一文厘清常见高级辅助驾驶系统

发布时间: 2022-09-11 15:57:46 来源:88娱2官网手机登录App 作者:88娱2官网手机登录链接

  我们都知道无人驾驶是汽车发展的未来。但是完全无人驾驶究竟何时才能实现,业界一直众说纷纭。然而在现实完全无人驾驶的道路上,高级驾驶辅助系统(ADAS)就成为了在现今技术及政策法规条件下的一个不错的选择。同时,很多ADAS功能已经大规模量产,不仅给汽车制造商提供更多差异化的产品设计选择,也为普通的消费者提供了更好的驾驶体验和安全保障。

  高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System)是利用安装在车上的各式各样传感器(毫米波雷达、激光雷达、单\双目摄像头以及卫星导航),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ADAS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。

  早期的ADAS 技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在危险时, 会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。而如今的ADAS 技术来说,主动式干预也很常见。

  一般,汽车高级辅助驾驶系统通常包括:车道偏离预警系统LDWS、车道保持系统LKS、自适应巡航系统ACC、前碰撞预防系统FCW 、自动泊车系统APA、盲点监测系统BSD、驾驶员疲劳预警系统DFM、自适应灯光控制ALC、自动紧急制动AEB、夜视系统NVD等常见功能系统。

  除此之外,还包括行人保护系统、电子警察系统ISA、导航与实时交通系统TMC、交通标志识别、下坡控制系统、电动汽车报警系统等等。

  车道偏离预警系统LDWS( Lane departure warning system)是指行车中未打转向灯突然大幅度偏离车道,不正常偏移时,行车记录仪一旦判定行驶路线有异,便会以行车记录仪的显示屏幕提醒驾驶人,并发出声响警告对司机进行警示。这将使司机可以马上采取行动,回到原行车道上。

  车道偏离预警系统主要由HUD抬头显示器、摄像头、控制器以及传感器组成。当车道偏离预警系统开启时,摄像头(一般安置在车身侧面或后视镜位置)会时刻采集行驶车道的标识线,通过图像处理获得汽车在当前车道中的位置参数。

  当检测到汽车偏离车道时,传感器会及时收集车辆数据和驾驶员的操作状态,之后由控制器发出警报信号,整个过程大约在0.5秒完成,为驾驶者提供更多的反应时间。而如果驾驶者打开转向灯,正常进行变线行驶,那么车道偏离预警系统不会做出任何提示。

  车道保持辅助系统属于智能驾驶辅助系统中的一种。它可以在车道偏离预警系统(LDWS)的基础上对刹车的控制协调装置进行控制。对车辆行驶时借助一个摄像头识别行驶车道的标识线将车辆保持在车道上提供支持。可检测本车在车道内的位置,并可自动调整转向,使本车保持在车道内行驶。

  如果车辆接近识别到的标记线并可能脱离行驶车道,那么会通过方向盘的振动,或者是声音来提请驾驶员注意,并轻微转动方向盘修正行驶方向,使车辆处于正确的车道上,若方向盘长时间检测到无人主动干预,则发出报警,用来提醒驾驶人员。

  如果车道保持辅助系统识别到本车道两侧的标记线,那么系统处于待命状态。这通过组合仪表盘中的绿色指示灯显示。当系统处于待命状态下,如果在Y过标记线前打了转向灯,警告信号就会被屏蔽,认定驾驶员为有意识的换道。

  该系统主要应用于结构化的道路上,如高速公路和路面条件较好(车道线清晰)的公路上行驶。当车速达到65km/h或以上才开始运行。

  自适应巡航系统ACC(Adaptive Cruise Control)是一项舒适性的辅助驾驶功能。如果车辆前方畅通,自适应巡航(ACC)将保持设定的最大巡航速度向前行驶。如果检测到前方有车辆,自适应巡航(ACC) 将根据需要降低车速,与前车保持基于选定时间的距离,直到达到合适的巡航速度。

  自适应巡航也可称为主动巡航,类似于传统的定速巡航控制,该系统包括雷达传感器、数字信号处理器和控制模块。在自适应巡航系统中,系统利用低功率雷达或红外线光束得到前车的确切位置,如果发现前车减速或监测到新目标,系统就会发送执行信号给发动机或制动系统来降低车速,从而使车辆和前车保持一个安全的行驶距离。

  当前方道路障碍清除后又会加速恢复到设定的车速,雷达系统会自动监测下一个目标。主动巡航控制系统代替司机控制车速,避免了频繁取消和设定巡航控制。当与前车之间的距离过小时,ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作,使车轮适当制动,并使发动机的输出功率下降,以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。自适应巡航系统适合于多种路况,为驾驶者提供了一种更轻松的驾驶方式。

  前碰撞预防系统FCW (Forward Collision Warning)是通过雷达系统来时刻监测前方车辆,判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度,当存在潜在碰撞危险时对驾驶者进行警告。FCW系统本身不会采取任何制动措施去避免碰撞或控制车辆。

  通过分析传感器获取的前方道路信息对前方车辆进行识别和跟踪,如果有车辆被识别出来,则对前方车距进行测量。同时利用车速估计,根据安全车距预警模型判断追尾可能,一旦存在追尾危险,便根据预警规则及时给予驾驶人主动预警。

  自动泊车系统APA(Automatic Parking Assist)是利用车载传感器(一般为超声波雷达或摄像头)识别有效的泊车空间,并通过控制单元控制车辆进行泊车。相比于传统的倒车辅助功能,如倒车影像以及倒车雷达,自动泊车的功能智能化程度更高,有效的减轻了驾驶员的倒车困难。

  全自动泊车辅助系统APA,通过控制车辆的加减速度和转向角度自动停放车辆。该系统通过AVM(环视)和USS(超声波雷达)感知泊车环境,使用IMU和车轮传感器估计车辆姿态(位置和行驶方向),并根据驾驶员的选择自动或手动设置目标泊车位。然后系统进行自动泊车轨迹计算,并通过精确的车辆定位与车辆控制系统使车辆沿定义的泊车轨迹进行全自动泊车,直至到达最终目标泊车位。

  由于汽车后视镜存在视觉盲区,变道之前就看不到盲区的车辆,如果盲区内有超车车辆,此时变道就会发生碰撞事故。在大雨天气、大雾天气、夜间光线昏暗,更加难以看清后方车辆,此时变道就面临更大的危险,盲点监测系统就是为了解决后视镜的盲区而产生的。

  盲点监测系统BSD( Blind Spot Detection),是汽车上的一款安全类的高科技配置,主要功能是扫除后视镜盲区,依赖于车辆尾部两个雷达时刻监测车辆的侧后面和侧面状态,如果车辆位于该区域内,驾驶员将通过后视镜上盲点警告指示灯和组合仪表获得相关警告提示,避免在车道变换过程中由于后视镜盲区而发生事故。

  驾驶员疲劳预警系统DFM(Driver Fatigue Monitor System)主要是通过摄像头获取的图像,通过视觉跟踪、目标检测、动作识别等技术对驾驶员的驾驶行为及生理状态进行检测,当驾驶员发生疲劳、分心、打电话、抽烟等危险情况时在系统设定时间内报警以避免事故发生。DFM系统能有效规范驾驶员的驾驶行为、大大降低交通事故发生的几率。

  通过分析驾驶员的疲劳特征(如打哈欠、闭眼等),对疲劳行为及时发出疲劳驾驶预警。高精准度的算法甚至能做到不受时间段、光照情况、是否戴墨镜等外界条件影响,始终对驾驶员的疲劳状态进行有效管理。当驾驶人员产生生理疲劳状态时,立即发出预警警告,及时唤醒驾驶员,避免严重事故发生。

  自适应灯光控制ALC(Adaptive Light Control)是一种智能灯光调节系统。通过感知驾驶员操作、车辆行驶状态、路面变化以及天气环境等信息,AFS 自动控制前照灯实时进行上下、左右照明角度的调整,为驾驶员提供最佳道路照明效果。

  自适应前照灯系统共由四部分组成:传感器、ecu、车灯控制系统和前照灯。汽车车速传感器和方向盘转角传感器不断地把检测到的信号传递给ecu,ecu根据传感器检测到的信号进行处理,把处理完后的数据进行判断,输出前照灯转角指令,使前照灯转过相应的角度。

  汽车在转弯时,重点是要提前看到所转方向的障碍物,根据现实驾驶的经验,车灯一般只需转过o~15°即可,只需要所转方向侧的那只前照灯实现智能转向就可,另一侧前照灯还是保持原来的方向。虽简化了控制,仍然能够达到预期的效果。它可以通过控制系统能够显著改善各种路况下的照明效果,提高行车安全。

  自动紧急制动AEB(Autonomous Emergency Braking)是一种汽车主动安全技术,主要由 3 大模块构成,其中测距模块的核心包括微波雷达、激光雷达和视频系统等,它可以提供前方道路安全、准确、实时的图像和路况信息。

  AEB 系统采用雷达测出与前车或者障碍物的距离,然后利用数据分析模块将测出的距离与警报距离、安全距离进行比较,小于警报距离时就进行警报提示,而小于安全距离时即使在驾驶员没有来得及踩制动踏板的情况下,AEB 系统也会启动,使汽车自动制动,从而为安全出行保驾护航。

  夜视系统NVD(Night Vision Device)是一种源自军事用途的汽车驾驶辅助系统。在这个辅助系统的帮助下,驾驶者在夜间或弱光线的驾驶过程中将获得更高的预见能力,它能够针对潜在危险向驾驶者提供更加全面准确的信息或发出早期警告。

  夜视系统NVD由安置于车前保险杠的(UFPA)侦测传感器和液晶抬头显示器(HUD)组成,主要是通过主动式红外照射、微光夜视技术以及红外热成像技术,来帮助驾驶者看见以汽车远光灯无法清楚辨识的物体,驾驶者可将虚拟影像当作前方视野的一部分,提升了视线不佳时的行车安全性。

  目前ADAS系统的主要功能并非是完全控制汽车,而是为驾驶人提供车辆的工作情形,与车外环境变化等相关信息进行分析,且预先警告可能发生的危险状况,让驾驶人提早采取因应措施,避免交通意外发生。

  至于成为无人驾驶,当然也是ADAS系统目前积极追求的方向,不过这需在不断累积使用经验与盲点克服后,同时加入更多主动侦测系统,甚至是物联网功能后,才有机会进一步实现的目的,毕竟自动驾驶所需具备的汽车技术层面更高、更复杂。