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1、郑 州 大 学课 程 论 文题 目：谈物理学在无人驾驶汽车和智能穿戴设备方面的应用 姓 名： 学 号: 专 业： 电子科学与技术 班 级： 2班 课程名称： 物理学与高新技术 开课院系： 物理工程学院 课程论文成绩： 2014-2015学年 第1学期 在这学期对选修课程-物理学与高新技术的学习中，我了解到了物理原理在高新技术中的应用方面的知识，开阔了我的视野。并且作为一名物理工程学院电子科学与技术专业的学生，这门课程也极大地 丰富了我的课余时间，并发展了我对电子方面的兴趣。下面我将以我比较感兴趣的方面，谈谈几项应用物理高新技术的产品，并总结一些我的感想。首先，说说无人驾驶汽车。无人驾驶汽车是一
2、种智能汽车，也可以叫轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。它一般是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。无人驾驶汽车使乘客可以直接输入目的地，然后车辆便能自动选择线路行驶，而不再需要任何人工驾驶的干预，彻底“解放”了驾驶员的手脚。今年五月份，谷歌的无人驾驶汽车设计团队展示了一辆原型车。该车当时还不具备正常行驶的条件。在接下来的几个月里，研发人员开始不断地测试无人驾驶汽车上的各个系统。现在，一直以来被认为还很遥远的无人驾驶汽车，已经准备合法上路了！12月22日
3、，谷歌官方宣布其首辆自动驾驶车原型已经完成设计，准备正式开始上路测试。无人驾驶汽车的关键技术主要有两个方面：车辆定位和车辆控制技术。车辆定位技术是无人驾驶汽车行驶的基础。目前常用的技术包括磁导航和视觉导航等。磁导航最大的优点是不受天气等自然条件的影响，即使风沙或大雪埋没路面也一样有效，而且便于维护。另外变换磁极朝向进行编码，可以向车辆传输道路特性信息，诸如位置、方向、曲率半径、下一个道路出口位置等信息。车辆控制技术是无人驾驶汽车的核心，主要包括速度控制和方向控制等几个部分。无人驾驶其实就是用电子技术控制汽车进行的仿人驾驶。通过对驾驶员的驾驶行为进行分析可知，车辆的控制是一个典型的预瞄控制行为，
4、驾驶员找到当前道路环境下的预瞄点，根据预瞄点控制车辆的行为。除以上两个方面，无人驾驶汽车作为智能交通系统的一部分，还需要一些其它相关技术的支持，如车辆调度系统、通讯系统和人际交互系统等，最终得以实现个交通系统的高效、安全。目前摆在无人驾驶汽车有两方面的主要问题。其一是其设备售价颇为昂贵，成本不易控制在较低的水平。此外便是几乎所有人都在关注的无人驾驶汽车安全问题。在一般情况下，无人驾驶车辆可以更为有效地判断路面所发生的异常情况并作出反应。但是，谁也不能保证其在某些难以预知的特定情况下将作出怎样的判断，该技术还有待在实际使用与大量测试中继续完善。如果某天无人驾驶汽车成为我们日常出行的首选，那将是汽
5、车史上既发明汽车之后又一里程碑。可能这一设想还很遥远，但或许在马路上“横着开”已经不再是科幻的情节，而是距离我们不远的未来。接下来，再说说传感器技术，比如智能穿戴设备。传感器就如同“感觉器官”。传感技术是从外界感知信息来源，并且对其进行更细致的处理和应用的现代化技术手段，其在当今时代中有着至关重要的作用，对推进为信息技术的进一步发展有着不可忽视的作用。感测与识别技术，它的作用是扩展人类获取信息的感觉器官功能。它包括信息识别、信息提取、信息监测等技术。这类技术的总称就是“传感技术”。它几乎可以扩展到人类所有感觉器官的传感功能，从而识别来自人体各个部位的身体触觉。传感技术、测量技术和通信技术相结合
6、而产生的遥感技术，更使得人类感知信息的能力得到了进一步的加强。随着信息技术的迅速发展，以及通信技术和传感技术的密切结合，我们可以预知：遥感技术将会在农田水利、地质勘探、气象预报、海洋开发、环境监测、地图测绘、土地利用调查、灾害性天气、森林防火，尤其是在地质找矿、森林和土地利用调查、气象预报、地下室和地热调查、地震研究、水利建设、铁路选线、工程地质以及城市规划与建设方面发挥更大的作用。大家应该都看过钢铁侠，在钢铁侠中，托尼在家中不停调试设备的场景，相信很多人都觉得那很酷，因为他只要将手在空气中进行作出各种动作，就能够创建出一个 3D 模型，并进行控制和操作，而这就主要依赖于3D传感技术。其感应原
7、理为利用近红外线光来扫描周围环境，再由影像传感器接收并转换为数字信号，最后通过芯片计算出物体在三维空间中的远近与相对位置，因此能了解物体的动作、与环境互动。再比如谷歌眼镜，谷歌眼镜本质上属于微型投影仪+摄像头+传感器+存储传输+操控设备的结合体。它可以将眼镜、智能手机、摄像机集于一身，通过电脑化的镜片将信息以智能手机的格式实时展现在用户眼前。另外它还是生活助手，可以为我们提供GPS导航、收发短信、摄影拍照、网页浏览等功能。它的工作原理其实很简单，通过眼镜中的微型投影仪先将光投到一块反射屏上，而后通过一块凸透镜折射到人体眼球，实现所谓的“一级放大”，在人眼前形成一个足够大的虚拟屏幕，可以显示简单
8、的文本信息和各种数据。所以谷歌眼镜看起来就像是一个可佩带式的智能手机，可以帮助我们拍照、录像、打电话，省去了从口袋中掏出手机的麻烦。在未来我们可将3D扫描技术与机器人操控结合，将机器人送入例如外层空间、海底、火场等人类难以进入的地点探勘地形、绘制立体地图；或是放在广告牌或产品货架边，记录消费者在观看广告或购物时的动作，以此了解消费者行为；也可在发展出更精细的感应技术后，进行计算机或移动设备的手势操控与非触碰式输入等。随着可穿戴设备技术的逐步完善与应用的逐步落地，如谷歌眼镜，智能手表，铁道导航手链，GolfSense手套等各种可穿戴式设备的应用到我们生活当中或将改变我们的生活方式，“智能化生活”的时代将会到来。以上就是通过学习物理学与高新技术课程后，我想分享的一些我比较感兴趣的方面。最后，作为一名大学生，我会努力学好科学文化知识，在专业的道路上走得更远，期待着为实现未来智能化生活和发展高新技术贡献自己的价值和力量。