李彥宏宣布百度將在今年內推出無人駕駛汽車,,而特斯拉CEO前不久也放話說“無人駕駛汽車并不是個事兒”,,言下之意,,無人駕駛時代即將到來,。但事實 上,無人駕駛目前仍處在夢想的初級階段,,Google的無人駕駛汽車早已上路實測,,至今仍沒商用,即可見一斑,。不過,,在實現(xiàn)無人駕駛的夢想前,高級駕駛員 輔助系統(tǒng)(ADAS)確實可以讓駕駛員獲得實實在在的受益,。ADAS能夠在復雜的車輛操控過程中為駕駛員提供輔助和補充,,并在未來最終實現(xiàn)無人駕駛。
先進駕駛員輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistant System),,簡稱ADAS,,是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器,在第一時間收集車內外的環(huán)境數(shù)據(jù),,進行靜,、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處 理,,從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險,,以引起注意和提高安全性的主動安全技術。ADAS采用的傳感器主要有攝像頭,、雷達、激光和超聲波 等,,可以探測光,、熱、壓力或其它用于監(jiān)測汽車狀態(tài)的變量,,通常位于車輛的前后保險杠,、側視鏡,、駕駛桿內部或者擋風玻璃上。早期的ADAS技術主要以被動式 報警為主,,當車輛檢測到潛在危險時,,會發(fā)出警報提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對于最新的ADAS技術來說,,主動式干預也很常見,。
ADAS系統(tǒng)關鍵技術及應用
ADAS的兩個關鍵技術是處理器和傳感器,雖然ADAS應用系統(tǒng)越來越復雜,,但隨著器件性能升高成本降低,,ADAS的應用正在從豪華高檔汽車向中低檔汽 車中普及。例如,,自適應巡航控制,、盲點監(jiān)測、車道偏離警告,、夜視,、車道保持輔助和碰撞警告系統(tǒng),具有自動轉向和制動干預功能的主動ADAS系統(tǒng)也已開始在 更廣闊的市場上得以應用,。
系統(tǒng):車道偏離報警傳感器:攝像機
當車輛離開其車道,, 或者接近道路邊緣時,系統(tǒng)發(fā)出聲音報警或者動作報警(通過輕微的振動方向盤或者座椅來實現(xiàn)),。當車輛速度超過一定閾值(例如,,大于55英里),車輛沒有打 開轉向信號燈時,,這些系統(tǒng)會開始發(fā)揮作用,。當車輛行駛,其相對于車道標志線的位置表明車輛有可能偏離車道時,,需要通過攝像機系統(tǒng)來觀察車道標志,。雖然對于 所有車輛制造商而言這些應用需求是相似的,但是每一廠商都采用了不同的方法,,使用一臺前視攝像機,,一臺后視攝像機,或者雙路/立體前視攝像機,。出于這一原 因,,很難采用一種硬件體系結構來滿足各種不同類型的攝像機要求。需要采用靈活的硬件體系結構來提供不同的實現(xiàn)選擇,。
系統(tǒng):自適應巡航控制傳感器:雷達
過去十年中,,豪華汽車采用了ACC(自適應巡航控制)技術,這一技術目前也在更廣泛的市場上得到了應用,。傳統(tǒng)的巡航控制技術設計用于保持車輛以恒定的車 速行駛,,與此不同,,ACC技術使車速與交通狀況相適應,如果與前車距離太近,,則會降速,,在路況允許時,會加速到上限,。這些系統(tǒng)通過使用安裝在車輛前部的雷 達來實現(xiàn),。但是,由于雷達系統(tǒng)不能識別某一目標的大小和形狀,,而且其視場也相對較窄,,因此,應用時要結合攝像機,。難點在于,,目前所使用的攝像機和雷達傳感 器還沒有標準配置。因此,,需要靈活的硬件平臺,。
系統(tǒng):交通標志識別傳感器:攝像機
正如其名稱所示,交通標志識別(TSR)功能使用前向攝像機結合模式識別軟件,,可以識別常見的交通標志(限速,、停車、掉頭等),。這一功能會提醒駕駛員注 意前面的交通標志,,以便駕駛員遵守這些標志。TSR功能降低了駕駛員不遵守停車標志等交通法規(guī)的可能,,避免了違法左轉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來增強探測算法,,根據(jù)不同地區(qū)的交通標志來進行調整,。
系統(tǒng):夜視傳感器:IR或者熱成像攝像機
夜視(NV)系統(tǒng)幫助駕駛員在很暗的條件下識別物 體。這些物體一般超出了車輛大燈的視場范圍,,因此,,NV系統(tǒng)針對在前方道路上行駛的車輛提前發(fā)出報警,幫助駕駛員避免撞車事件的發(fā)生,。NV系統(tǒng)使用各種攝 像機傳感器和顯示器,,具體與生產商有關,但一般都屬于兩種基本類型:主動式和被動式,。
主動系統(tǒng),,也稱為近IR系統(tǒng),帶電耦合器件 (CCD)攝像機和IR燈源相結合,,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 攝像機視場范圍內的所有物體(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。
被動系統(tǒng)不使用外部光源,,而是依靠熱成像 攝像機,,利用物體自然熱輻射來采集圖像。這些系統(tǒng)不會受到對面來車大燈的影響,,也不會受到惡劣天氣狀況的影響,,其探測范圍達到300米至1000米。這些 系統(tǒng)的缺點在于圖像是顆粒狀的,,功能受限于較溫暖的氣候狀況,。而且,被動式系統(tǒng)只能探測有熱輻射的物體,。被動式系統(tǒng)結合視頻分析技術,,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,有多種體系結構選擇,,每一種方法都有其優(yōu)缺點,。為提高競爭力,汽車生產商應支持多種攝像機傳感器,,在通 用,、靈活的硬件平臺上實現(xiàn)這些傳感器。
系統(tǒng):自適應遠光控制傳感器:攝像機
自適 應遠光控制(AHBC)是一種智能大燈控制系統(tǒng),,使用了攝像機來探測交通狀況(對面來車以及同向交通狀況),,根據(jù)這些狀況,調亮或者調暗遠光燈,。AHBC 系統(tǒng)支持駕駛員盡可能在最大照亮距離上使用遠光,,而不必在其他車輛出現(xiàn)時手動調暗大燈,不會分散駕駛員注意力,,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,,調暗一個大燈,,而同時另一個大燈正常點亮,。AHBC與LDW和TSR等前視攝像機系統(tǒng)是相輔相成的。這些系統(tǒng)不需要高分辨率攝像機,, 某一款車輛如果已經在ADAS應用中采用了前視攝像機,,那么這一特性的性價比會非常高。
系統(tǒng):行人/障礙物/車輛探測(PD)傳感器:攝像機,、雷達,、IR
行人(以及障礙物和車輛)探測(PD)系統(tǒng)完全依靠攝像機傳感器來深入感知周圍環(huán)境,例如,,采用一臺攝像機,,或者在更復雜的系統(tǒng)中采用立體攝像機?!邦? 別變量”(衣著,、燈光、大小和距離)的差異會很大,,背景復雜而且不斷變化,,以及傳感器置于移動平臺(車輛)上等因素,導致很難確定移動中行人的視覺特征,, 因此,,采用IR傳感器能夠增強PD系統(tǒng)。雷達也可以增強車輛探測系統(tǒng),,它提供很好的距離測量功能,,在惡劣的天氣條件下,性能表現(xiàn)出眾,,能夠測量車輛的行駛 速度,。這一復雜的系統(tǒng)需要使用同時來自多個傳感器的數(shù)據(jù)。
系統(tǒng):駕駛員困倦報警傳感器:車內IR攝像機
困倦報警系統(tǒng)監(jiān)視駕駛員的面部,,測量其頭部位置,、眼睛(張開/閉上)以及其他類似的報警指示。如果確定駕駛員有進入睡眠的跡象,,或者看起來意識不清,,該系統(tǒng)會發(fā)出報警。有些系統(tǒng)還監(jiān)視心率和呼吸,。設想但是還沒有實現(xiàn)的功能包括使車輛靠近路邊行駛,,最終靠邊停下來。