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近20年來，智能汽車(Intelligent Vehicles，IV)的研發投入大幅增長，并應用于海陸空運、軍民兩用及高科技領域，取得了巨大成功。智能汽車受到如此多的關注，主要源于其在提升駕駛安全性、效率以及改善人們現代化生活品質方面的潛在優勢。作為智能交通系統(Intelligent Transportation Systems，ITS)的重要組成部分，智能汽車利用先進的傳感、通信、計算和控制技術來獲悉駕駛環境與狀態，用以輔助車輛運行、交通控制、服務管理及其他相關事項。此外，諸如普適計算技術、自組織網絡技術、智能空間技術等新興技術的近期進展也為未來智能汽車的發展帶來新的契機。我們深信：智能汽車行駛在智能道路上，甚至更為廣闊的智能空間中，將是未來智能汽車領域發展的新浪潮。

智能汽車的相關技術發展可追溯到20世紀七八十年代。而地面智能交通工具(指智能汽車)的概念是在20世紀90年代末逐漸普及的。誠如Little所述，“自本世紀初，伴隨著計算機與信息技術的革命浪潮，無論從用戶交互體驗還是車輛保有量等方面，機動車都在經歷最深刻的變革”。認識到智能汽車的重要性以及不將人因因素作為汽車設計核心將會帶來意外的不良后果，美國交通部(Department of Transportation，DOT)展開了智能汽車先導(Intelligent Vehicles Initiative，IVI)計劃。該先導計劃旨在加強集成車載系統的發展、普及與應用，幫助貨車、公交車、小轎車的駕駛員提升駕駛安全性與效率。不久之后，1998年頒布的21世紀交通效率法案授權IVI計劃正式成為美國交通部智能交通項目的重要部分。

過去十年，智能汽車領域相關研究由于政府、公眾、車企及車輛產品供應商的高度關注而持續推進。現在，越來越多的研究者和消費者相信智能汽車正是滿足人們對于安全、節能、環保、舒適的交通服務日益增長需求的關鍵要素。然而，對于智能汽車應具備哪些功能、呈現何種形態的問題仍然沒有形成共識。總之，對于智能汽車的定義標準，即何種汽車應當稱為智能汽車，研究者們仍然存在爭論。

美國交通部認為IVI計劃應當至少在以下三種駕駛條件下提升安全性：正常駕駛條件、退化駕駛條件和迫近事故條件。為了實現該目標，聯邦智能交通系統項目組給出了智能汽車必須具備的三大系統：沖突避讓系統、碰撞通報系統和輔助駕駛系統。更地說，IVI計劃重點在以下八大功能領域實施：追尾碰撞避讓、換/并道沖突避讓、車道偏離沖突避讓、交叉口沖突避讓、駕車視野提升、車輛穩定性、駕駛員狀態預警和安全警示服務。

全世界范圍內在上述領域的研究已經獲得了諸多成果。Bishop根據智能汽車具備功能的多寡將正在研發的智能汽車分成以下三個等級：a)車內系統可為駕駛員提供輔助或警示服務的功能(沖突預警系統)；b)車內系統可獲取車輛的部分控制權，如在平穩狀態下的輔助駕駛或在沖突迫近下的緊急干預(沖突避讓系統)；c)車內系統獲取車輛的全部控制權(車輛自動化)。一般而言，由于沖突避讓的重要性，絕大多數研究者認為一輛所謂的智能汽車應用具備等級a)的功能。根據Dravidam和Tosunoglu的估計，15%～20%的交通事故涉及追尾碰撞。而美國國家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA)的數據顯示，美國88%的追尾碰撞事故是由于駕駛人精力不集中或后車跟車過近造成的。因此，沖突預警系統被認為是智能汽車最基本的功能。

然而，Bishop同樣指出，所謂的沖突預警系統本身也是由部分重疊的子功能系統構成的，包括前車沖突預警、障礙沖突預警、追尾沖突預警、自行車/行人沖突預警等。迄今為止，大多數實驗車輛僅能實現上述這些子功能的一部分。圖1.1所示為豐田AHS項目早期設計的智能汽車系統。但一般來說，這些早期的設計方案仍然被稱為智能汽車。

有些研究者卻認為汽車不會實現自動駕駛，Jones將他們的觀點總結如下：

“雖然汽車將會很快實現像駕駛人駕駛一樣引導汽車駛入道路，但沒有駕駛人介入的全自動駕駛車輛可能很難實現大規模的商業生產。”

“新技術是為了輔助而不是取代駕駛人”，愛荷華市愛荷華大學公共政策中心人因研究項目組首席專家Daniel McGehee如是說。他提到給予汽車的自身控制權，將會引發一系列復雜程度類似于“誰應該對一起交通事故負責，是駕駛人還是汽車制造商”的法律糾紛問題。

其余一些不愿透露姓名的汽車傳感和人因研究領域的專家們則強調智能汽車系統的制造商和經銷商可能需要面臨承擔嚴重賠償責任的潛在危險。

這種潛在的危險還使得那些曾出現在電影電視中的汽車只需要詢問駕駛人目的地就可到達的場景也僅可能局限在電影鏡頭之中。

他們的論斷不無道理，由于各種各樣的原因，全自動駕駛的商業車輛在短期內很難出現在城市道路中。但智能汽車絕不僅是智能商業汽車。盡管全自動駕駛的車輛很難進入一般領域，但其在特殊領域的制造與應用則越來越多。一個典型的案例就是為了響應美國國會和國防部有關加強智能汽車的研發用以在戰場上挽救美國士兵生命的呼吁，DARPA智能車輛挑戰賽應運而生。數十組來自全世界各地的高校和企業的代表隊積極參與其中。圖12所示為在2004年DARPA挑戰賽上由奧本大學隊設計的自動駕駛汽車。2005年，也有一些全自動駕駛汽車成功通過整個挑戰測試賽。

車輛控制系統主要依賴于放置在各錨點的差分GPS(Starfire)和慣導傳感器來導航路徑，

它利用紅外傳感器(LIDAR)的超聲波傳感器提供路徑跟蹤和障礙避讓功能

全自動汽車在采礦場和駕駛測試場等場合也得到設計與應用。圖1.3所示是由布倫瑞克技術大學團隊進行的一次有趣的商業嘗試。這個駕駛機器人Klaus是由德國汽車制造商大眾(Volkswagen)公司研發的，正在駕駛一輛大眾多用途客貨車進行測試。精細的汽車控制系統和傳感技術可檢測周邊道路環境并計算出合理的駕駛行為。

智能汽車的概念及其引申內容在過去十年間逐漸發生了變化。一方面從字面含義看，盡管IVI計劃中僅涉及地面交通運輸系統，但絕不僅是地面智能汽車稱為智能汽車，其他水下運輸工具或氣墊船、空中運輸工具都可看作是智能汽車。而另一方面，智能汽車與智能移動機器之間的概念界線越來越模糊，一些大型的移動機器有時也被認為是智能汽車。需要指出的是，嚴格意義上的智能汽車仍然尚待研發。本書僅考慮并討論目前被廣泛接受的地面智能汽車。然而毋庸置疑的是，由于移動機器人技術已經得到廣泛應用或獲得了認可，智能汽車研究者們將會對該領域的成果擇善而從，繼承并擴展許多實用的技術和方法并將其應用到智能汽車領域。