地铁无人驾驶系统关键技术探讨

第一篇：地铁无人驾驶系统关键技术探讨

地铁无人驾驶系统及关注的主要问题

2008年7月16日

地铁无人驾驶系统及关注的主要问题

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目录 2 3 简介..................................................................................................................................................................................3 基于CBTC的无人驾驶系统一般主要有以下运营模式：..........................................................................................3 相比传统的CBTC有人驾驶系统，无人驾驶系统有其特定的功能..........................................................................4 3.1 列车的自动唤醒和休眠...........................................................................................................................................4 3.1.1 唤醒..................................................................................................................................................................4 3.1.2 休眠..................................................................................................................................................................4 3.2 驾驶室的自动切换功能...........................................................................................................................................4 3.3 车门/屏蔽门控制功能.............................................................................................................................................4 3.3.1 屏蔽门故障应对..............................................................................................................................................5 3.3.2 列车门故障应对..............................................................................................................................................5 3.3.3 人工开、关门..................................................................................................................................................5 3.4 站台停车位置调整..................................................................................................................................................5 3.5 蠕动模式..................................................................................................................................................................6 3.6 强制有人驾驶模式（ATPM）...............................................................................................................................6 4 关注的主要问题..............................................................................................................................................................6 4.1 相比于传统的停车场功能，无人驾驶系统需要对停车场实现全自动停车场的管理功能...............................6 4.2 相比于传统的有人驾驶系统，无人驾驶系统一般需要考虑以下几个方面活动...............................................7 4.2.1 在列车上需配备以下系统应用于无人驾驶：...............................................................................................7 4.2.2 在车站将需配备以下系统应用于无人驾驶：...............................................................................................8 4.3 救援模式................................................................................................................................................................10 4.3.1 列车可移动....................................................................................................................................................10 4.3.2 列车不可移动................................................................................................................................................10 4.4 工作人员的防护....................................................................................................................................................10 4.5 运营方案以及其它辅助支持系统的研究.............................................................................................................10

地铁无人驾驶系统及关注的主要问题

2/11 1 简介

无人驾驶系统是将列车驾驶员执行的工作完全自动化的、高度集中控制的列车控制系统。无人驾驶系统具备列车自动唤醒启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动运行、自动停车、自动控制车门上下客等功能；并具有正常运营、降级运营等运营模式。

无人驾驶系统在世界上多个城市的轨道交通中得到了应用，并成功应用于大运量轨道交通中。

哥本哈根、巴黎、温哥华、新加坡等城市的无人驾驶系统已投入运营，目前国外也有越来越多的城市在建设无人驾驶系统。无人驾驶系统是一项成熟的技术，在设计、施工、车辆与机电设备及系统集成等方面均已取得丰富经验。

无人驾驶系统代表了目前轨道交通现代化的最先进技术，它不仅提高了列车运行的安全性能，而且与传统地铁相比，其系统的旅行速度大约提高了10％，在交通服务的供给方面具有很强的适应性和灵活性，有效保证了运营的准点性和舒适性，极大地改善了交通系统的服务质量。作为先进的客运交通系统，将引导现代城市轨道交通发展趋势。基于CBTC的无人驾驶系统一般主要有以下运营模式：

 AM模式：无人驾驶模式；

 AMC模式：有人自动驾驶模式（传统的CBTC系统自动驾驶模式，同一阶段AM和AMC只有一个有效）；

 人工驾驶模式：ATPM、RM和BY旁路模式；  蠕动模式；

AM模式

在正常运营条件下，所有列车将运行在无人自动驾驶模式下。

AMC控制模式

该模式是完全自动模式但是车上有司机。ATP和ATO完成与AM模式中相同的功能。唯一的区别在于：当ATO收到发车命令准备触发时，ATO在DDU上显示一个告警信息，通知司机按压驾驶台上的启动按钮。人工驾驶模式

由司机人工驾驶列车运行，在人工模式下，当DDU上出现准备好的指示后，由驾驶员执行相应的操作。

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3/11 蠕动模式的控制

只有当正线区间运行的列车，在AM模式下，列车的牵引/制动信号控制均出现故障时进行蠕动模式CPM，列车停车后才能启动CPM。

OCC操作员应确认并人工启动CPM模式。在该模式下，列车的运行速度小于20 kph 且牵引/制动通过列车线路控制。由ATP对CPM模式下的列车运行速度进行监控并在超速时应用紧急制动。相比传统的CBTC有人驾驶系统，无人驾驶系统有其特定的功能 3.1 列车的自动唤醒和休眠 3.1.1 唤醒

每天运营开始前或插入列车时，根据时刻表，信号系统给每列列车自动分配识别号，当两端的驾驶室都选择AM模式（在其它模式下，需人工触发唤醒程序），在即将接近列车发车时，ATS将自动给列车发送唤醒指令，列车接收到唤醒指令后，将执行车载各子系统的启动、自检和静态测试。所有唤醒程序结束，TMS将向信号系统报告列车状态(成功或是故障代码序列)列车的唤醒过程及唤醒工况，如果唤醒不成功，将给OCC调度员提示相应的故障信息，如果列车唤醒成功，则列车可以插入运营，等待信号系统发送新的指令。

在任何时候，OCC调度员可远程人工唤醒列车。3.1.2 休眠

根据时刻表，列车服务行程结束后，列车驶入停车场库线或正线存车线并停稳后，为了节省能源和保养设备，系统将自动启动休眠程序，在休眠前，信号系统将给车辆维护系统发送提示信息，使其确认是否需下载车辆维护信息，在给定时间后，车辆关闭相应的车载子系统，进入休眠状态，仅保持唤醒部分设备持续工作。3.2 驾驶室的自动切换功能

在列车折返时，应根据移动授权的方向，自动确定运行方向，并自动激活/关闭相应的驾驶端，实现驾驶室的转换。驾驶室的转换不能引起任何数据的丢失，如列车门的状态/控制数据，列车的状态等。

列车在站台进行驾驶端转换时，车门和屏蔽门保持开启状态，列车在折返线等非站台区进行驾驶端转换时，车门保持关闭状态。3.3 车门/屏蔽门控制功能

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4/11 除了传统的系统车门/屏蔽门控制（如联动，开&关门外），还有以下应用于无人驾驶系统的故障应对功能和人工介入操作。3.3.1 屏蔽门故障应对

对于个别的屏蔽门故障，应人工将故障屏蔽门关闭并锁定，屏蔽门系统应向信号系统报告被锁定的屏蔽门的位置（包括站台号或门编号），在列车到达该站台前，信号系统将故障屏蔽门的位置发送给列车，列车将电气隔离对应的车门，使其在该站停站时不参与开、关门动作，同时车载广播通知系统通知乘客。3.3.2 列车门故障应对

对于个别车门开门故障，车辆应自动将故障车门关闭并锁定；对于车门关门故障，应人工将故障车门关闭并锁定。车辆应向信号系统报告被锁定的车门的位置（门编号）。在门故障的列车到达每个车站前，信号系统向该站的屏蔽门系统发送相关信息，由屏蔽门系统电气隔离相对应的屏蔽门，使其在该列车停站时不参与开、关门动作。同时通过车载广播系统通知乘客。3.3.3 人工开、关门

在列车停站期间，可通过ATS工作站、屏蔽门站台控制盒内的开关，来人工开/关车门、屏蔽门（主要应对人工清除车门或屏蔽门所夹物体，或是不明原因的车门、屏蔽门动作不正常情况。）。信号联锁系统接收人工开/关车门、屏蔽门命令（屏蔽门不直接接收该命令，与屏蔽门没有接口），并检查开、关门条件成立后，才可向车辆（通过车载ATC）、屏蔽门发送该命令。

3.4 站台停车位置调整

信号系统将控制正线服务的列车执行预设的停站程序。除非信号系统发出跳停的命令，否则列车会在每个站都停车。

当列车未停在规定的停车点(±500mm)内时，ATO将自动进行站停位置调整。若列车没完全驶入站台停车，ATO系统将再次启动列车缓慢跳跃式调整(jog)前进，直至对位。若列车越过了站台但不超过5米的范围内，列车同样缓慢跳跃式调整后退来对位站台。

若列车越过站台超过5米限制或在给定次数之内还是未停准，则列车将直接自动启动驶到下一个车站（如果前方进路允许）而跳停本站。并生成一个警告发送至OCC，同时启动广播向列车上的旅客播送通知。

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5/11 3.5 蠕动模式

当列车运行在正线区间时，通过ATO发送的牵引/制动均故障，将采用蠕动（CPM）模式。控制中心的行车调度员将确认并人工启动蠕动模式。在该模式下，列车以低于20km速度行使，牵引/制动通过列车数据线控制。在CPM模式下ATP将保持监督列车速度，超速时将启动紧急制动。蠕动模式只能在列车停车后才会启动。

当列车在行进过程中误启动蠕动模式，如果信号-车辆控制线有效，车辆应不考虑蠕动模式控制，并向行车调度员发送告警。

当列车进入站台停车后，司机上车，人工驾驶列车对位停车，引导乘客上下车。3.6 强制有人驾驶模式（ATPM）

OCC调度员可以通过工作站设置对特定区段或特定列车强制执行ATPM模式，取消其无人驾驶模式（AM）。特定的区段必须自站台边缘开始，列车停在该区段前的车站站台时被强制进入ATPM模式。对于特定的列车，强制ATPM模式应使列车保持停止状态。对于强制的ATPM区段，OCC调度员可以要求复位，对于强制ATPM的列车，需由司机人工复位。4 待讨论的课题

4.1 相比于传统的停车场功能，无人驾驶系统需要对停车场实现全自动停车场的管理功能

为了实现全线无人驾驶的需要，需配置全自动停车场，列车运行有ATP防护，全自动运行区域列车能以AM方式运行。

整个停车场纳入信号系统监控。正线服务的列车自“唤醒”至“休眠”须全部纳入时刻表管理与控制。

停车场ATC系统功能与正线一致。停车场区域列车限速为20km/h，停车线停车时，保证列车间或列车至车挡的距离不大于3m。

全自动运行停车区域被分成若干防护分区，各防护分区入口须设SPKS开关，停车场信号系统须为各分区建立逻辑防护，当SPKS被激活时，该区域被封锁，禁止该分区的列车移动，该分区也不能接、发车或调车。

在正常情况下，在停车场全自动运行区域内，列车自动运行。OCC调度员或本地调度员也可人工介入指挥列车运行。

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6/11 停车场进路命令应由信号系统自动生成，调度人员通过停车场工作站，为每一运营服务周期确定列车，建立列车与时刻表的对应关系。根据确定的规则，时刻表应触发列车“唤醒”，同样时刻表也应适时触发该车的出场进路。停车场信号系统根据进路命令，为列车建立进路，并将移动授权传送到车载ATC。车载ATC根据移动授权，由时刻表出场时间触发列车启动。

调度员应预先为停止正线服务的每一列车人工或是由ATS系统根据下一个列车计划，自动确定列车的存放点，并存入列车号与存放点对应表中。当处于“停止正线服务”工况的列车运行到预定的转换轨时，ATS根据列车号自动触发进路，列车须能直接运行到指定的存车点。4.2 相比于传统的有人驾驶系统，无人驾驶系统一般需要考虑以下几个方面活动

配备综合监控系统ISCS，将车站内所有影响到行车作业或安全相关的子系统信息集成到OCC综合处理系统显示，方便OCC操作员对于全线及各车站的调度指挥。

4.2.1 在列车上必须配备以下主要系统应用于无人驾驶：

 列车上配备有火/烟雾检测器；  车载乘客广播信息设备：

 在AM模式下时，播放计划的乘客通知。

 在人工模式下，驾驶员可以现场进行广播。OCC操作员也可从AV控制台进行人工广播。

 乘客对讲系统。对讲设备由乘客按下位于车门位置的乘客呼叫按钮激活或由紧急手柄激活。乘客对讲系统允许乘客请求与OCC操作员的通信。 车载CCTV摄像机：

 每节车厢内设2～4 台固定式摄像机，监视车厢内的情况， 车头/尾各设1 台固定式摄像机，监视车厢外的情况。提供轨道和隧道内的图像，为紧急疏散或列车故障时提供隧道信息。

 视频图象信息通过专用的无线通道送给OCC或备用OCC。 列车紧急逃生门：

 每个驾驶室配备有紧急逃生门，以供在紧急事件时乘客逃生。当列车因故障停在隧道里时，不能通过另一列列车及时救援时，可通过列车紧急逃生门执行乘客疏散。

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4.2.2 在车站将需配备以下系统应用于无人驾驶：

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8/11 4.2.2.1 车站广播

OCC操作员可以通过选择乘客呼叫点或电梯的广播使用“选择呼叫”命令。

OCC广播：运营信息或紧急信息。该信息由OCC的操作员生成或从预录的信息清单中选择。OCC操作员选择通过“选择目的地”命令，可以向一个或多个车站广播该信息。

4.2.2.2 乘客导乘（PIS）

车站站台乘客指示信息可以显示后续四辆列车的发车时间及后续列车的目的地，引导乘客。

4.2.2.3 屏蔽门

根据需要站台每侧安装适量的和列车精确对位停车点相对列车各车门的屏蔽门，屏蔽门和列车车门的开关同步。

当其中一扇或几扇屏蔽门（极少会同时发生）故障而无法打开时，故障信息通过信号系统送给车载系统，列车在进站停车时可以将相对应的列车门保持关闭。同样的，当列车门故障而无法开启时，屏蔽门锁闭相对应的门。以避免给乘客带来误导和伤害。

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9/11 屏蔽门系统在站台的两头分别安装了手动控制设备，在紧急情况时可以人工控制屏蔽门的开关、或隔离屏蔽门系统。

屏蔽门系统安装了紧急逃生门，从轨道侧可以人工推开，从站台侧站台值班员使用专用钥匙可以人工开启。

4.2.2.4 视频监控（CCTV）系统

车站监控采用基于IP的数字视频监控系统，监视站厅、站台信息，并将信息传送给OCC或备用OCC系统操作员。4.3 救援模式

当列车因故障停在隧道里时，需采取相应的救援措施： 4.3.1 列车可移动

如果车上有多职能工作人员，由其人工驾驶列车到最近站台，疏散乘客；

如果车上没有多职能工作人员，需派遣司机到车上，人工驾驶列车到最近站台，疏散乘客；

4.3.2 列车不可移动

该故障列车可以通过与一列救援车辆或另一列列车联挂，将故障列车拖到就近站台，疏散乘客后，将列车移动至下一个存车线或停车场。

当不能通过另一列列车及时救援时，可通过列车紧急逃生门执行乘客疏散:  每个驾驶室配备有紧急逃生门，以供在紧急事件时乘客逃生。

 紧急逃生门能通过在列车内激活列车的紧急手柄才能打开，工作人员也能通过钥匙从外面打开。4.4 工作人员的防护

在无人驾驶系统中，对进入轨道的工作人员的安全防护也是至关重要的，为了防止无人驾驶列车进入工作区，正线通向隧道入口的门禁以及停车场防护分区门禁边设信号系统的区域封锁开关(SPKS)。进入隧道、停车场防护分区前，工作人员必须激活门边的SPKS，封锁其工作区域。取消该区域内无人驾驶列车的移动授权，禁止AM模式下的列车进入该区域。4.5 运营方案的研究

• 基于无人驾驶系统的运营方案和运营管理是一个崭新的课题，除了需对信号/车辆/综合监控ISCS系统等主要系统的研究外，还应从运营筹划的软课题的研究上满足无人驾驶系统的需求。目前在国内还未开通运营，还需借鉴国外的运营经验，培养专业技术队伍和多职能维护人员，加强控制中心（OCC）调度员的控制和指挥能力，提升中央集

地铁无人驾驶系统及关注的主要问题

10/11 中实时控制的管理水平，为正确使用无人驾驶系统提供管理上的保证。应此，在地铁无人驾驶系统建设的初期，就应研究制定出适用于国内轨道交通基本运营条件的运营目标、运营计划、运营功能、运营组织、运营维护和事故与灾害处理紧急预案等，并在应用中逐渐完善和成熟。

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第二篇：无人驾驶地铁的发展

近年来自动化地铁在全球轨道交通领域口渐升温、)目前，巴黎、新加坡等城市全自动化地铁己正式投入运营，还有马赛、柏林等城市正在将原有的传统地铁改造为全自动化地 铁连接美国曼哈顿和布鲁克林的纽约地铁L号线经过改造，正式启用自动控制系统迪拜地铁是阿联酋投巨资兴建的世界上最长的无人驾驶城市快速轨道交通系统、迪拜地铁有红、绿、橙、蓝四条线路，旨在解决迪拜严重的交通拥堵问题、目前城市人口迅速膨胀，据世界铁路研究所预测，到2016年，全球将有500多个城市的居民超过百万，地铁线路口益拥挤带来的运营安全挑战成为轨道交通发展的难题、而实现信号和地铁自动化将有效解决轨道交通网络饱和的问题，同时有效地提高城市运输能力、一种全自动的地铁列车己投入使用。1全自动无人驾驶地铁

目前无人自动驾驶轨道交通大致可以分为四类:APM(Automated people mover，自动旅客捷运系统)、AutomatedMonorails(自动单轨铁路)、Automated Metros(自动城市地铁)以及ART(Advanced Rapid Transit，高级快速公交)、自动城市地铁系统就是常说的全自动无人驾驶地铁。

全自动无人驾驶列车系统是将列车驾驶员执行的工作完全自动化、高度集中控制的列车运行系统该系统包括车辆段列车自动唤醒、车站准备、进入正线服务、正线列车运行、折返站折返、退出正线服务、进段、洗车和休眠等作业、列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动，以及车门和屏蔽门的开关;车站和车载广播等控制都是在无人的状态下自动运行。

它的自动列车运行系统可以精确地调整列车运行速度，控制加速和制动，进行列车调度管理。而自动列车防护系统可以控制列车速度和安全制动，还可以在车站打开车门等 等。当然自动化地铁系统的成功实施需要非常小心注意安全问题，严格的系统的工程是必不可少的，包括车辆，航管，轨道，供配电，通讯和安全系统，月台幕门，自动售检票等许多 子系统。

全自动化地铁较理想的应用场所是有较大的客流量，并且客流量均衡的短途客运。例如:大型机场中，从总候机大楼到登机的卫星候机楼;大楼展览馆中各场馆的联系;游乐场中各景点的来往;大学校区之间的短途交通等。2我国发展全自动无人驾驶地铁的必要性 2.1全自动无人驾驶地铁优势决定

地铁自动化系统拥有众多优势，在综合运用多项先进技术的基础上，可实现列车自动唤醒启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动停车、自动开关车门、故障自 动恢复等功能，并具有常规运行、降级运行、运行中断等多种运行模式，这些高度自动化功能，能有效增加运能，大大提高了系统效率，节省了人力，而且自动化可以使列车调度更加 灵便，不会与其他旧有路线混杂。例如可以根据高峰和非高峰时段自动调整发车频率和运行车辆数，在班次延误或客流高峰时可以多插入一组列车运行;在执行特殊任务时，列车则可以自动不停靠相关车站，并能保持速度不变。无人驾驶地铁乘坐起来更为稳当，不会有明显加速和减速的感觉，在起动和制动时乘客不会感到不适。另外，由于特殊的线路走向和站距，列车最高时速可达80公里，从技术方面保障了和提高了运营水平。

当然由于全自动无人驾驶地铁自动化程度较高，相应减少工作人员。人员的减少，管理费用，培养费用也相对于传统非自动模式的少，真正意义上起到了节省人力和财力。自动 化地铁的初期成木会高一些，而随着后期维护成木的减少，总体运营成木会逐渐降低。尤其随着劳动力成木的攀升，自动化地铁的优势会口渐显现。正是诸如此类的优势，全自动无人驾驶地铁逐步取代传统的非自动化驾驶模式，也是势在必行的结果。目前根据位于布鲁塞尔的国际公共交通联合会的预测，全球大约40%的地铁系统可能将在未来13年内选择自动化，因此在我国发展全自动无人驾驶地铁更具有必要和紧迫性.2.2技术发展的必然结果 全自动无人驾驶系统是科学技术发展的产物，无人驾驶系统作为引导城市轨道交通发展趋势的客运交通系统，具有突出的技术先进性、高度的安全性和可靠性、而全自动无人驾驶地铁涉及到车辆设计技术、信号和通信技术和集成监控系统技术，上建工程以及由此所产生先进运营管理技术。这些技术的完美结合，使得全自动无人驾驶地铁，成为交通技术上的一次质的飞跃，它将引导现代城市轨道交通的发展趋势。正是如此，世界上许多城市地铁正在将既有的传统非全自动模式系统改造成这种全自动模式。目前，同国外相比，我国在这方面还有一定的差距。因此，积极采用新的技术，加快发展我国全自动无人驾驶地铁也是我国提高交通技术水平的需要，是顺应轨道交通的发展趋势。

在我国发展全自动无人驾驶地铁，是紧跟国际先进技术水平的一种体现。通过发展全自动无人驾驶地铁，在学习和借鉴中，使得我国技术水平逐步与国际接轨，我国的技术人员技术水平也能得到不断的提高，从而提高我国城轨交通的整个网络建设技术水平跟上世界轨道交通建设发展步伐。3问题与对策

在国外，地铁无人驾驶系统是一项成熟的科技，我国目前无人驾驶地铁系统也己投入运营，但是中国地铁无人驾驶还很难与国际接轨。在设计、施工、车厢与机电设备以及系统 集成等方面均存在一定的差距，缺少丰富的经验。虽然说无人驾驶系统具有高度的安全性和可靠性，但这种可靠性都必须建立在严格完善的系统工程之上，我国还待进一步的完善。

就技术上讲，世界各国在这方面技术研究上己经积累了多年，具备了丰富的经验和知识，在工程设计，建设管理、运营管理和维护等方面形成了自身的完善体系，我国应无需置疑地引进国外先进技术，特别是关键技术的引进、消化和吸收，通过科技攻关研究最后逐步转变成适合我国发展的完善理论体系，在这套技术理论的指导下，建设我国的全自动无人驾驶地铁，全自动无人驾驶地铁体系工程木身就是复杂的、长期的，需要一个渐变式过程。在建设我国的全自动无人驾驶地铁过程中，不能一蹴而就。

就安全方面考虑，安全问题是保障全自动无人驾驶地铁系统长期成功运行的核心，如何进行有效的安全监测和评估是一个至关重要的问题、需要对轨道、信号、电力和牵引供电、广播和通信、控制中心、车站、车站站台门、车辆和土建工程等子系统的系统进行安全评估，并对每项检查、测试和安全验收的结果，都要求分别提供相关的报告，以作为评估的结果，来确保评估的完整性、真实性和可追溯性、丹麦、德国的无人驾驶地铁系统均经过数月甚至数年的安全评估才得以正式投入运营，哥木哈根无人驾驶地铁系统实验5年才交付使用、可见安全评估的重要性。

【参考文献】

[1]朱沪生.全自动列车运行系统在上海城市轨道交通工程中的应用[J].城市轨道交通研究,2006.[2]王曰凡.全自动无人驾驶系统:全新理念的城市轨道交通模式[J]城市轨道交通研究,2006.[3]曹炳坤.无人驾驶的地铁列车[J].交通与运输,2006.[4]周信.纽约地铁列车自动管理系统[fJl.铁道知识，2005.[5]赵华.新加坡地铁安全管理经验值得借鉴[fJl.现代职业安全，2009.

第三篇：《无人驾驶》

《无人驾驶》

篇一：2016年超星尔雅《创新中国》答案 完整版

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中国的创新发展轨迹 毛泽东认为近代中国总是落后挨打的原因一个是社会制度腐败，另外一个是（）。

A、地理位置受限

B、人才稀少

C、资源紧缺

D、经济技术落后

正确答案：D 2 中国从一个一穷二白的国家变成现在世界第二大科技实力国，得益于三个内在机制，下面不属于这三个内在机制的是（）。A、资源储备机制

B、引进创新机制

C、集成创新机制

D、自主创新机制

正确答案：A 3 郭永怀是我国中科院院士，他所从事的研究方向是（）。

A、中微子物理

B、纳米科技 C、两弹一星

D、载人航天

正确答案：C 4 最早提出“落后就要挨打”的是斯大林，他所说的落后指的是综合国力的落后。（）正确答案：×;5 科教兴国战略是在1995年的全国科技大会上提出来的。（）

正确答案：√ 我国劳动力目前出现了减少的趋势，导致的后果不包括（）。

A、劳动力成本增加

B、低端制造业转移到其它国家

C、高端产业回到本国发展

D、制造业利润增加

正确答案：D 2 在“跟随时代”，中国对待外来技术的策略不包括（）。

A、引进

B、超越 C、改良

D、消化

正确答案：B 3 中国的发明很多都存在着缺憾，其中勾股弦定理体现的缺憾是（）。

A、无法学习

B、看不见摸不着

C、缺乏理论科学

D、无法应用于实践

正确答案：C 4 中国用了三十几年的时间走完了西方国家两三百年才走完的工业化道路，中国速度受到了西方国家的一致赞扬。（）

正确答案：× 5 中国要克服当前发展的瓶颈，只能选择发展高端产品。（）正确答案：√

创新是中国强大的基础 20世纪80年代左右，美国和日本都为经济发展作了战略选择，美国选择的是（）。

A、劳动密集型产业

B、智能手机

C、机器人技术

D、信息技术

正确答案：D 2 下面能源中能够为汽车提供动力并具有广泛应用前景的是（）。

A、潮汐能

B、石墨烯

C、汽油

D、柴油

正确答案：B 3 创造性劳动主要依靠人与人之间的传递来获得，不需要再进一步整合。（）

正确答案：× 4 创新没有师生之分，大学通识教育可以教会大学生创新的思路和手段。（）正确答案：√

创新源自生生不息的梦想 1 人们对大宇宙的探索包括（）。

A、天体怎么形成的B、人体经脉 C、“我”是怎么来的 D、长生不老

正确答案：A 2 黑格尔说“人死于习惯”，这里习惯指的是（）。

A、系统的观点

B、笨

C、思路的单调 D、不好的生活习惯

正确答案：C 3 机器人可以帮助人们探索大宇宙，也可以探索小宇宙。（）

正确答案：√

机器人的前世今生 中国古代也有很多关于机器人的发明，其中属于张衡发明的是（）。

A、飞鸟

B、伶人

C、木牛流马

D、记里鼓车

正确答案：D 2 阿西莫夫提出了机器人三守则，其中不属于这三个守则的是（）。

A、不能危害人类

B、绝对服从人类

C、帮助人类处理一切问题

D、保护自身不受伤害

正确答案：C 3 下面体现了机器人最高境界的是（）。

A、机械手

B、人形机器人

C、扫地机器人

D、变形机器人

正确答案：B 4 无人驾驶汽车的决策依据不仅包括交通规则，还包括当时所处的环境。（）正确答案：√ 5 真正被称为“机器人”的装置最早出现在1959年。（）

正确答案：×

机器人的创新应用 1 下面哪个动作对机器人来说最难？（）

A、走

B、跑

C、滚

D、跳

正确答案：D 2 未来制造系统中，人与机器人的关系不可能是（）。篇二：中国AOPA无人机培训

1、官方培训资格：“无人机系统驾驶员合格证”是由中国民用航空总局授权中国AOPA向经过专业培训并通过考核的无人机飞手颁发的“驾照”。

2、强大的师资团队：蓝天飞扬与北京航空航天大学无人机所达成战略合作关系，由陈铭、孙毅、李大伟、马铁林等北航教授级名师进行理论授课。邀请中国AOPA执行秘书长、无人机管理办公室主任、民航局载人机执照考官柯玉宝老师和民航局专家、全国固定翼冠军段志勇老师作为客座教授为您讲解飞行理论。实践飞行教官团队，由拍摄过《狼图腾》、《水脉》等等央视纪录片的飞手，拥有数十年飞行经验的教官为您手把手教飞，真正做到全明星阵容授课！

3、专业的教学场地：训练基地位于北京市昌平十三陵飞人基地，面对十三陵水库，紧邻蟒山国家森林公园，依山傍水，环境优美，场地内不仅有无人机训练，还有滑翔伞、动力伞和三角翼飞行器训练区域，是飞行爱好者的圣地！

备用场地北京市海淀区狂飙乐园，位于市区西北凤凰岭山脚下，周边服务完善，交通便利。

4、科学的教学模式：采用8+8的教学模式，8天的理论课程加上8天的实践飞行课程。理论课程每班人数限定在20人左右，实践课程划分小班教学，每两到三名同学配备一名专业教练，确保您的充足训练时间和针对性提高！

5、业内领先的认证通过率：培训班目前总体通过率97%，单期最高通过99%，领跑全国。

6、完善的后勤保障：学员飞行实践期间，因操作失误产生的设备损坏，不需学员承担赔偿责任。（恶意损坏除外）

三、培训课程

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1、理论学习：相关民航无人机法规、无人机概述、系统组成及介绍、飞行原理与飞行性能、气象、空域与起降场、任务规划、旋翼无人机原理构造启动布局、无人机驾驶员飞行手册、空域申请与空管通讯、航线规划、系统检查程序、正常飞行程序指挥、应急飞行程序指挥、任务执行指挥等。

课程 1 2 3 训练内容 无人机概述 系统组成及介绍

无人机驾驶员巡航阶段操纵技术

及相关知识

课时 4学时 6学时 6学时

充电设备和电池的使用、无人机系统安全运行管理、应急处置练

习实

6学时6 7 8 无人机装机调试实践 无人机遥控装置设置 飞行原理与性能

气象

8学时 6学时 8学时 8学时 9 10 交通管制

无人机飞行手册和其他文档 合计

6学时 6学时 64学时

2、实践飞行：模拟飞行训练、无人机装机调试实践、无人机遥控装置设置、地面站航点航线规划应急链路通讯、起飞与降落训练、四面悬停、模拟航线飞行、十字航线，矩形航线，圆周航线，定点转弯训练、协调转弯训练、水平8字，水平360度，发动机失效自旋降落处置、无人飞行器的维修及保养、充电设备和电池的使用、无人机系统安全运行管理、应急处置练习。

课程 1 2 3 4 5 6 7 科目 模拟器训练

无人机组装、维修、维护和保养 地面站设置与飞行前准备

起飞与降落训练 主飞行训练 紧急情况下的操作指挥

结业考核 合计 地面 8 10 8 带飞 单飞 总时 8 10 8 6 6 10 8 2 28 28 12 16 14 6 74 2 18 所有培训接受后，举行理论和实践考试，考试合格者将颁发中国民航局下属AOPA协会颁发的AOPA民用无人驾驶航空器系统驾驶员结业证书及民用无人机驾驶航空器系统驾驶员合格证。

四、报名资格

-------------

1、年满16岁、无犯罪记录；能正确读、听、说、写汉语，无影响双向无线电对话的口音和口吃。

2、有以下情形之一的，不得申请驾驶员合格证：

A、有气质性心脏病、癫痫病、美尼尔氏症、眩晕症、癔病、震颤麻痹、精神病、痴呆以及影响肢体活动的神经系统疾病等妨碍安全飞行疾病的；

B、吸食、注射毒品、长期服用依赖性精神药品成瘾尚未戒除的；

C、法律、行政法规规定的其他情形。

五、报名方式

-------------申请培训及考试的基本条件

年满17 周岁；无犯罪记录(需提供户籍所在地派出所无犯罪记录证明)；能正确读、听、说、写汉语，无影响双向无线电对话的口音和口吃。思维维敏捷,热衷于无人机的飞行事业。

报名需提供体检合格证明，有下列情形之一的，不得申请驾驶员合格证:

（一）有器质性心脏病、癫痫病、美尼尔氏症、眩晕症、癔病、震颤麻痹、精神病、篇三：揭秘科幻电影里那些已成真的黑科技

揭秘科幻电影里那些已成真的黑科技

加拿大科幻作家罗伯特·索耶说，“没有什么比科幻电影的预言成真更激动人心了。人人都应该看几部优秀的科幻电影，这让我们对未来不再慌张，不再迷惘。”也许，这就是科幻电影的魅力所在，部分故事情节能在若干年后找到现实对照。

和大家重温下那些预言成真的经典电影，以及照进现实的酷炫科技。

《少数派报告》－－手势识别技术

故事发生在离我们并不遥远的未来，2054年的华盛顿特区，谋杀已经消失了。因为在司法部的核心组织中，有一群顶尖的“未来警察”，他们依靠三个具有预测未来能力的先知，制造了一个完善的预防犯罪系统，直到有一天，汤姆·克鲁斯饰演的“未来警察”乔恩，发现这个看似完美的预防犯罪系统其实存在漏洞，就在他为此展开调查的时候，突然被牵扯进一起先知预测出的离奇谋杀案中！面对昔日同事的追捕，乔恩踏上了逃亡之旅，而唯一的出路就是找到能证明他清白的那份少数派报告。

片中共出现了481个特效画面，超越了斯蒂文·斯皮尔伯格继1977年《第三类接触》至2002年的所有作品。而这些未来场景并非毫无依据的空想，斯皮尔伯格组织了来自不同领域的精英人士，详细讨论预测了未来50年的社会变革与科技发展进程，大到城市规划、建筑设计、交通系统，小到电脑操作方式、甚至刷牙的细节，为影迷们展现了一个真实可信的2054。2002年电影上映后，片中汤姆·克鲁斯展现的手势操控虚拟画面的场景引发热议，仅在影片上映后的5年，2007年苹果手机问世，手指多点触控的技术让影片中的手指操控变成了现实。2013年，谷歌正式发布手势识别技术的专利申报书，意图将利用手势来完成对汽车的控制。在谷歌列出的可以通过手势控制的功能清单中，包括地点导航、调整车内温度、调整车载音乐音量、选择歌 曲、调整座椅位置及改变巡航控制系统的速度等。司机可在一定区域内进行手势操作。比如，方向

盘、空调出风口等。另外，车内乘客也可以通过手、胳膊、腿部和头部等部位做出任何手势控制。目前专利中预设的手势包括扫手、轻拍、指向、抓取、聚拢或者摆手等。

《黑镜》－－记忆芯片

英剧《黑镜》是充满讽喻意味的科技伦理迷你剧，编剧查理·布洛克曾对《卫报》这样解释片名：“如果科技是一种药——它确实感觉像药。那么，究竟什么是它的副作用？这一领域——在愉悦和不适之间——是我的新剧《黑镜》的定位。“黑镜”是你在每一面墙，每一张桌，每一个掌上都可以找到的电视、显示器、智能手机上冰冷的、泛光的屏幕。”

该剧以多个构建于现代科技背景的独立故事，表达了科技对人性的利用、重构和破坏。“智能眼”算是《黑镜》里的熟面孔了，《黑镜》第一季中曾就“记忆芯片”所记录的内容隐私问题专门做过一集。在《圣诞特别篇》中，它的功能再度升级，不仅可以拍照、拉近视野等，还可以与其他人完全共享自己的视野。

这有点儿像嵌入肉眼的Google Glass。Google Glass是由Google公司于2012年4月发布的一款“拓展现实”眼镜，这款眼镜将集智能手机、GPS、相机于一身，在用户眼前展现实时信息，只要眨眨眼就能拍照上传、收发短信、查询天气路况等操作。用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件，同时，戴上这款“拓展现实”眼镜，用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。

《我，机器人》（机械公敌）－－无人驾驶汽车

故事发生在2035年，在那个机器人已经被普遍应用的年代，芝加哥侦探戴尔·史普纳（威尔·史密斯饰）接到命令，去调查一项蹊跷的凶杀案……戴尔一直对机器人充满怀疑，经过周密的调查和分析，他发现机器人研究中心的负责人行迹可疑，而最后从研究中心泄露出秘密更加惊人：似乎已经有部分机器人开始不受控制了，它们随时会转化成整个人类的“机械公敌”。戴尔结识了专门研究机器人心理的女科学家苏珊·凯尔雯（碧姬·奈娜汉饰），他们要一起展开对抗机器人的行动，同时应付那些意想不到的危险。

片中威尔·史密斯驾驭的奥迪概念跑车RSQ是由15名奥迪顶尖设计师为该片专门设计研发的超级概念跑车。为一部影片量身设计制作一款车型，这在奥迪历史上还是第一次，整车充满科技感和跑车特质，中置引擎、蝶翼式车门，最炫的还是它以球体滚动的设计取代了传统的车轮移动方式。

在科幻电影中，无人驾驶可谓出尽了风头，随着时间的推移与科技的进步，当年的科幻场景正一步步的被现实取代。2014年12月22

日，谷歌推出了首辆全自动无人驾驶汽车样车。这款汽车没

有方向盘、油门及刹车踏板和换挡装置，完全通过软件和传感器自动驾驶。2015年3月22日，一辆无人驾驶的奥迪Q5多功能车离开美国西海岸的旧金山金门大桥，前往东海岸纽约，全程约5600千米。这是无人驾驶车首次横跨美国大陆，截至目前行驶距离最长。目前，奥迪、丰田、奔驰及谷歌等公司都在尝试无人驾驶车。

《her》－－聊天机器人（微软小冰/siri）

科幻爱情片《Her》讲术了作家西奥多在结束了一段令人心碎的爱情长跑后，爱上了电脑操作系统中的女声萨曼莎，在与西奥多相识之初，萨曼莎的幽默开朗，情趣相投，让西奥多顿感相见恨晚。在经历了与萨曼莎方式奇特的鱼水之欢后，对于前妻的眷恋和对以往冲突的反思，尤其是当得知萨曼莎在同时和8316人聊天，其中与641人保持恋爱关系后，他陷入了迷茫与痛苦。

萨曼莎以其强大的计算能力，很快就掌握了西奥多的一切，他帮助西奥多重拾生活信心，西奥多在约会之前，可以通过AI了解到女孩对于美食和颜色的喜好，也可以让电脑帮你根据两个人的喜好和位置，找到最适合的约会餐厅，在现实生活中，这些其实已经逐步实现，如今借助第三代微软小冰也能完成类似的操作。

彩蛋：说这么多，是不是觉得这些黑科技离我们普通人的生活还是有点远呐，分享个好消息哟，很快大家就可以在容联的微信公众号上体验与机器人机智对答啦，/i***6306/，最新进展请关注容联云通讯（ID：

rlyuntongxun）

第四篇：无人驾驶车实验实训系统技术参数

无人驾驶车实验实训系统技术参数

1.车辆结构组成：

★1.车辆采取独立电机驱动形式，可灵活配置成可设定前驱、后驱、四驱、独立四驱等各种控制模式；

★2.车辆配置主动转向系统，转向电机的扭矩、转角的精确控制，方便实现主动转向控制和智能车相关控制实验；

★3.系统包含差分GPS、惯性导航设备、激光雷达、毫米波雷达、摄像头等硬件设备。4.感知系统与底层控制系统能够在硬件上方便连接，软件上兼容，可实现数据自由交互及扩展程序的开放接口；

5.配备适合放置快速控制原型和GPS、雷达等传感器的安装支架； 6.配备急停开关，电机可回馈制动并配独立的液压制动确保实验安全； 7.配备电脑测试用支架，方便实验员实时观察数据； 8.加装5V直流，12V直流，220V交流电源接口；

9.动力电池采用全新原装电芯，容量120Ah以上，满足至少100Km的续航里程，带BMS系统及车载充电机。

2.性能指标：

★1.单个电机额定功率至少10kW（整车额定功率40kw），峰值功率单轮至少15kW（整车峰值功率最少60kw）；

★2.能够实时提供车辆位置信息、道路信息以及障碍物等信息。

★3.能够实现车辆自动定位、速度跟踪、以及轨迹跟踪、车道保持及自动避撞等功能。4.差分GPS及惯性导航系统：定位精度达到亚米级，定向精度不小于0.5度，采样更新频率不小于20Hz，航向精度不小于1°，分辨率不小于0.01°，测量范围为俯仰 ± 90°,输出频率50Hz ；

5.采用velodyne公司 VLP-16或与其同类的激光雷达：测量距离100m，测量角度270°，角度分辨率0.25°(360°/1,440 steps，扫描时间25msec/scan；

6.毫米波雷达：测量距离不小于80m，更新率50msec，距离精度不小于0.5m；

7.前向双目摄像头：探测距离100m，识别距离50m，辨认距离30m，垂直运行监视范围广，视角度±80°，图像尺寸: 1920×1080，支持红外。8.四个车轮均安装主动式轮速传感器；

9.安装前轮转向角传感器，可实现精确测量前轮转角和转速； 10.悬架处安装线位移传感器，记录悬架行程； 11.带有防滚架，满足侧翻实验的安全需要；

3.功能要求： ★1.智能车运动控制、★2.操纵稳定性控制、3.直接横摆力矩控制、4.防侧翻控制、5.车辆参数估计、6.地面附着系数估计、7.车辆状态估计、8.速度控制、9.驱动防滑控制、10.前轮差动转向控制、11.前轮差动转向轨迹跟踪控制、12.过驱动车辆能量优化控制。

4.质量保证： 1.供货期90天之内； 2.保修期至少1年；

3.提供软件培训服务至少两次。

第五篇：稳像系统关键技术归纳

稳像系统关键技术

摘要：随着光电监视、跟踪、侦察系统使用要求的不断提高，对光学图像的稳定要求也日趋严格。图像不稳定的实质是摄像系统的光轴与目标之间有无效的相对运动，包括平移和角运动，其中相对角运动对图像的影响尤为严重，论述了现在采用的两类稳像方法，并对新一代的稳像技术——电子学稳像作了概要的介绍，阐述了平台稳定方法和电子学稳像技术在应用中的技术难点。

关键词：摄像，稳像，瞄准线 引言

图像稳定技术包括摄像机、导引头、火控武器的瞄准线等的稳定。用于人眼观察的摄像系统，图像的不稳定会使观察者产生疲劳感，进而容易导致误判和漏判；对于目标自动识别与跟踪系统会导致动态跟踪误差增大，降低跟踪目标的能力。引起摄像系统光轴与目标之间的角运动有两种情况:一种是目标的运动，另一种是载体的运动。通常摄像时目标距离摄像机较远，因目标运动而造成的相对运动较小；然而载体姿态的变化会完全传递给摄像系统的瞄准线，其造成的相对角速度很大。两者相比，前一个因素可以忽略，所以稳像系统一般都只考虑隔离载体运动。现在使用的方法主要有光学的方法、光学和电子学结合的稳定平台主动补偿方法以及电子学稳像的方法。

在相当程度上，稳像技术就是要隔离外部对摄像机的扰动，最直接的方法是将摄像系统架设在减振装置上，但是其缺点是减振器只能隔离载体的高频低幅振动，并且经过减振以后的窄带随机振动都在系统的固有频率附近，若谐振频率在系统带宽之内将使图像始终都在不断地抖动，所以必须提高系统的刚度，保证系统谐振频率远大于系统的带宽，低频振动极易使摄像系统丢失目标，解决的方法是采用光学系统的方法或图像处理的方法。2 光学稳定方法及其存在的问题

光学稳像的方法主要可分为利用折射元件、利用反射元件、利用结构光学元件作为调整元件的系统。根据稳像元件的位置又分为像空间稳像和物空间稳像方法。在平行光路对视线的控制中，常常可以使用以下的几种方法： 2.1 利用折射元件的方法

使用折射元件的典型方法是利用可变光楔来控制瞄准线的方向，它是由美国 的Dyna-science公司的科技人员最初提出的，根据出射角和入射角之间的关系:

n(n1)

通过移动或转动一个角度为、折射率为n的光楔，使出射光线按近似(n1)的角度改变方向来进行像的随机扰动补偿。可变光楔有三种实现方式:1)使用液体光楔；2)利用两个互补的平凹和平凸的透镜，当在平衡位置时等效于一个平行光板；3)包括两个绕额定光轴相反旋转的固定光楔，两者的组合运动可达到在锥角内作任一个方向的偏转，其极限由光楔的折射率与顶角来确定。

这种稳像技术在日本佳能摄像机中得到了应用。采用可变光楔进行稳像的主要缺点可以归纳为以下几点：

(1)楔形镜补偿只能保证对图像中一个场点的图像运动速度进行补偿；(2)除零位以外的所有位置由于二级光谱的存在，必须对楔形镜消色差和消复色差，因此使补偿器的结构及制造工艺大为复杂；

(3)只有在平行光束中才存在令人满意地工作的可能性，结果大大增加了仪器的体积。

这些缺点限制了楔形镜补偿器在高分辨率的光学仪器中，特别是在侦察设备中的使用，但是在振动较小的环境条件下的电视系统中还是得到了应用。2.2 利用反射光学元件的方法

反射光学元件包括单反射镜、角反射镜。反射镜稳定方法是通过适当的转动一块、两块或多块透镜以补偿由于稳定误差的影响而出现的像移，其中惯性稳定的方法得到了相当广泛的应用，该方法通过陀螺作为敏感元件使其保持空间的稳定，也有采用音叉的方法起传感器的作用。北京理工大学的谷素梅等研制的双目望远镜就是利用屋脊棱镜的横向偏移来稳像的。

反射镜稳定方式较适合小口径的光学传感器系统。要特别注意采用适当的结构设计和光路调整技术，以消除或补偿反射镜和传感器之间的相对运动。在高精度的稳像系统中，仅仅依靠棱镜、反射镜或光楔等被动补偿所达到的稳定精度是无法满足要求的，反射镜单独使用的时候，由于2:1的光机偏转比，加上半角机构的误差，精度难以做得很高，这种稳定方法只能用于中低级精度的稳定系统中，更高精度的稳定系统可以通过平台式稳定方法来完成。3 陀螺稳定平台的现状及其控制技术的发展趋势

平台式稳定方式是通过惯性元件敏感载体的姿态角的变化，其输出信号经过

放大后驱动电机或压电陶瓷来保持摄像机或反射镜、棱镜以保证成像不变。根据消除稳定误差的方式又分为一级稳定和二级稳定两类。3.1 一级稳定

一级稳定技术中的整体稳定得到了广泛的应用，它是采用一个环架系统作为光电传感器的光学平台，在平台上放置陀螺来测量平台的运动，陀螺敏感姿态角的变化经过放大以后反馈给环架的力矩电机，通过力矩电机驱动平台使光电传感器保持稳定。通常整体稳定的方法可分为双轴陀螺稳定平台、三轴陀螺稳定平台和四轴陀螺稳定平台。其中双轴陀螺稳定平台又分为两轴二环和两轴四环两类；由于两轴稳定平台固有的原理误差，它不可能完全隔离载体的扰动力矩，导致瞄准线围绕光轴旋转，当旋转速度较大时会对像质造成严重影响。要完全隔离须采用三轴的陀螺稳定平台，还有一种方法是采用两轴四环的稳定平台，这两种方法在原理上可以完全隔离载体的扰动。两轴、三轴稳定技术在各国的机载侦察设备中得到了广泛的运用，在空地导弹中，三轴陀螺稳定平台得到了广泛的应用，如美国的“幼畜”AGM-65A导弹。

在整体稳定系统中的主要误差来源有以下几个方面: 力矩误差:包括摩擦力矩和不平衡力矩、风阻力矩，比较特殊的是摩擦力矩，它对系统的低速平稳性有很大的影响，将摩擦力矩看做常值处理是不够的，高精度的系统中采用引入状态观测器或模型辨识技术实现摩擦力矩的动态补偿。

传感器误差包括陀螺仪的漂移、信噪比、CCD的视轴安装误差、A/D和运放等电子系统的偏差和噪声、信号处理电路的延迟等，其中，位于最前端的陀螺的漂移噪声对稳定精度的影响较大，改进的方法可以考虑采用微弱信号检测技术提取信号，用建立漂移模型的办法补偿漂移。

整体稳定一般适合较小的光电传感器负载，对于较大的负载则效果不佳，它受到摩擦力矩和静不平衡力矩的影响，随着负载的增加，力矩电机的齿槽效应及热噪声、各传感器的导线扭矩等都有增加，其精度在0.1mrad左右。3.2 二级稳定

由于一级稳定完全依靠稳定平台来稳定瞄准线，受到的各种干扰较多，限制了稳定精度的提高，进一步考虑，可以利用稳定平台实现粗调、用反射镜实现精调，它是反射镜和稳定平台的组合使用，可以达到微弧度级的稳定精度。这种稳定反射镜的技术在国外的高精度侦察系统和激光通信系统中得到了广泛的应用，以色列已经可以做到15μrad的稳定精度。

在陀螺稳定平台中摩擦力矩的抖动是影响陀螺稳定平台精度的重要因素，这集中体现在低速平稳性的问题上，陀螺稳定平台中通常采用超前滞后补偿的方法，为了提高带宽再引入前馈，然而在宽频带、高精度的跟瞄系统中，采用这样的方法达到设计指标比较困难，必须考虑引入现代控制方法，现代控制技术对参数扰动的鲁棒性使得它比较适合于陀螺稳定平台的伺服设计，其典型代表有滑模变结构控制技术(VSC)、模糊控制技术、线性二次型最优控制技术(LQG)，其中滑模变结构控制，根据对开关线的不断切换可以有效地克服系统的各种扰动，它对参数摄动和外部扰动不敏感的优点使得它近年来在交直流伺服系统中得到了广泛的应用。较普遍采用的方法是现代控制技术与PID控制技术的结合，这种技术已经在雷达天线的稳定技术中得到应用，这为陀螺稳定平台整体性能的提高提供了一种新的途径。电子学稳像的现状及其发展趋势

采用光学、光电的方法稳像带来的一个问题就是增加了系统的功耗和重量，而对弹载、轻型飞机、星载或外星球探测中的跟瞄、成像设备来说，质量和功耗的问题是非常重要的两个参数。采用电子学方法的稳像技术具有功耗低、质量轻，硬件处理速度快的优点，所以美国、日本、加拿大、土耳其和意大利等国对此展开了深入的研究，其中日本松下公司在其摄象机方面开展了广泛的研究，美国和加拿大在预警系统和侦察飞机的电子稳像方面取得了成功的应用。由美国国防部高科技研究局(DARPA)和马里兰大学(Maryland U-niv.)研制的无人驾驶车辆监视、搜索、侦察系统中已经采取了软件稳像的技术，其稳定精度优于一个像元。加拿大的Defense Research Establish-ment Vilcartier(DREV)也已经成功地将这项技术应用到他们的侦察车上，将摄像机架设在距控制车200m外的三脚架上或架在10m高的桅杆上实现30帧/s的实时监视，可以达到一个像元的稳像精度；由该国Lyre Technologies公司和DREV研究的机载侦察摄像系统中也已经有了类似的实验装置。

图像稳定的目的是要找到每一帧图像相对于参考图像的全局运动矢量，然后用解算出的运动参数去控制CCD输出像元各行列的起始读取位置，从而达到图像补偿稳定的目的。电子学稳像系统一般包括三个主要的功能模块，即运动矢量的检测模块，补偿量输出模块和图像补偿模块。

由于在检测摄像机的运动矢量的时候，会因为有背景噪声，如小动物的移动或运动，树枝、叶的摇动，以及目标本身的运动、异物进入视场等都会对摄像机运动矢量的提取产生影响。又例如当摄像机做全景扫描时，若被稳像系统误以为是振动而稳定了，就达不到全景扫描的目的了。这些都是电子学稳像技术所需要考虑解决的。

检测图像运动矢量的方法大致可以分成两类:利用传感器敏感运动矢量的方法和利用特征量匹配的方法，现在主要采用特征量匹配的算法稳定图像。

日本的Egosa等人采用的方法是将图像分为四个区域(图5b)，每个区域中有30个代表点，每个代表点有16×46个像素的比较面积。首先计算前一场代表点像素数据与当前场相对应的比较面积中所有像素之间绝对差值，从而建立起两场图像代表点之间的关系式，最后，以所有代表点为参考点组成相对坐标系统，相对于每个坐标作一个相同位移值(i，j)，相应有一个绝对差值，对所有代表点坐标的绝对差值求和为P(i，j)，获得一个相关函数，具有最高相关性的位移值就是检测出的运动矢量。由于量化的原因，图像的运动矢量是一个离散值。运动矢量不连续导致观察时图像缺乏平滑的感觉，为此需要对运动矢量做内插值处理，经过插值处理后的运动矢量的检测精度明显优于未经插值处理的方法。在判断运动矢量的时候为了减小误判的几率而引入了模糊控制的技术，对不同的运动矢量分配相应的隶属度，引入该方法有效地提高了稳定的效果。

图像的位移包括整数部分和小数部分，整数部分可以采用相位相关的方法检测到，小数部分的位移常常导致图像的跳动，尤其是在背景静止时。要做到亚像元级的稳定精度，就必须检测出位移的小数部分，所用的方法有基于图像灰度匹配的方法、基于时空微分(spatio temporal differen-tiation)的方法及参数平面与相位互相关拟合(phase and cross correlation surface)的方法。5 对图像稳定的评价

图像在达到什么样的稳定程度以后算是稳定的，目前还没有统一的评价方法，普遍认为光学传递函数可以提供一个客观的评价标准，对于动基座的摄像系统来说，首先要考虑稳定系统对载体振动的隔离度，进而对各种扰动的物理模型进行精确建模，图像的稳定很大程度上取决于模型的精确程度，但是使用过于复杂的模型去拟合数据，并不一定会取得更好的结果。实际情况是模型越复杂，对跟踪误差越敏感，实际效果并不比简单模型好。

一般认为对于用于人眼观察的摄像系统，振动造成的影响小于0.5个像元时就可以认为图像是稳定的，而对于用于计算机目标跟踪的摄像系统则0.5像元的稳定精度仍是不够的，美国DARPA的实验也表明了这一点。6 结 束 语

现代图像稳定系统中广泛采用陀螺稳定平台实现稳像、稳瞄，随着稳定精度要求的不断提高，用经典的伺服方法达到技术指标已经越来越困难，现代控制理论在稳像、稳瞄系统中的应用已经越来越多，鲁棒控制技术在宽频带、高精度的跟瞄稳像系统中有较大的应用前景。电子稳像技术就目前所能够得到的公开文献来看，已经能够做到实时处理，但是在要求同时考虑平移、旋转和多目标观察有一定的困难，其固有的特性也决定了它难以适应大幅度振动的情况，但是若只用电子稳像处理平移运动，则可以将它作为陀螺稳像的后续装置来进一步提高稳像精度。现代光电侦察系统向着多波段、小型化的方向发展，在多波段的侦察系统中，对每个传感器分别采取伺服稳定的方法是不可取的，其结果将是研制周期长，系统庞大而复杂，与平台稳定的方法相比，电子学稳像具有很强的模块性，可以即插即用，由于其稳定精度很大程度上依赖于运动模型的精确程度，所以需要进一步研究的方向应该是考虑如何准确建立图像运动的模型，实现在多目标、复杂运动的情况下实现图像的稳定输出，以及如何提高稳像的适用范围；至于实时性主要受到当前电子器件的运算速度的限制，随着今后技术的进步，这应该不是主要问题。

参考文献

[1] 王永仲.智能光电系统[M].科学出版社,1999.[2] 谷素梅.小型光学惯性稳像跟踪系统的研究[J].北京理工大学学报,2006,11(4):32-36.[3] 郭富强,于波,汪叔华.陀螺稳定装置及其应用[M].西安:西北工业大学出版社,2005.[4] 陈晓钟,孙华燕.一种自然纹理背景下图像目标检测方法[J].光学精密程,2000,8(5):421-42.[5] 沈宏海.摄像稳定技术[J].光学精密工程,2001,9(2):115-119.[6] 李兴华,翟林培.神经网络用于凸轮机构稳速控制[J].光学精密工程,2006,8(2):165-168.6