駕駛輔助系統(tǒng)是利用安裝在車上的各式各樣傳感器,在汽車行駛過程中隨時(shí)來感應(yīng)周圍的環(huán)境,收集數(shù)據(jù),進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤,并結(jié)合導(dǎo)航儀地圖數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算與分析,從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn),有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

近年來駕駛輔助系統(tǒng)市場(chǎng)增長迅速,原來這類系統(tǒng)局限于高端市場(chǎng),而現(xiàn)在正在進(jìn)入中端市場(chǎng),與此同時(shí),許多低技術(shù)應(yīng)用在入門級(jí)乘用車領(lǐng)域更加常見,經(jīng)過改進(jìn)的新型傳感器技術(shù)也在為系統(tǒng)布署創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)與策略。

 

世界第一害——交通事故

據(jù)統(tǒng)計(jì),大部分交通事故是由駕駛員引起,或者說是由人為錯(cuò)誤造成的。駕駛輔助系統(tǒng)的目的就在于使人為錯(cuò)誤導(dǎo)致的事故得以避免,在事故即將發(fā)生之前對(duì)車輛進(jìn)行控制以減輕事故造成的傷害。

駕駛輔助系統(tǒng)的主要目標(biāo)概括有以下幾點(diǎn):

• 提高汽車主動(dòng)安全

• 減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度

• 減少燃料(能源)消耗,降低CO2排放

• 為控制交通擁堵提供支持

• 為自主/自動(dòng)駕駛(終極目標(biāo))提供技術(shù)基礎(chǔ)

 

泊車輔助系統(tǒng)

 
 

車道保持輔助系統(tǒng)可以幫助司機(jī)將車輛保持在原車道上行駛,用一個(gè)攝像機(jī)來識(shí)別車道邊界線。

車輛行駛時(shí),如果車道保持輔助系統(tǒng)識(shí)別出了車道兩側(cè)的邊界線,那么該系統(tǒng)就處于“時(shí)刻準(zhǔn)備工作”的狀態(tài)了。如果車輛行駛中靠近了識(shí)別出的某條車道邊界線(車輛可能要駛離車道了),那么方向盤就會(huì)發(fā)生震動(dòng),從而對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒。如果在車輛橫過車道邊界線之前撥動(dòng)了轉(zhuǎn)向燈,那么就不發(fā)出這種振動(dòng)提醒了,因?yàn)橄到y(tǒng)認(rèn)為這是駕駛員要變道了。

 
 

車道保持輔助系統(tǒng)

 
 

使用泊車輔助倒入停車空位的過程被分為下列四個(gè)階段:

階段1 :激活泊車轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)(PA)。每次開始停車前,都必須重新激活泊車轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng),只有當(dāng)車速低于30 km/h時(shí),泊車轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)才能激活;

階段2 :尋找合適的停車空位。泊車轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)尋找道路左右兩側(cè)的空車位,駕駛員信息系統(tǒng)顯示已經(jīng)找到了一個(gè)足夠大的空車位;

 
 

階段3 :借助泊車轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)(PA)泊車。汽車停止時(shí)掛上倒車擋后,開始停車過程,PA 把汽車轉(zhuǎn)向空車位,駕駛員必須負(fù)責(zé)制動(dòng)和踩油門;

階段4 :泊車輔助轉(zhuǎn)向過程。完成停車完成后,PA通過駕駛員信息系統(tǒng)顯示出來關(guān)閉泊車轉(zhuǎn)向輔助功能,并關(guān)閉停車輔助按鍵上的警報(bào)燈。

 
 

倒車輔助系統(tǒng)

 
 

倒車系統(tǒng)是汽車倒車安全輔助裝置,能夠用聲音提醒路人該車正在倒車或者通過倒車?yán)走_(dá)和語音提示駕駛員車后有障礙物,還有的是在有語音的同時(shí)也在駕駛室向駕駛員顯示車后障礙物的情況,使駕駛員倒車更加方便,使汽車后視鏡的視野死角和視線模糊的缺陷得到很大的改善,提高了倒車的安全性。

按傳感器不同倒車輔助系統(tǒng)可分為紅外線式、超聲波式、電磁感應(yīng)式和超聲波與機(jī)器視覺配合式四種。

 
 

紅外線式。上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的以紅外線的發(fā)送接收原理制成的倒車輔助系統(tǒng)。它最大的缺點(diǎn)是紅外線易受干擾,另外對(duì)深黑色粗糙表面物體的反應(yīng)不靈敏。更糟糕的是,只要紅外線發(fā)射器或接收器表面被一層薄薄的冰雪或泥塵覆蓋,系統(tǒng)就會(huì)失效。

電磁感應(yīng)式。隨后,出現(xiàn)了以電磁感應(yīng)原理制成的倒車輔助系統(tǒng)。其檢測(cè)穩(wěn)定性和靈敏度比紅外線提高許多,但也有著致命性缺點(diǎn),它只能動(dòng)態(tài)檢測(cè)障礙物。也就是說,車輛停止時(shí),就不能檢測(cè)到任何東西。因此實(shí)用性也不如意。

 
 

超聲波式。上世紀(jì)90年代,倒車輔助系統(tǒng)終于迎來技術(shù)上的突破,采納了超聲波作為檢測(cè)媒介。它的各項(xiàng)性能指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)性都相當(dāng)好,以至于當(dāng)今的產(chǎn)品都是基于此項(xiàng)技術(shù)開發(fā)而來。

超聲波與機(jī)器視覺配合式。最新的倒車輔助系統(tǒng)以超聲波和機(jī)器視覺作為檢測(cè)手段,全智能泊車。它使用超聲波傳感器檢測(cè)障礙物,并能結(jié)合攝像頭自動(dòng)識(shí)別停車線,當(dāng)汽車自動(dòng)檢測(cè)好停車位置和距離時(shí),只要駕駛者按下確認(rèn)鍵,該系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)泊車。

 
 

剎車輔助系統(tǒng)

 
 

傳感器通過分辨駕駛員踩踏板的情況,識(shí)別并判斷是否引入緊急剎車程序。由此該系統(tǒng)能立刻建立起最大的剎車壓力,以達(dá)到可能的最高的剎車效果。[詳細(xì)]

剎車輔助系統(tǒng)主要作用:

(1)用以在踩剎車的情況下,防止車輪鎖死,使汽車在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向,保證汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性,防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏。

(2)與汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸荷轉(zhuǎn)移的不同,自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后軸的制動(dòng)力分配比例,提高制動(dòng)效能。

(3)判斷駕駛者剎車動(dòng)作,在緊急剎車時(shí)增加剎車力,縮短剎車距離。

(4)當(dāng)汽車出現(xiàn)車輪打滑、側(cè)傾或者輪胎喪失附著力的瞬間,在降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí),有目的地針對(duì)個(gè)別車輪進(jìn)行制動(dòng)控制,并最終將車引入正常的行駛軌道,從而避免車輛因失控而造成的危險(xiǎn)。

(5)通過控制驅(qū)動(dòng)力的大小,來減小驅(qū)動(dòng)輪輪胎的滑轉(zhuǎn)率,防止磕碰,讓車趨于穩(wěn)定。

 
 

從上世紀(jì)50年代早期的電動(dòng)車窗到當(dāng)今最新的汽車駕駛系統(tǒng),豪華汽車所具有的高端特性隨著時(shí)間的推移最終都應(yīng)用到中端和經(jīng)濟(jì)型汽車上,成為必備的電子和電氣系統(tǒng)。最近新出現(xiàn)的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)技術(shù)也不例外。舉一個(gè)例子,歐洲的福特福克斯汽車現(xiàn)在具備了自適應(yīng)巡航控制(ACC)、自動(dòng)剎車和主動(dòng)式車道保持等功能——所有這些特性以前都專屬于豪華汽車。即使是經(jīng)濟(jì)型起亞汽車也安裝了后視攝像機(jī)。但是,隨著ADAS技術(shù)應(yīng)用到價(jià)格相對(duì)便宜的車輛上,這帶來了一個(gè)兩難的問題:需要以非常低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)大量的計(jì)算資源。

系統(tǒng):自適應(yīng)巡航控制    傳感器:雷達(dá)

過去十年中,豪華汽車采用了ACC技術(shù),這一技術(shù)目前也在更廣泛的市場(chǎng)上得到了應(yīng)用。傳統(tǒng)的巡航控制技術(shù)設(shè)計(jì)用于保持車輛以恒定的車速行駛,與此不同,ACC技術(shù)使車速與交通狀況相適應(yīng),如果與前車距離太近,則會(huì)降速,在路況允許時(shí),會(huì)加速到上限。這些系統(tǒng)通過使用安裝在車輛前部的雷達(dá)來實(shí)現(xiàn)。但是,由于雷達(dá)系統(tǒng)不能識(shí)別某一目標(biāo)的大小和形狀,而且其視場(chǎng)也相對(duì)較窄,因此,應(yīng)用時(shí)要結(jié)合攝像機(jī)。難點(diǎn)在于,目前所使用的攝像機(jī)和雷達(dá)傳感器還沒有標(biāo)準(zhǔn)配置。因此,還是需要靈活的硬件平臺(tái)。

系統(tǒng):交通標(biāo)志識(shí)別    傳感器:攝像機(jī)

正如其名稱所示,交通標(biāo)志識(shí)別(TSR)功能使用前向攝像機(jī)結(jié)合模式識(shí)別軟件,可以識(shí)別常見的交通標(biāo)志(限速、停車、掉頭等)。這一功能會(huì)提醒駕駛員注意前面的交通標(biāo)志,以便駕駛員遵守這些標(biāo)志。TSR功能降低了駕駛員不遵守停車標(biāo)志等交通法規(guī)的可能,避免了違法左轉(zhuǎn)或者無意的其他交通違法行為,從而提高了安全性。這些系統(tǒng)需要靈活的軟件平臺(tái)來增強(qiáng)探測(cè)算法,根據(jù)不同地區(qū)的交通標(biāo)志來進(jìn)行調(diào)整。

系統(tǒng):夜視    傳感器:IR或者熱成像攝像機(jī)

夜視(NV)系統(tǒng)幫助駕駛員在很暗的條件下識(shí)別物體。這些物體一般超出了車輛大燈的視場(chǎng)范圍,因此,NV系統(tǒng)針對(duì)在前方道路上行駛的車輛提前發(fā)出報(bào)警,幫助駕駛員避免撞車事件的發(fā)生

NV系統(tǒng)使用各種攝像機(jī)傳感器和顯示器,具體與生產(chǎn)商有關(guān),但一般都屬于兩種基本類型:主動(dòng)式和被動(dòng)式。

• 主動(dòng)系統(tǒng),也稱為近IR系統(tǒng),帶電耦合器件(CCD)攝像機(jī)和IR燈源相結(jié)合,在顯示器上呈現(xiàn)黑白圖像。這些系統(tǒng)的分辨率很高,圖像質(zhì)量也非常好。其典型的可視范圍是150米。這些系統(tǒng)能夠看清楚攝像機(jī)視場(chǎng)范圍內(nèi)的所有物體(包括沒有熱輻射的物體),但是,在雨雪環(huán)境下,效率要大打折扣。

• 被動(dòng)系統(tǒng)不使用外部光源,而是依靠熱成像攝像機(jī),利用物體自然熱輻射來采集圖像。這些系統(tǒng)不會(huì)受到對(duì)面來車大燈的影響,也不會(huì)受到惡劣天氣狀況的影響,其探測(cè)范圍達(dá)到300米至1000米。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于圖像是顆粒狀的,功能受限于較溫暖的氣候狀況。而且,被動(dòng)式系統(tǒng)只能探測(cè)有熱輻射的物體。被動(dòng)式系統(tǒng)結(jié)合視頻分析技術(shù),可以清楚的顯示車輛前方道路上的物體,例如,行人等。

在NV系統(tǒng)中,有多種體系結(jié)構(gòu)選擇,每一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。為提高競(jìng)爭(zhēng)力,汽車生產(chǎn)商應(yīng)支持多種攝像機(jī)傳感器,在通用、靈活的硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)這些傳感器。

系統(tǒng):自適應(yīng)遠(yuǎn)光控制    傳感器:攝像機(jī)

自適應(yīng)遠(yuǎn)光控制(AHBC)是一種智能大燈控制系統(tǒng),使用了攝像機(jī)來探測(cè)交通狀況(對(duì)面來車以及同向交通狀況),根據(jù)這些狀況,調(diào)亮或者調(diào)暗遠(yuǎn)光燈。AHBC系統(tǒng)支持駕駛員盡可能在最大照亮距離上使用遠(yuǎn)光,而不必在其他車輛出現(xiàn)時(shí)手動(dòng)調(diào)暗大燈,不會(huì)分散駕駛員注意力,從而提高了車輛的安全性。在某些系統(tǒng)中,甚至可以分別控制大燈,調(diào)暗一個(gè)大燈,而同時(shí)另一個(gè)大燈正常點(diǎn)亮。AHBC與LDW和TSR等前視攝像機(jī)系統(tǒng)是相輔相成的。這些系統(tǒng)不需要高分辨率攝像機(jī),某一款車輛如果已經(jīng)在ADAS應(yīng)用中采用了前視攝像機(jī),那么這一特性的性價(jià)比會(huì)非常高。

系統(tǒng):行人/障礙物/車輛探測(cè)(PD)    傳感器:攝像機(jī)、雷達(dá)、IR

行人(以及障礙物和車輛)探測(cè)(PD)系統(tǒng)完全依靠攝像機(jī)傳感器來深入感知周圍環(huán)境,例如,采用一臺(tái)攝像機(jī),或者在更復(fù)雜的系統(tǒng)中采用立體攝像機(jī)!邦悇e變量”(衣著、燈光、大小和距離)的差異會(huì)很大,背景復(fù)雜而且不斷變化,以及傳感器置于移動(dòng)平臺(tái)(車輛)上等因素,導(dǎo)致很難確定移動(dòng)中行人的視覺特征,因此,采用IR傳感器能夠增強(qiáng)PD系統(tǒng)。雷達(dá)也可以增強(qiáng)車輛探測(cè)系統(tǒng),它提供很好的距離測(cè)量功能,在惡劣的天氣條件下,性能表現(xiàn)出眾,能夠測(cè)量車輛的行駛速度。這一復(fù)雜的系統(tǒng)需要使用同時(shí)來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng):駕駛員困倦報(bào)警    傳感器:車內(nèi)IR攝像機(jī)

困倦報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)視駕駛員的面部,測(cè)量其頭部位置、眼睛(張開/閉上)以及其他類似的報(bào)警指示。如果確定駕駛員有進(jìn)入睡眠的跡象,或者看起來意識(shí)不清,該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警。有些系統(tǒng)還監(jiān)視心率和呼吸。設(shè)想但是還沒有實(shí)現(xiàn)的功能包括使車輛靠近路邊行駛,最終靠邊停下來。