶系统、悬挂系统、转向系统和制动系统等。FCEV是以电力驱动为惟一的驱动模式，其电气化和自动化的程度大大高于内燃机汽车。FCEV类型：FCEV按主要燃料种类可分为：以纯氢气为燃料的FCEV；以甲醇改质后产生的氢气为燃料的FCEV。FCEV按“多电源”的配置不同，可分为：纯燃料电池FCEV；燃料电池与蓄电池混合电源的FCEV；燃料电池与蓄电池和超级电容器混合电源的FCEV。后2种多电源的配置方
16、式是FCEV的主要配置方式。辅助电源用于提供起动电流和回收制动反馈的电能。FCEV对燃料电池性能基本要求有以下几方面：a.燃料电池组（堆）的比能量不低于150200Wh/kg，比功率不低于300400W/kg。要求达到或超过美国先进电池联合体（USABC）所提出的电池性能和使用寿命的指标。b.可以在-20的条件下起动和工作，有可靠的安全性和密封性，不会发生燃料气体的结冰和燃料气体的泄漏。c.各种结构件有足够的强度和可靠性，可以在负荷变化情况下正常运转。并能够耐受FCEV行驶时的振动和冲击。d.FCEV除排放达到零污染的要求外，动力性能要求基本达到或接近内燃机汽车的动力性能的水平，性能稳定可靠。
17、 e.各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可能地减小，以符合FCEV的装车要求。f.燃料充添方便、迅速，燃料电池能够方便地进行电极和催化剂的更换和修理。g.所配置的辅助电源，应能满足提供起动电能和储存制动反馈电能的要求。燃料电池性能与普通蓄电池性能的区别：a.燃料电池是将燃料的化学能转变为电能的装置。但燃料电池在产生电能时，参加反应的反应物质在经过反应后，不断地消耗且不再重复使用，因此，要求不断地输入反应物质。燃料电池的技术性能确定后，只要源源不绝地供给燃料，就可以源源不绝地产生电能，其放电特性是连续进行的，但是燃料电池是不可以充电的“电池”。 b.普通蓄电池是一种能量储存装置，
18、不产生电能。蓄电池的活性物质随蓄电池的充电和放电反复进行可逆性化学变化，活性物质并不消耗，一般只需要适当地添加一些电解液等。普通蓄电池的技术性能确定后，必须先充电，将电能储存到电池中，才能在工作时输出电能，而且在电能消耗完后，必须在重复充电后才可能重复使用，其放电特性是循环进行的。FCEV的燃料（Fuel）氢气H2是FCEV的惟一燃料，FCEV采用的氢气一种是来自地面固定的制氢系统，另一种是来自车载移动的制氢系统，当前主要采用地面固定的制氢系统生产的氢气作为FCEV的燃料。工厂化氢气的制备方法有：用裂解法从天然气或石油气中制取氢；用水煤气法从焦碳或白煤中制取氢；用“改质法”从醇类或烃类中制取氢
19、；用电解法或太阳能从水中制取氢；从含氢的工业尾气中提取氢；生物制氢等。直接使用氢燃料可以使FCEV的辅助系统大大简化，效率提高。氢气供应是一个严格的系统工程，在整个氢气供应系统中，都应该采取有效的安全防范措施和救援设施。在FCEV上采用的氢气有：压缩氢气；液化氢气；储氢合金储存的氢气等。1压缩氢气FCEV采用的压缩氢气用纤维增强的高压密封容器储存，以保证氢气储存的安全性。我国用普通钢材制造的罐体氢气压力约为15MPa，氢气的质量仅占储存容器总质量的1；在国外用特制高强度奥氏体钢材制造的罐体，氢气压力可达2535MPa，氢气的质量占总质量的26。目前大多数FCEV采用了压缩氢气。压缩氢气的容器，
20、要求强度高，结构复杂、体积大、质量重，安全性差，罐装时能耗大。轿车一般将压缩氢气储存罐（图4）装在底盘后部，客车一般将压缩氢气储存罐装在车身的顶部。 不同压力的氢气对储存罐的容积有不同的要求。氢气的灌装需要复杂的灌装设备，灌装时间也很长，还需要消耗一定的能量。在同类型的内燃机汽车灌装一箱汽油时，不需要特殊设备，只需要几分钟。2液化氢气液化氢气具有最高储存密度，但需要采用高压-超低温技术来保持氢气呈液态。液态氢储存在特制的用碳纤维增强、双层金属或塑料内衬、耐爆破的储氢罐中，在罐壁之间要抽成真空，以减少热传导，如果出现细微热量的热传导，也会使液态氢蒸发而造成能量损失。高压储氢罐的结构复杂，管理和维
21、护比较困难。4氢气燃料的特点： 优点氢气是燃料电池最理想的燃料，纯度高，在FCEV上可以直接使用，用氢气为燃料的燃料电池系统设备较简单，起动快、性能稳定，对负荷变化的响应快，排放为零污染，相对成本较低。随着氢气储存装置的改进，氢气储存装置在FCEV上的布置问题将进一步得到解决。按轿车或客车车型的不同，用高压气态氢气，一般一次充氢的行驶里程200250km。用液态氢一次充氢的行驶里程可达400500km。用储氢合金一次充氢的行驶里程可达400km左右。缺点工厂化地面固定的制氢系统是一个庞大、复杂的系统工程，需要建立大规模氢气 制造厂、灌装厂、运输系统、储存系统和添加网络，以及系统的安全防护体系等
22、，建立起来需要大量的投资和较长的时间。车载移动的制氢系统在FCEV研究和开发过程中，车载移动的制氢系统是用醇类或烃类经过改质来取氢气。最常采用的是甲醇和汽油。其他种类的燃料除常用的氢和甲醇等燃料外，美国宾西法尼亚大学经过研究和试验，证明甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷、液化气和煤油等碳氢化合物都可以经过改质来转换H2作为燃料电池的燃料，但工艺有所不同。燃料电池汽车前景：综上所述，使用生物能源是汽车产业可持续发展的必由之路。 “万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不灭，生物能源就将取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化
23、碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。因此，利用高新技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要内容。2.1.2 汽车太阳能新技术产生背景及意义汽车用的燃料是汽油和柴油等，它们都是从石油中提炼出来的。然而，石油这种矿物燃料是不能再生的，用一点就少一点，总有一天要用完。据科学家们预计，目前世界上已探明的石油储量将于2020年左右被采尽。因此，汽车将会出现挨受“饥饿”的危险，人类将面临着能源的挑战。从另一方面来说，石油本身就是一种宝贵的化工原料，可以用来制造塑料、合成橡胶和合
24、成纤维等。把石油作为燃料烧掉了，不但十分可惜，而且还污染了人类赖以生存的环境。工作原理：太阳能一刻不停地发出大量的光和热，为人类送来光明和温暖，它也成了取之不尽、用之不竭的能源聚宝盆。将太阳光变成电能，是利用太阳能的一条重要途径。将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断地变成电能，使汽车开动起来。这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。在太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，它就是太阳能电池板。太阳能电池依据所用半导体材料不同，通常分为硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等，其中最常用的是硅太阳能电池。硅太阳能电池有圆形的、半圆形的和长方形的等几种。在电池上有像纸一样薄的小硅片。在硅片的一面均匀地掺进一些硼
25、，另一面掺入一些磷，并在硅片的两面装上电极，它就能将光能变成电能。通常，硅太阳能电池能把10%15%的太阳能转变成电能。它既使用方便，经久耐用，又很干净，不污染环境，是比较理想的一种电源。只是光电转换的比率小了一些。近年来，美国已研制成光电转换率达35%的高性能太阳能电池。澳大利亚用激光技术制成的太阳能电池，其光电转换率达24.2%，而且成本与柴油发电相当。这些都为光电池在汽车上的应用开辟了广阔的前景。将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断地变成电能作为驱动汽车运动的动力,这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。太阳能汽车利用太阳能的一般方法。在阳光下，太阳能光伏电池板采集阳光，并产生人们通用的电流。这
26、种能量被蓄电池储存并为以后旅行提供动力。或者直接提供给发动机也可以边开边蓄电。能量通过发动机控制器带动车轮运动，推动太阳能汽车前进。优势及前景：太阳能电动车以光电代油，可节约有限的石油资源。白天，太阳电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中，在晚间还可以利用低谷电（220V）充电。无污染，无噪音。因为不用燃油，太阳能电动车不会排放污染大气的有害气体。没有内燃机，太阳能电动车在行驶时听不到燃油汽车内燃机的轰鸣声。与燃油汽车的比较优势：实用型太阳能动力车除行驶速度远低于燃油汽车外，与燃油汽车相比，还是有诸多优势的。首先，太阳能电动车耗能少，只需采用3-4平方米的太阳电池组件便可使太阳能电动车行驶起
27、来。燃油汽车在能量转换过程中要遵守卡诺循环的规律来作功，热效率比较低，只有1/3左右的能量消耗在推动车辆前进上，其余2/3左右的能量损失在发动机和驱动链上；而太阳能电动车的热量转换不受卡诺循环规律的限制，90%的能量用于推动车辆前进。其次，易于驾驶。无需电子点火，只需踩踏加速踏板便可启动，利用控制器使车速变化。不需换挡、踩离合器，简化了驾驶的复杂性，避免了因操作失误而造成的事故隐患。2.1.3 混合动力汽车HEV（Hybrid-ElectrICVehicel）混合动力装置。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工
28、作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。 混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。串联式动力：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动
29、车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。并联式动力：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提
30、供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。混联式动力：混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为
31、辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。新型混合动力车的前景：混合动力技术的先进性和实现的现实性，节能、环保效果明显，采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。但是，由于混合动力汽车是在牺牲了部分环保利益的基础上，可以满足目前人们对汽车环保的基本要求，在结构上两套系统电池/电机和内燃机同时安装于本来只装一套系统的汽车上，不仅加大了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺及控制等方面的要求。但是，目前混合动力汽车的热销说明，混合动力汽车是传统汽车时代向氢燃料电池汽车时代的过渡车型技术，虽然不是长远之计，但据估计，仍有20年以上的较长市场周期。可以充分
32、利用现有内燃汽车生产能力，推动传统汽车工业的改造发展。总之，混合动力汽车介于传统汽车和纯电动汽车、燃料电池汽车之间，是一种承前启后的，在经济和技术方面都趋于成熟的电动汽车产品。2.2 汽车新安全技术2.2.1 疲劳驾驶预警系统背景介绍：有关汽车驾驶员的疲劳检测问题,随着高速公路的发展和车速的提高,目前已成为汽车安全研究的重要一环。众所周知，由于路况复杂，行车途中经常会出现急刹车、减速等突发情况，如果不给后车发出明确信号，很容易发生“亲密接触”。主动防追尾技术则可以在一定程度上避免此类事件的发生，最简单的防追尾技术就是当刹车、减速度达到一定数值，汽车传感器就会发出信号，自动打开紧急闪灯，告知后车
33、提前采取措施，这种技术成本简单易于实现而且效果明显，但是追尾事故不仅仅是本车被追尾，同样还会出现本车的主动追尾，而这一技术要实现起来就比较复杂了。疲劳驾驶是指驾驶员在一段时间的驾车之后所产生的反应水平下降,导致不能正常驾车行驶. 驾驶员产生疲劳后,其心理状态也会发生各种各样的变化. 如视力下降,致使注意力分散、视野逐渐变窄；思维能力下降,致使反应迟钝、判断迟缓、动作僵硬、节律失调;自我控制能力减退,致使易于激动、心情急躁或开快车等。疲劳驾驶预警系统就是指一旦驾驶者精神状态下滑或进入浅层睡眠,该系统会依据驾驶员精神状态指数分别给出:语音提示,振动提醒,电脉冲警示,警告驾驶员已经进入疲劳状态,需要
34、休息,并同时自动记录相关数据,以便日后查阅,鉴定. 其作用就是监视并提醒司机自身的疲劳状态,减少司机疲劳驾驶潜在危害。概述及简介：许多国家都比较重视疲劳驾驶预警系统的研究工作,早期的疲劳驾驶测评主要是从医学角度出发,借助医疗器件进行的.其研究工作大致可以分为两大类:一是研究疲劳瞌睡产生的机理和其他各种诱发因素,寻找能够降低这种危险的方法；二是研制车辆智能报警系统,防止驾驶员瞌睡状态下驾驶。疲劳程度测量方法的研究有了很大的进展,许多国家已开始了疲劳驾驶车载电子测量装置的开发研究工作,尤以美国的研究发展较快。: (1)驾驶员打瞌睡侦探系统：采用多普勒雷达和复杂的信号处理方法,可获取驾驶员烦躁不安的
35、情绪活动、眨眼频率和持续时间等疲劳数据,用以判断驾驶员是否打瞌睡或睡着. 该系统可制成体积较小的仪器,安装在驾驶室内驾驶员头顶上方,完全不影响驾驶员正常的驾驶活动。 (2) 方向盘监视装置：一种监测方向盘非正常运动的传感器装置,适用于各种车辆. 方向盘正常运动时传感器装置不报警,若方向盘4s不运动,系统就会发出报警声直到方向盘继续正常运动为止。装置被固定在车内录音机旁,方向盘下面的杆上装有一条磁性带,用以监测方向盘的运动。使用该装置并不意味延长驾驶时间,而是要提醒驾驶员驾车时不要打瞌睡。(3)路面警告系统： 一种设置在高速公路上用计算机控制的红外线监测装置,当行驶车辆摆过道路中线或路肩时,向驾
36、驶员发出警告. (4) 反应时测试仪：根据驾驶员对仪器屏幕上随机出现的光点的反映(光点出现时敲击键盘) 速度测试驾驶员的反应时,用以判断其疲劳程度.(5)电子“清醒带”：使用时固定在驾驶员头部,将“清醒带”一端的插头插入车内点烟器的插座,装在带子里的半导体温差电偶使平展在前额部位的铝片变凉,使驾驶员睡意消除,精神振作. 据说戴上这种“清醒带”,可以24 h 无睡意.“清醒带”使用电压1214 V ,电流500 mA ,十分安全. 国内已开始生产和销售这种装置。国外成功开发了一套驾驶员眼睛的追踪和定位系统,通过安置在车内的一个CCD摄像头监视驾驶员的脸部,实现以下功能: 用快速简单的算法确定驾驶
37、员眼睛在脸部图像中的确切位置和其他脸部特征; 通过追踪多幅正面脸部特征图像来监控驾驶员是否疲劳。我国的疲劳驾驶预警系统的研究起步较晚,目前比较成型的是通过传感器测量驾驶员驾驶时方向盘、踏板等的运动参数来判别驾驶员的安全因素,发现方向盘的操纵情况与驾驶员的疲劳程度有一定的联系,方向盘较长时间不动,说明驾驶员在打瞌睡。2.2.2 汽车防追尾系统背景及应用：繁忙的都市，拥堵的道路，追尾事故频发。毫不夸张地说，“追尾”是一种覆盖全世界的流行性病毒，是有车一族的常见高发病。只要你在开车，这种病毒就在车流中与你如影随形，稍不留神就会中招。更糟糕的是，感染这种病毒的后果可大可小，轻者损失钱财，重者车毁人亡。
38、自从汽车大量问世以来，人们就开始想尽办法遏制追尾。政府制定交通法规，厂商投入大量研发资金，车主给爱车贴上类似“别吻我，我怕修”、“离我远点”的标语遗憾的是，“追尾”病毒仍在车辆行驶的道路上潜伏，而且逐渐成为城市交通堵塞的罪魁祸首。简介：当然，随着科技的进步，这个难题正在慢慢得到破解。日前，在一个主题为“直达”的活动中，通用汽车为车主们描绘了未来城市交通的美好远景：车辆尾气排放、交通堵塞和交通事故都将成为过去时。1.追尾预警系统（车对车），利用卫星导航系统精确定位车辆所处方位，并通过无线网络把所得信息传送到距离米以内的车辆上。当有车辆相隔距离超出安全范围时，系统会发出警报以避免车祸发生。另外，V
39、2V系统还增加了防止后方追撞的警告系统，除了加强尾灯的警示功能之外，也会由警铃或是坐椅震动方式，在第一时间提醒驾驶人注意。2.红外线控制车速作用，其作用是可以实现自动维持车间距和弯道自动减速。这套智能巡航系统可以通过导航仪判断车辆前方弯道大小，让车辆在进入弯道前自动减速，而驶出弯道后自动加速，恢复预先设定的车速，车速通过控制刹车辅助器的压力以及发动机转速来调整。而在自动维持车距方面，采用红外线激光器，可测距离为120米。当探测到前车间距太小时，会给油门踏板以发力，控制车辆减速，同时通过警告和屏幕提醒驾驶员注意。 虽然国内车主开上配备的汽车尚需再候些时日，但显然并不只是通用汽车在为预防“追尾”作
40、努力。事实上，配备防追尾安全技术的各种汽车已在大道上行驶。3.工程师们对多种刹车警告灯形式进行了测试，其中以闪光警告灯最为有效。当汽车驾驶者遇到危险情况并采取紧急刹车时，这种闪光刹车灯会以最快的速度迅速亮起4次，从而有效地提醒后车驾驶者避免追尾，并且这种闪烁的光线不会影响到其他驾驶者的正常行驶。4.自动避撞系统通过雷达等探测装置随时监测路面状况，在汽车运行中探测汽车运动方向上的障碍物。可以根据与周围车辆距离的远近而自行调整车速，使车辆间保持一个安全的距离，减小发生碰撞的可能。一旦发生紧急情况，碰撞事故在所难免时，它可以发出警报并自行采取刹车等措施，而无需驾驶员的操作，从而大大减轻碰撞的程度，甚
41、至完全避免事故，为乘客提供了更有效的保护。 此外，通过闪光刹车灯技术提供的红色闪动报警信号代替原有的常规刹车灯，当汽车驾驶者遇到危险情况做出紧急刹车时，后车驾驶者的反应时间可比原来减少02秒。举个例子，当汽车以每小时80公里的速度进行紧急刹车时，其制动距离将缩短44米左右，而当汽车以每小时100公里的速度进行紧急刹车，其制动距离则将至少缩短55米。显然，闪光刹车灯技术能够直接并有效地防止汽车追尾事故的发生。2.3使汽车驾驶更舒适便捷的新技术2.3.1自动泊车系统作用及应用前景：科技是用来造福人类的，并让我们的生活变得更加简单快捷，车辆的自动泊车系统对于新手而言绝对是个好东西。对于许多新手而言，
42、停车入位是一种痛苦的经历，大城市停车空间有限，将汽车驶入狭小的空间已成为一项必备技能。 很少有不费一番周折就停好车的情况，停车可能导致交通阻塞、神经疲惫和保险杠被撞弯。 幸运的是，技术的发展为之提供了解决之道，这就是自动泊车功能。设想一下，当找到了一个理想的停车地点只需轻轻启动按钮、坐定、放松，其他一切即可自动完成。 自动泊车技术同样适用于主动避撞系统，并最终实现汽车的自动驾驶。 汽车制造商之所以开发能够自动泊车的汽车，是因为他们意识到消费者的需求。 顺列式驻车通常是驾驶员考试中最令人担心的一项，而且几乎每个人都会在某些地点碰到这样的事情。 大城市的车主可能每天都必须面对这种情况。 如果有一种
43、车能消除这些麻烦，这种汽车肯定会很受欢迎。简介：自动泊车技术大部分用于顺列式驻车情况。顺列式驻车要求汽车沿路边平行停放，与其他停好的汽车排成一条直线。 大多数汽车用户需要比车身长出约1.8米的停车位，才能顺利完成顺列式驻车，尽管有些熟练驾驶员只需要更少的空间。如果是人工顺列式驻车，驾驶员必须遵循以下五个基本步骤： 将汽车开到停车位的前面，停在前面一辆车的旁边、向路边转动车轮，以大约45将车向后切入停车位、当汽车前轮与前车的后轮平行时，驾驶员拨直前轮，然后继续倒车、当通过后视境确保与后面车辆保持一定距离后，驾驶员从路边向外打车轮，将汽车前端回转到停车位中、最后，驾驶员在停车位前后移动汽车，直到汽
44、车距离路边约0.3米为止。 常见的自动泊车系统的基本原理是基于车辆的四距离传感器的，低速开过有空缺车位的一排停车位，传感器扫描到有空缺的车位足够可以放下这辆车的话，人工就可以启动自动泊车程序。将回波的距离数据发送给中央计算并由并中央计算机控制车辆的转向机构，但是仍然需要人工来控制油门，因此并不是全自动的，但这种设备的确使顺列式驻车更加容易， 仍然驾驶员尽管必须踩着制动踏板控制车速(汽车的怠速足以将车驶入停车位，无需踩加速踏板)，有些车辆现在已经可以实现全自动的自动泊车，但是只限于横列和纵列的标准车位，这些车辆可以由人下车来操作，按动按钮车辆就可以实现完全自动的泊车入位。 汽车移动到前车旁边时，
45、系统会给驾驶员一个信号，告诉他应该停车的时间。 然后，驾驶员换倒挡，稍稍松开刹车，开始倒车。 计算机通过动力转向系统转动车轮，将汽车完全倒入停车位。 当汽车向后倒得足够远时，系统会给驾驶员另一个信号，告诉他应该停车并换为前进挡。 汽车向前移动，将车轮调整到位。 最后，系统再给驾驶员一个信号，告诉他车子已停好。 有些手动档的自动泊车还需要控制油门和离合器的配合，因此现有的自动泊车技术还属于半自动状况。现有的自动泊车汽车并不是全自动的，但这种车的确使顺列式驻车更加容易。 驾驶员仍然必须踩着制动踏板控制车速。然后，车上的计算机系统将接管方向盘。仪表板上安装了计算机屏幕，它会提示驾驶员执行下面的操作：
46、诸如何时停车、何时换倒挡以及何时慢放刹车将车移入停车位。 不同的自动泊车系统采用不同的方法来检测汽车周围的物体。 有些在汽车前后保险杠四周装上了感应器，它们既可以充当发送器，也可以充当接收器。 这些感应器会发送信号，当信号碰到车身周边的障碍物时会反射回来。 然后，车上的计算机会利用其接收信号所需的时间来确定障碍物的位置。 其他一些系统则使用安装在保险杠上的摄像头或雷达来检测障碍物。 但最终结果都是一样的： 汽车会检测到已停好的车辆、停车位的大小以及与路边的距离，然后将车子驶入停车位。 有些汽车已经配备了半自动巡航控制系统，称为适应性巡航控制。 与常规巡航控制一样，使用这套系统，驾驶员可以设定速
47、度。 不过，这套系统利用激光来检测与前方车辆的距离，如果离前方车辆太近，它会自动减速。 另一项正在开发的技术是使用无线技术将车辆连接起来。 如果一辆汽车检测到弯路路面较滑，那么后面的汽车便会收到相关信息，并减速前进。 牵引控制系统也正在研发之中。 另外，这套系统还通过跟踪其他车辆的速度来检测交通状况，并给出行驶路线建议。 2.3.2汽车自动驾驶系统前景及发展：无人驾驶汽车是未来汽车发展的方向，人类在不久的将来会用上智能型无人驾驶汽车。那是一种将探测、识别、判断、决策、优化、优选、执行、反馈、纠控功能融为一体，会学习、会总结、会提高技能，集微电脑、微电机、绿色环保动力系统、新型结构材料等顶尖科技成果为一体的智慧型汽车。需要指出的是，研发无人驾驶汽车并非要完全替代驾驶员，只是在需要替代的领域和场合作替代。无人驾驶汽车尤其适合从事旅游、应急救援、长途高速客货运输、军事用途，以发挥可靠、安全、便利及高效的性能优势，减少事故，弥补有人驾驶汽车的不足。无人驾驶汽车在交通领域的应用，从根本上改变了传统车辆的控制方式，可大大提高交通系统的效率和安全性。随着高科技的发展，无人驾驶车辆技术将会不断发展，其功能也将更完善，学科内容将会更丰富，前
