未来世界的100种变化-第3章

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　　　　前景预测　　　　
　　　　大脑－计算机接口技术还处于起步阶段，其中相应的软硬件及脑电图技术仍有待发展。几年之后，用作测量脑电流的仪器可以装入折叠帽中，到那时候，软件也能识别更复杂的运动意念。届时，该技术产品可以批量进入市场。　　　　
　　　　


第三部分：交通与运输安全过马路（图）

　　　　浮乐空茨所描绘的关于快速运动的梦　　十字路口是城市交通的焦点，在那里发生的事故占所有城市交通事故的60％。在有红绿灯的路口发生的事故中将近一半是闯红灯及忽略优先行驶权造成的。在仅仅竖有标牌的路口所发生的事故中的95％是忽略优先驾驶权造成的。在这种令人担忧的情况下，人们可使用所谓的交叉路口辅助系统，它们可在危急情况下给司机发出警报，帮助司机避免事故的发生。　　　　
　　　　关键技术　　　　
　　　　录像机所提供的信息与人眼所接受到的最相似，这是自动识别技术的基础——汽车“学习看东西”。机器的视觉系统必须与庞大的数据量打交道，它必须从每秒1000万像点中过滤出“警告、刹车或不必警告、刹车”的信息。此技术的第一步是快速探测以及对图像中决定性区域的判断。有两种光学图像识别方法：光学通量和立体图像技术。研究人员已经成功地将立体摄像机上的图像与光学通量的辨认程序在数学上联系起来。目前计算机已能识别静止的与运动的物体，并能计算出车辆以什么样的速度接近这些物体。这种识别和运算是实时的，也就在毫秒内完成。　　　　
　　　　问题和解决方案　　　　
　　　　尽管市内交通速度较低，但与城市外的交通相比，城市内的交通境况要复杂得多。车辆辅助系统中的雷达传感器只能在特定的条件下获取车辆的环境信息，它们只能看到车辆前方很小的视角区域，并且无法区别物体。因而研究人员使用摄像传感器，即照相机，它们可以单独被使用或两个合在一起作为立体系统，它们还可提供彩色或黑白图像。传感器上的某一幅图像单独使用并无任何用途；只有当其中的图像信息被分析和加工后，人们才能获得道路上是否会出现危险情况的信息。因为实时性在此情况下很重要，所以计算机可支配的时间很少。　　　　
　　　　十字路口辅助程序可以认识“停”的路标是什么样，并且以后能在任何情况下加以辨明，无论是在夜间、雨中、不同宽度的街道上或在一片路标的“丛林”中。此系统还可识别司机对此交通标记是否有所反应。如果司机不刹车，那么系统将会发出声音或视觉警告或自动将油门关闭并刹车。　　　　
　　　　重要意义　　　　
　　　　投资新一代的交通辅助系统的硬软件的意义是显而易见的。尽管它们可能无法识别所有的危险，然而它们至少可以避免在十字路口发生的60％的交通事故。　　　　
　　　　前景预测　　　　
　　　　联邦教育与研究部所资助的联合项目“INVENT”（发明）正在对上述问题进行处理，此项目将于2005年结束。　　　　
　　　　识　别　路　标　　　　
　　　　交通中连续涌现的视觉刺激要求驾驶员有相当集中的注意力。路标、红绿灯、车辆、路面标记和其他的交通成分构成了一幅永远变动的场景。视觉辅助系统——如交通标志和红绿灯识别系统能弥补驾驶员的感官不足并帮助驾驶员正确地识别周围环境。假如司机处于超速行驶或忽视了红灯的危险情况下，他将被及时地警告。　　　　
　　　　关键技术　　　　
　　　　在交通路标识别系统中，用彩色摄像机获取周围的信息。专门的色彩过滤器将图像分解成交通标记特有的颜色及图像背景，图像的界面将按照形状、面积、大小及内容被一一分析。图像分类器再按照系统已获知的区分标记，将它们归类为某一特定的交通标记，具有特定色彩的圆形图像是识别红绿灯模型的首要依据。另外一种方法是依据其轮廓或信号灯的位置判断路标或红绿灯。这种方法有个优点，即它不使用昂贵的高分辨率的色彩传感器。为了增加可靠性，形状分析以每秒25次的频率进行，一直到车辆驶过相应的交通标记。　　　　
　　　　问题和解决方案　　　　
　　　　在城市中五颜六色的环境下，视觉辅助系统必须在视别相应物体方面接受培训。为了将冗长的图像数据减少到必要的程度，许多识别系统将并列工作。识别系统已被事先用大量的例子进行了培训，所以它们知道将要识别的物体应是什么模样。在图像处理的最后阶段只剩下一些对司机有意义的数据。图像处理软件将结果显示出来，如有速度限制或红灯之类，并可将其转换为声音信号来提醒司机。　　　　
　　　　重要意义　　　　
　　　　每一个这样的信息均可帮助司机避免错误，从而避免事故的发生。在对有红绿灯的路口所发生的交通事故的原因进行调查后发现，借助及时的预警可使闯红灯得以避免，从而使那里的交通事故减半。　　　　
　　　　前景预测　　　　
　　　　交通标志和红绿灯识别系统已经通过了检测阶段，而且将通过感光辨认标志的传感器得以持续的改善。这些不同的识别系统在未来会成为戴姆勒－克莱斯勒公司路口辅助系统的组成部分，它也可将信息传递给方向盘、刹车系统或速度控制器。　　　　
　　　　


第三部分：交通与运输具有保护反应的车辆

　　　　一只猫从高处掉下时，它会将身体自动地转到一个保护位置。这种源自于自然的机理在梅茨得斯安全系统——PRE…SAFE的研发中得以应用。系统研发人员的基本思想是在从危险出现到可能发生事故的时间间隙内引入安全措施。一辆车如果开始失去控制或启动紧急刹车后，PRE…SAFE系统就被启动。安全系统将迅速地改变座位的位置并绷紧安全带，这样便可在出现撞击时更好地保护司乘人员。　　　　
　　　　关键技术　　　　
　　　　PRE…SAFE安全系统使用的是被动安全系统，如汽囊。它使用主动安全系统的车辆数据，主动安全系统有刹车辅助BAS以及电子稳定程序ESP。该技术的关键是快速的数据交换以及高速的数据处理。另一个相关的因素是环境识别。装备在汽车四周的传感器测量出与障碍物的距离并算出车辆的相对速度，行使状态也通过特殊的传感器得以评估。他们可测量出速度、刹车动量、刹车板速度、轮胎的滑动、主轴上的加速度、弹簧缓冲形变、方向盘速度以及轮胎所受的压力等。　　　　
　　　　问题和解决方案　　　　
　　　　车辆中的预先保护措施现在已经成为现实。所有这些传统的被动保护系统（如安全气囊）的不足之处是：它们的使用不可逆转，只能使用一次。在汽车中使用的预防措施必须具备下列功能，即在避免事故后它们又能回到原来的状态。PRE…SAFE中的被动安全系统使用的是主动安全系统的车辆数据。在当今已有很多的车辆传感器，它们可以识别危险的车辆状态。在所有梅茨得斯－奔驰的个人车辆中刹车辅助及电子稳定程序已属于系列装备。　　　　
　　　　重要意义　　　　
　　　　现实中事故的发生为PRE…SAFE系统的发展提供了动力。从时间上来看，在事故发生之前已经呈现出危险来。戴姆勒－克莱斯勒在辛德尔芬根的事故研究中心归结出的具体数据证明，在大约2/3的汽车碰撞事故发生前人们有好几秒钟的时间清楚地意识到极有可能会发生事故。也就是说，无PRE…SAFE系统时宝贵时间将被浪费，一般的保护系统只有在发生碰撞后才被启动。　　　　
　　　　前景预测　　　　
　　　　如果保护系统在未来能得到更多的关于车辆及司乘人员的信息，那么会有一种更进一步的措施，该技术被称作个体安全措施，它并行于PRE…SAFE安全系统。在未来，完全有可能在发生撞击时通过安全系统对每个成员进行最佳调节从而达到最佳保护效果。　　　　
　　　　前瞻性驾驶的远程地平线　　　　
　　　　导航系统的市场正在兴隆起来。然而，汽车中的数字卡所提供的可能性要比导航系统多得多。与车辆辅助系统相联合，它可将驾驶员的视野扩展到“远程地平线”。不论是从空间还是从时间的意义上讲，借助于数字卡人们可以看得更远。它可以全天候地识别出在下一个弯路的后面隐藏着什么，从而使驾驶变得更安全、更无忧和更流畅。　　　　
　　　　关键技术　　　　
　　　　作为该技术的前提，数字地图必须一直更新，尽可能处于最新状态。这一点是至关重要的，尤其当它与驾驶辅助系统的其他传感器如摄像机、超声波或雷达等提供车辆环境信息的装置一起使用时。各种系统所提供的数据将被组合起来，它们可以相互验证，从而按照具体情况计算出正确的结果。导航系统属于车辆的计算中心，那里配有用作存储器的硬盘。　　　　
　　　　问题和解决方案　　　　
　　　　从技术角度上讲，数字地图纯粹是一个阅读存储器。它们含有路段情况、街道名称以及火车站、街道和体育场所等公共地点的信息。数字地图也包含一些附加数据，如速度限制或禁止超车的路段等。这些信息可以与自动限速器结合起来。驾驶员只需启动它就可使行驶速度不会超过规定的界限。未来的导航系统甚至能把这些信息与相应的路段挂钩，将此应用到经常行驶的路段上，如在上班时要经过的被限速的高速公路段，是非常有实用价值的。　　　　
　　　　所谓的弯路预警器也使用数字地图。该系统能计算出州级公路的弯路形状。该系统可从弯路的曲率半径计算出相应的最高允许行驶速度。如果导航系统确认车辆行速太高，那么它将对驾驶员发出视觉和声音的警告信号。　　　　
　　　　重要意义　　　　
　　　　从车辆电子角度来看，数字地图是一个附加传感器，它可提供独特的信息，使驾驶更加安全。　　　　
　　　　前景预测　　　　
　　　　与远程地平线技术和数字地图紧密相关地，在可见的未来将出现第二个远程技术成员，使“无事故驾驶”的梦想变成现实。这第二个成员便是车辆之间的相互通信。有朝一日，车辆之间可互换行车地点、路况或交通状况的信息，这样驾驶员便可直接从其他驾驶员的“经验”中受益。　　　　
　　　　


第三部分：交通与运输未来交通工具的系统诊断

　　　　有关机动车辆的技术发明中有80％与电子系统有关。每辆车都有——取决于车型——超过50台的控制装置，它们多方面地调控着车辆的功能，有超过600种不同的信息流过车中的电缆。数据流之所以没被阻塞，是因为使用了可靠的软件。如果车辆要送到车间去维修，会出现什么情况呢？软件与螺钉不一样，人们看不见它，不知道其是否松动或丢失。为此人们开发出了所谓的系统诊断装置。借助它，车辆维修人员可快速可靠地排除故障。　　　　
　　　　关键技术　　　　
　　　　系统诊断的核心是对车辆数据的汇编。汽车就像一台移动的计算机，它在行驶过程中会记录对以后的维修有用的数据。在出现故障时，造成故障的原因将被诊断系统以“快拍”的方式存储起来，这样在以后的维修中便能很容易地找出故障原因来。　　　　
　　　　问题和解决方案　　　　
　　　　现代的机动车辆均使用高度发达的计算机。车辆中数据网络的复杂度和功能的多样性要求人们使用功能强大的诊断系统，以便能快捷地检测出故障和干扰来。根据航空航天技术的模型知识，人们也将特殊的诊断系统引入到车辆中。车辆在行驶时车