梦想照进现实,超材料智能交通不再遥远
相信很多80后的朋友都对上世纪80年代的一部美国电视剧记忆深刻——《霹雳游侠》。在剧中,一辆名叫KITT的Pontiac Firebird Trans-AM智能汽车吸尽了人们的眼球,利用各式各样、变化莫测的人工智能在罪犯横行的世界中行侠仗义,锄强扶弱。能说话、能思考、能交流的它让每一个观众都想即刻拥有这么一辆超能力的汽车。KITT有句最为经典的台词就是“请别叫我‘汽车’或者‘几只轮子’,我是奈特工业2000号”,由这句台词带来的思考更多是对未来车辆交通智能化技术革新的向往。

什么是车辆智能化
随着几十年科技和工业技术的发展,车辆交通智能化技术从无到有,从简单到复杂,从单一形式到网络形式,从有人驾驶模式到无人驾驶模式,逐渐形成了未来车辆、交通发展的方向。就目前的汽车而言,现行成熟的智能模式包括自动泊车、主动刹车制动、自适应巡航、车道偏离系统、夜视系统等。这些模式都较为单一,主要以辅助有人驾驶为主,提高车辆的主动安全性。如今,各大汽车厂商和互联网巨头都在开发更为复杂的智能系统。
欧洲SARTRE(安全环保的公路列车)项目定位在传统公路上可实施的技术,让驾乘成为一种享受。驾驶者在行驶中可释放双手,通过玩平板电脑、手机、书刊打发时光,就可直抵阳光迷人的海滩或是重要的商务场所。这个项目已在瑞典Hallered的沃尔沃试验场完成了技术演示工作。4辆搭载智能系统的车辆可在引导卡车的带领下以高达90km的时速自动行驶,实现编组车队在日常交通的综合路况下行驶。沃尔沃汽车公司技术专家ErikCoelingh介绍说:“为了做到这一点,我们扩展了当前安全和辅助系统中的摄像头、雷达和激光技术,这些系统包括自适应巡航控制系统、城市安全系统、车道保持辅助系统,盲点信息系统和停车辅助系统。”
通用汽车公司展示了新一代车对车信息交技术系统(V2V Communication),此项技术利用无线通信原理和GPS全球卫星定位技术,通过安装在汽车中的雷达信息收发器定位监测路况信息,最终可以实现车辆完全无碰撞行驶,从而使更多的驾驶者或者行人避免在车祸中受伤或失去生命。

美国福特公司针对车辆智能化应用推出了Intelligent Vehicle Technology车对车无线技术,将无线智能通信技术应用于高速公路和交通系统中,旨在实现汽车之间的“对话”和自动组网通信,有效地减少交通事故,大大减少汽车油耗。
德国宝马公司也开发了一套车对车无线技术,通过这套危险屏蔽系统,行驶中的汽车可获得更多周边的路况信息,包括堵车预警、救护车辆信息、天气状况等。
谷歌已经获得了半自动驾驶汽车转型为全自动驾驶汽车的专利技术,在这项技术中,汽车通过一套搭载在汽车顶端的感应装置来感知行驶过程中的环境,实现汽车的全自动驾驶。
目前,无人驾驶汽车所需要的技术已经基本具备,这些技术包括以雷达为基础的巡游控制系统和通信系统、运动传感器、路线变化报警装置和卫星数字地图。智能车辆技术包括传感技术、通信技术、智能技术和控制技术,而在这四个技术中,通信技术和智能技术处于核心地位,传感技术和控制技术则是核心技术与外部世界的接口。车辆智能通信技术应具有信息交流和实物探测的功能,天线、雷达则是这一技术的核心。
超材料力助车辆智能化
超材料,英文名metamaterial,其中拉丁语词根“meta-”表示超出、非凡、另类之意。超材料指的是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料,一般包括新奇的人工微结构和底材。自2006年美国杜克大学Smith教授领导的研究小组设计、制造了著名的“隐身衣”以来,超材料频频亮相于各个领域,受到各国政府、学者、产业界广泛的关注和重视。充分利用超材料的设计思想可提升传统材料的性能,实现传统材料产业的技术升级和结构调整,甚至可对一个行业产生颠覆性的效果。
比如,超材料天线是一类使用超材料作为基板的新型天线系统,与传统天线相比,可显著增大天线辐射效率、提高天线方向性系数和增益,同时可减小天线系统的尺寸,使天线系统小型化和便携化。欧美发达国家,如美国、欧盟、日本等,都专门启动了关于超材料天线的研究计划,组织了众多相关领域顶尖科学家,并给予高额的研究经费支持。美国SI2 Technologies Inc公司已开发出几种超材料技术,并成功地应用于天线和阵列系统。这些技术一方面减少天线尺寸,另一方面又能维持高效地工作状态。将超材料天线融合入车辆工程之中,既可以提升车辆天线的使用效能,又不至于破坏车辆整体的气动特征和美观。
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