何克忠-潜心智能车研究 创人工智能新发展

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1、何克忠:潜心智能车研究创人工智能新发展何克忠:潜心智能车研究创人工智能新发展　　擎天柱、大黄蜂、威震天等等这些我们耳熟能詳的名字，伴随着一代人的成长，成为我们永难遗忘的回忆。这些《变形金刚》的机器人，他们能变成各种车辆，能够拥有他们，就是我们儿时的梦想。如果有一天，人类或许也能创造出这些人工智能机器人，将会是怎样一幅场景？　　事实上，随着科技的发展，科学家一直没.LR-V的研制。何克忠教授还先后承担了国家科技重点项目等20余项；设计和研制成多型室内智能移动机器人THMR-I、THMR-II、THMR-

2、IIA和室外智能移动机器人THMR-III、THMR-V；成功开发了多项总线式工业控制计算机系统TH-STD-7800、TH-IPC-7800、TH-104-7800以及嵌入式测控机模板TH-MCS-7855、TH-MCS-7816、TH-MCS-7845，并已分别应用于各类控制系统中。为THMR-V的研发成功奠定了重要的基础。　　2003年，何克忠教授课题组的研究取得了突破性进展，清华智能车THMR-V能够实现结构化环境下的车道线自动跟踪，准结构化环境下的道路跟踪，复杂环境下的道路避障、道路停障以及

3、视觉临场感遥控驾驶等功能。在车道线自动跟踪研究中，THMR课题组提出了基于扩充转移网络的道路理解技术和基于混合模糊逻辑的控制方法，实现了车道线的自动跟踪，平均时速为每小时100公里，最高时速达到每小时150公里。THMR-V驶出了全球极速，并被评选为2003年公众最关注的中国十件科技大事之一，鉴定专家委员会认为该智能车在车道线自动跟踪技术研究方面处于国内领先水平。　　这一切成果与以何克忠教授为代表的THMR-V课题组的努力是分不开的，何克忠教授夜以继日、不辞辛苦，将毕生心血专注到智能车研究之中，着手解

4、决关于智能车研发之中众多难题。智能车THMR-V车速每小时150公里相当于40m/s，因此对车道线识别技术、车体的控制技术以及方向盘转角的检测技术提出了快速、精确、灵敏的极高要求。　　针对车道线的识别技术，何克忠教授率领课题组进行了大量的实验研究，提出了基于扩充转移网络的道路理解技术。这种方法大幅度降低了道路图像处理和车道线识别的计算量，提高了整个车道检测过程的速度，保证了车道检测和道路环境理解的实时性，而且能够有效避免路面上其它车道标志的干扰。实验结果表明，在车道线跟踪阶段全部计算过程的周期缩短到不

5、足20毫秒，完全可以满足高速移动机器人自主行驶的实时性需求。　　对于车体控制技术，课题组把传统的PID控制与模糊逻辑控制的优点结合起来，提出了混合模糊逻辑控制算法，经过.LR-V能够实现结构化环境下的车道线自动跟踪、准结构化环境下的道路跟踪、复杂环境下的道路避障、道路停障以及视觉临场感遥控驾驶等功能。　　一分耕耘一分收获　　尽管目前世界上已经有不少无人车跑出了不错的成绩，但在对复杂环境的适应性、运行的可靠性以及成本控制等方面还远远不足，而这些恰恰是无人车在正式推向市场时必须面对的重要问题。无人车上路最

6、重要的是可靠性和安全性，尤其是方向、油门、刹车等控制系统和摄像机、激光雷达等检测部件。众所周知，汽车的工作温度要求十分苛刻，从零下数十度到零上数十度，而常用的传感器如摄像机、工控机等的工作温度一般也就在零度到50度之间，远不能满足可靠性要求，急需采用新技术、新方法和新材料。　　因此，何克忠教授在THMR-V在车体控制系统设计中精益求精，采用分层递阶的体系结构，分为智能级、协调级和执行级，都选用工业控制计算机。智能级是根据起始点位置、目标点位置和电子地图进行全局路径规划，规划出－条最佳的路径。当全局路径

7、发生变故，无法行进时，智能级将进行全局路径的重规划，两种规划的结果发送给协调级。协调级接受执行级各个传感器传来的位置信息和车体的状态信息，对相应的信息进行融合建立车体的状态模型和环境模型，协调级根据上述两种模型和智能级送来的规划路径进行局部路径规划，并据此进行轨迹规划，向执行级发出车体动作命令。执行级接受协调级发来的车体控制命令，控制车体动作，并向协调级发送各个传感器采集到的车体状态信息和车体的环境信息。执行级包括车体（方向、油门、刹车、档位、启停等）控制系统、激光雷达测量系统、摄像机环境检测系统、G

8、PS车体定位系统、磁罗盘-光码盘位置速度测量系统等。　　分层递阶的结构实现了功能的分散，用多台计算机实现各自不同的功能，避免了一台计算机功能过多、过于集中带来的风险，具有实时性、快速性，编程的简便、安全、可靠方面也有很大的优点。　　为了提高智能车的可靠性，THMR课题组在车体控制系统设计中采取了许多措施，如选用工业级元器件、信号隔离技术、电源及信号滤波、电路板的精心设计、系统连接线的精心安排、计算机软件的可靠性设计等方面，保证了智能车的安全可靠性。　　一