快乐出行:深度解析“驾驶辅助系统”

2016-6-23 00:56| 发布者: admin| 查看: 549| 评论: 0

摘要: 近年来驾驶辅助系统市场增长迅速,原来这类系统局限于高端市场,而现在正在进入中端市场,与此同时,许多低技术应用在入门级乘用车领域更加常见,经过改进的新型传感器技术也在为系统布署创造新的机会与策略。

   导语   

驾驶辅助系统是利用安装在车上的各式各样传感器,在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境,收集数据,进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪,并结合导航仪地图数据,进行系统的运算与分析,从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险,有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。


近年来驾驶辅助系统市场增长迅速,原来这类系统局限于高端市场,而现在正在进入中端市场,与此同时,许多低技术应用在入门级乘用车领域更加常见,经过改进的新型传感器技术也在为系统布署创造新的机会与策略。

一、世界第一危害——交通事故

据统计,大部分交通事故是由驾驶员引起,或者说是由人为错误造成的。驾驶辅助系统的目的就在于使人为错误导致的事故得以避免,在事故即将发生之前对车辆进行控制以减轻事故造成的伤害。

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辅助驾驶系统的主要目标

  •  提高汽车主动安全

  •  减轻驾驶员劳动强度

  •  减少燃料(能源)消耗,降低CO2排放

  •  为控制交通拥堵提供支持

  •  为自主/自动驾驶(终极目标)提供技术基础

▼驾驶环境识别技术的发展

二、快乐驾驶、安全驾驶

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车道保持辅助系统

车道保持辅助系统可以帮助司机将车辆保持在原车道上行驶,用一个摄像机来识别车道边界线。

车辆行驶时,如果车道保持辅助系统识别出了车道两侧的边界线,那么该系统就处于“时刻准备工作”的状态了。如果车辆行驶中靠近了识别出的某条车道边界线(车辆可能要驶离车道了),那么方向盘就会发生震动,从而对驾驶员进行提醒。如果在车辆横过车道边界线之前拨动了转向灯,那么就不发出这种振动提醒了,因为系统认为这是驾驶员要变道了。

▼泊车辅助系统原理

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泊车辅助系统

使用泊车辅助倒入停车空位的过程被分为下列四个阶段:

阶段一 / 激活泊车转向辅助系统(PA)

每次开始停车前,都必须重新激活泊车转向辅助系统,只有当车速低于30 km/h时,泊车转向辅助系统才能激活;


阶段二 / 寻找合适的停车空位

寻找合适的停车空位。泊车转向辅助系统寻找道路左右两侧的空车位,驾驶员信息系统显示已经找到了一个足够大的空车位;

阶段三/借助泊车转向辅助系统(PA)泊车

汽车停止时挂上倒车挡后,开始停车过程,PA 把汽车转向空车位,驾驶员必须负责制动和踩油门;


阶段四 / 泊车辅助转向过程

完成停车完成后,PA通过驾驶员信息系统显示出来关闭泊车转向辅助功能,并关闭停车辅助按键上的警报灯。

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倒车辅助系统

倒车系统是汽车倒车安全辅助装置,能够用声音提醒路人该车正在倒车或者通过倒车雷达和语音提示驾驶员车后有障碍物,还有的是在有语音的同时也在驾驶室向驾驶员显示车后障碍物的情况,使驾驶员倒车更加方便,使汽车后视镜的视野死角和视线模糊的缺陷得到很大的改善,提高了倒车的安全性。

按传感器不同倒车辅助系统可分为红外线式、超声波式、电磁感应式和超声波与机器视觉配合式四种。

  • 红外线式:上世纪80年代出现的以红外线的发送接收原理制成的倒车辅助系统。它最大的缺点是红外线易受干扰,另外对深黑色粗糙表面物体的反应不灵敏。更糟糕的是,只要红外线发射器或接收器表面被一层薄薄的冰雪或泥尘覆盖,系统就会失效。

  • 电磁感应式:随后,出现了以电磁感应原理制成的倒车辅助系统。其检测稳定性和灵敏度比红外线提高许多,但也有着致命性缺点,它只能动态检测障碍物。也就是说,车辆停止时,就不能检测到任何东西。因此实用性也不如意。


  • 超声波式:上世纪90年代,倒车辅助系统终于迎来技术上的突破,采纳了超声波作为检测媒介。它的各项性能指标与经济性都相当好,以至于当今的产品都是基于此项技术开发而来。

  • 超声波与机器视觉配合式:最新的倒车辅助系统以超声波和机器视觉作为检测手段,全智能泊车。它使用超声波传感器检测障碍物,并能结合摄像头自动识别停车线,当汽车自动检测好停车位置和距离时,只要驾驶者按下确认键,该系统就会自动泊车。



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刹车辅助系统

传感器通过分辨驾驶员踩踏板的情况,识别并判断是否引入紧急刹车程序。由此该系统能立刻建立起最大的刹车压力,以达到可能的最高的刹车效果。


刹车辅助系统主要作用:

  1. 用以在踩刹车的情况下,防止车轮锁死,使汽车在制动状态下仍能转向,保证汽车的制动方向稳定性,防止产生侧滑和跑偏。

  2. 与汽车制动时产生轴荷转移的不同,自动调节前、后轴的制动力分配比例,提高制动效能。

  3. 判断驾驶者刹车动作,在紧急刹车时增加刹车力,缩短刹车距离。

  4. 当汽车出现车轮打滑、侧倾或者轮胎丧失附着力的瞬间,在降低发动机转速的同时,有目的地针对个别车轮进行制动控制,并最终将车引入正常的行驶轨道,从而避免车辆因失控而造成的危险。

  5. 通过控制驱动力的大小,来减小驱动轮轮胎的滑转率,防止磕碰,让车趋于稳定。

三、技术解读——ADAS

从上世纪50年代早期的电动车窗到当今最新的汽车驾驶系统,豪华汽车所具有的高端特性随着时间的推移最终都应用到中端和经济型汽车上,成为必备的电子和电气系统。


最近新出现的高级辅助驾驶系统(ADAS)技术也不例外。举一个例子,欧洲的福特福克斯汽车现在具备了自适应巡航控制(ACC)、自动刹车和主动式车道保持等功能——所有这些特性以前都专属于豪华汽车。即使是经济型起亚汽车也安装了后视摄像机。


但是,随着ADAS技术应用到价格相对便宜的车辆上,这带来了一个两难的问题:需要以非常低的价格实现大量的计算资源。

系统:自适应巡航控制    传感器:雷达

过去十年中,豪华汽车采用了ACC技术,这一技术目前也在更广泛的市场上得到了应用。传统的巡航控制技术设计用于保持车辆以恒定的车速行驶,与此不同,ACC技术使车速与交通状况相适应,如果与前车距离太近,则会降速,在路况允许时,会加速到上限。这些系统通过使用安装在车辆前部的雷达来实现。但是,由于雷达系统不能识别某一目标的大小和形状,而且其视场也相对较窄,因此,应用时要结合摄像机。难点在于,目前所使用的摄像机和雷达传感器还没有标准配置。因此,还是需要灵活的硬件平台。


系统:交通标志识别    传感器:摄像机

正如其名称所示,交通标志识别(TSR)功能使用前向摄像机结合模式识别软件,可以识别常见的交通标志(限速、停车、掉头等)。这一功能会提醒驾驶员注意前面的交通标志,以便驾驶员遵守这些标志。TSR功能降低了驾驶员不遵守停车标志等交通法规的可能,避免了违法左转或者无意的其他交通违法行为,从而提高了安全性。这些系统需要灵活的软件平台来增强探测算法,根据不同地区的交通标志来进行调整。



系统:夜视    传感器:IR或者热成像摄像机

夜视(NV)系统帮助驾驶员在很暗的条件下识别物体。这些物体一般超出了车辆大灯的视场范围,因此,NV系统针对在前方道路上行驶的车辆提前发出报警,帮助驾驶员避免撞车事件的发生。


系统:自适应远光控制    传感器:摄像机

自适应远光控制(AHBC)是一种智能大灯控制系统,使用了摄像机来探测交通状况(对面来车以及同向交通状况),根据这些状况,调亮或者调暗远光灯。AHBC系统支持驾驶员尽可能在最大照亮距离上使用远光,而不必在其他车辆出现时手动调暗大灯,不会分散驾驶员注意力,从而提高了车辆的安全性。在某些系统中,甚至可以分别控制大灯,调暗一个大灯,而同时另一个大灯正常点亮。AHBC与LDW和TSR等前视摄像机系统是相辅相成的。这些系统不需要高分辨率摄像机,某一款车辆如果已经在ADAS应用中采用了前视摄像机,那么这一特性的性价比会非常高。


系统:行人/障碍物/车辆探测(PD)    传感器:摄像机、雷达、IR

行人(以及障碍物和车辆)探测(PD)系统完全依靠摄像机传感器来深入感知周围环境,例如,采用一台摄像机,或者在更复杂的系统中采用立体摄像机。“类别变量”(衣着、灯光、大小和距离)的差异会很大,背景复杂而且不断变化,以及传感器置于移动平台(车辆)上等因素,导致很难确定移动中行人的视觉特征,因此,采用IR传感器能够增强PD系统。雷达也可以增强车辆探测系统,它提供很好的距离测量功能,在恶劣的天气条件下,性能表现出众,能够测量车辆的行驶速度。这一复杂的系统需要使用同时来自多个传感器的数据。


系统:驾驶员困倦报警    传感器:车内IR摄像机

困倦报警系统监视驾驶员的面部,测量其头部位置、眼睛(张开/闭上)以及其他类似的报警指示。如果确定驾驶员有进入睡眠的迹象,或者看起来意识不清,该系统会发出报警。有些系统还监视心率和呼吸。设想但是还没有实现的功能包括使车辆靠近路边行驶,最终靠边停下来。


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