自動(dòng)駕駛的發(fā)展離不開(kāi)高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的加持,高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),就是利用安裝在車(chē)輛上的傳感器(毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、單/雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)),在車(chē)輛行駛過(guò)程中,隨時(shí)感知周?chē)沫h(huán)境,搜集數(shù)據(jù),進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的辨識(shí)、偵測(cè)和追蹤,并結(jié)合地圖數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算和分析,從而讓駕駛員在駕駛車(chē)輛過(guò)程中預(yù)知可能發(fā)生的危險(xiǎn),有效增加汽車(chē)駕駛過(guò)程中的舒適性、安全性與娛樂(lè)性。近年來(lái),隨著高級(jí)輔助駕駛的發(fā)展,高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)已經(jīng)普遍應(yīng)用于中低端車(chē)型中,與此同時(shí),隨著高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的大范圍使用,自動(dòng)駕駛也離我們?cè)絹?lái)越近。
抬頭顯示
相比于自動(dòng)駕駛技術(shù)落地、政策監(jiān)管上的不確定性,智能座艙作為與消費(fèi)者最高頻的觸點(diǎn),已經(jīng)成為傳統(tǒng)汽車(chē)向智能終端轉(zhuǎn)變過(guò)程中最典型的縮影,智能座艙的商用化落地能力也被各主機(jī)廠預(yù)見(jiàn),成為相互競(jìng)爭(zhēng)的一大著力點(diǎn)。智能座艙的發(fā)展也讓汽車(chē)逐漸擺脫代步工具的固定認(rèn)知,成為人們?nèi)粘9ぷ髦胁豢苫蛉钡膴蕵?lè)產(chǎn)品與出行硬件。智能座艙的發(fā)展也讓汽車(chē)個(gè)性化程度更高,帶來(lái)的也不僅僅是汽車(chē)產(chǎn)品的創(chuàng)新,更體現(xiàn)了造車(chē)思維的創(chuàng)新,通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音交互、手勢(shì)交互、車(chē)窗智能互聯(lián)、多屏聯(lián)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)革新,可以根據(jù)每個(gè)人不同的出行習(xí)慣,定制獨(dú)特的智能座艙環(huán)境,滿足乘坐者更多的出行體驗(yàn)和娛樂(lè)需求。
汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展更像是手機(jī)從功能機(jī)時(shí)代向智能手機(jī)時(shí)代的變革,使得汽車(chē)從出行代步工具成為生活?yuàn)蕵?lè)硬件,智能座艙的出現(xiàn)也讓汽車(chē)內(nèi)部的操作界面變得自定性程度更強(qiáng),憑借大屏互動(dòng)、智能助力、5G、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)的加持,通過(guò)對(duì)汽車(chē)駕駛及乘坐環(huán)境的優(yōu)化和升級(jí),讓汽車(chē)智能化程度更高,給駕駛員提供更智能的駕駛環(huán)境,給乘客提供更優(yōu)質(zhì)的乘坐體驗(yàn),提升了車(chē)輛出行期間駕乘的安全性。抬頭顯示(Head Up Display,HUD)作為智能座艙具有代表性的功能之一,成為越來(lái)越多主機(jī)廠競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)重點(diǎn),也成為很多消費(fèi)者在購(gòu)車(chē)過(guò)程中考慮的一大重心。
HUD最早是應(yīng)用在軍用飛機(jī)上的一項(xiàng)技術(shù),是飛行的輔助儀器,可以讓飛行員在操控飛機(jī)時(shí)不需要低頭就能夠看到重要的飛行數(shù)據(jù),降低飛行員飛行過(guò)程中低頭查看儀表的頻率,避免注意力中斷及喪失對(duì)狀態(tài)意識(shí)的掌握。1988年通用首次將HUD應(yīng)用到汽車(chē)上,2003年寶馬成為歐洲第一家使用HUD的汽車(chē)公司,此后HUD被越來(lái)越多的汽車(chē)主機(jī)廠應(yīng)用到自家汽車(chē)上,主要是通過(guò)將重要的行車(chē)信息實(shí)時(shí)顯示在擋風(fēng)玻璃上,避免因?yàn)轳{駛員低頭、轉(zhuǎn)移視線等帶來(lái)的安全隱患,HUD功能的出現(xiàn),也成為智能座艙一大亮點(diǎn),前衛(wèi)的設(shè)計(jì)理念及炫酷的體現(xiàn)方式,也成為汽車(chē)銷(xiāo)售過(guò)程中介紹的一大賣(mài)點(diǎn)。
HUD主要是由投影單元和顯示介質(zhì)2個(gè)部分構(gòu)成,其中投影單元內(nèi)部集成了投影儀、反射鏡、投影鏡、調(diào)節(jié)電機(jī)及控制單元等,HUD從車(chē)上數(shù)據(jù)總線獲取車(chē)速、導(dǎo)航等信息,在投影儀輸出圖像,利用光學(xué)發(fā)射原理,將輸出圖像顯示在顯示介質(zhì)上,顯示介質(zhì)可以是單獨(dú)安裝的透明樹(shù)脂玻璃或者前擋風(fēng)玻璃。
目前汽車(chē)行業(yè)HUD主要有3種產(chǎn)品形態(tài),分別是C-HDU、W-HDU及AR-HUD。
C-HUD通過(guò)放置于組合儀表上方的一個(gè)半透明的樹(shù)脂板作為投影介質(zhì)反射出虛像,這樣的設(shè)計(jì)安裝便利,由于C-HUD的投影介質(zhì)主要是放置于儀表上方的一個(gè)半透明的樹(shù)脂板,比較適合用于后裝市場(chǎng)。但是C-HDU弊端也比較為明顯,主要呈現(xiàn)在三個(gè)方面:
① 成像區(qū)域小、顯示內(nèi)容有限;
② 成像距離近,位置較低;
③ C-HUD置于儀表上方,在車(chē)輛碰撞時(shí)可能會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生二次傷害,不利于車(chē)內(nèi)安全。也正因?yàn)橛羞@些弊端,C-HUD逐步被邊緣化。
W-HUD主要通過(guò)擋風(fēng)玻璃作為投影介質(zhì)來(lái)反射成像,可以支持更大的成像區(qū)域和更遠(yuǎn)的投影距離,這樣的產(chǎn)品光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,成本相對(duì)較高,目前主要應(yīng)用在中高端車(chē)型上,但隨著汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)也將會(huì)在中低端車(chē)型上普及。
AR-HUD和W-HUD一樣使用擋風(fēng)玻璃作為投影介質(zhì)來(lái)反射成像,但是由于AR-HUD使用了增強(qiáng)投影面,通過(guò)數(shù)字微鏡原件生成圖像元素,同時(shí)成像幕上的圖像通過(guò)反射鏡最終射向擋風(fēng)玻璃,使得增強(qiáng)過(guò)后的顯示信息可以直接投射在用戶(hù)視野角度的道路上,將顯示信息可以和交通狀況進(jìn)行融合。AR-HUD相對(duì)于W-HUD而言成像區(qū)域更大、投影距離更遠(yuǎn)、成像也更加地生動(dòng)直觀。AR-HUD可以在駕駛員視線區(qū)域內(nèi)合理疊加顯示一些駕駛信息,將導(dǎo)航和ADAS信息與前方道路融合,直接將轉(zhuǎn)向指示、障礙物警告、車(chē)道偏離、前車(chē)預(yù)警、盲區(qū)監(jiān)測(cè)等內(nèi)容顯示出來(lái)。但是由于AR-HUD將信息直接顯示在真實(shí)道路上,實(shí)現(xiàn)這一特性需要通過(guò)前視攝像頭對(duì)前方的路況進(jìn)行解析建模,得到對(duì)象的位置、距離、大小,再把HUD需要顯示的信息精準(zhǔn)地投影到對(duì)應(yīng)的位置,這就需要強(qiáng)大的運(yùn)算能力,AR-HUD也是智能座艙比較好的整體解決方案。
AR-HUD即AR和抬頭顯示的融合,AR技術(shù),全稱(chēng)Augmented Reality,翻譯一下就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù),這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。AR-HUD分為近投影和遠(yuǎn)投影2個(gè)成像點(diǎn),近投影主要顯示諸如車(chē)輛速度、油量等車(chē)輛的基本信息,遠(yuǎn)投影擁有更大的視場(chǎng)角,成像距離更遠(yuǎn),可以有更大的顯示尺寸,可以將虛擬圖像和現(xiàn)實(shí)路況融合到一起,可以加入導(dǎo)航信息,將導(dǎo)航路況及時(shí)顯示在擋風(fēng)玻璃并與路面進(jìn)行融合,給車(chē)主提供更好的駕駛體驗(yàn)。
HUD未來(lái)發(fā)展會(huì)如何?AR-HUD是否會(huì)普及并商用化?汽車(chē)未來(lái)會(huì)向著自動(dòng)駕駛發(fā)展,但在發(fā)展的過(guò)程中,尤其是在L2、L3及L4階段,駕駛員或安全員的角色是必不可少的,AR-HUD將助力駕駛,有了AR-HUD的加持,會(huì)提供更加安全的駕駛提示,提供更加完善的駕乘體驗(yàn),因此AR-HUD將會(huì)有一個(gè)蓬勃發(fā)展的未來(lái)。
若自動(dòng)駕駛真到了普及的那一天,就無(wú)需駕駛員的介入,屆時(shí)AR-HUD就會(huì)像一個(gè)雞肋,成為一個(gè)沒(méi)有使用場(chǎng)景的功能,但那時(shí)候的AR-HUD或許會(huì)以另一種方式應(yīng)用到車(chē)輛上,在車(chē)輛自動(dòng)駕駛的時(shí)候,類(lèi)似游戲、觀影等可視化的娛樂(lè)場(chǎng)景,就可以通過(guò)AR-HUD的方式進(jìn)行展示,給乘客提供沉浸式的駕乘體驗(yàn)。
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)
釋放雙手雙腳、解除駕駛員對(duì)汽車(chē)的控制,是自動(dòng)駕駛概念下的最終的目標(biāo)。自動(dòng)駕駛,簡(jiǎn)而言之就是在無(wú)需駕駛員介入駕駛行為的情況下,汽車(chē)可以獨(dú)立完成駕駛要求,為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo),國(guó)際汽車(chē)工程師協(xié)(SAE)會(huì)將自動(dòng)駕駛功能劃分為L(zhǎng)0級(jí)~L5級(jí),共6個(gè)等級(jí),隨著駕駛員介入駕駛行為的參與度越低,自動(dòng)駕駛的等級(jí)也就越高。在自動(dòng)駕駛等級(jí)還未拉滿到L5級(jí)時(shí),高級(jí)輔助駕駛功能的出現(xiàn),成為了自動(dòng)駕駛過(guò)渡階段最好的解決方案,高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的核心是輔助,像是盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、抬頭顯示等高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn),更多是用來(lái)輔助駕駛員駕駛,讓駕駛員在駕駛汽車(chē)過(guò)程中更省心、更安全。而有一個(gè)高級(jí)輔助駕駛功能的出現(xiàn),讓我們提前預(yù)見(jiàn)了自動(dòng)駕駛時(shí)代的到來(lái),它也是最能讓我們感受到自動(dòng)駕駛功能的一項(xiàng)技術(shù),它就是自適應(yīng)巡航系統(tǒng)。
定速巡航
提到自適應(yīng)巡航系統(tǒng),我們首先要認(rèn)識(shí)下定速巡航系統(tǒng),定速巡航系統(tǒng)是安裝在汽車(chē)上,能夠讓汽車(chē)保持設(shè)定速度行駛的設(shè)備。定速巡航的前身可以追溯到1992年,三菱汽車(chē)在汽車(chē)上提供了“距離警告”的功能,在駕駛員駕駛汽車(chē)過(guò)程中,如果與前方汽車(chē)靠的過(guò)近,就會(huì)給駕駛員進(jìn)行提示,從而讓駕駛員踩下制動(dòng)踏板降低車(chē)速。定速巡航就是在該技術(shù)上進(jìn)行了提升,駕駛員在駕駛汽車(chē)過(guò)程中可以開(kāi)啟定速巡航系統(tǒng),之后就不需要再踩油門(mén),汽車(chē)就可以按照設(shè)定的車(chē)速前進(jìn)。在定速巡航系統(tǒng)開(kāi)啟后,駕駛員也可以通過(guò)定速巡航的手動(dòng)調(diào)整設(shè)備對(duì)車(chē)速進(jìn)行小幅度的調(diào)整,且不需要去踩加速踏板。在需要超車(chē)時(shí),可以踩下加速踏板,超車(chē)完成后汽車(chē)還會(huì)自動(dòng)回到原先設(shè)定的車(chē)速,當(dāng)需要減速時(shí),按鈕取消或者踩下制動(dòng)踏板就可以自動(dòng)解除定速巡航,當(dāng)需要時(shí),駕駛員可以再按下按鈕重新設(shè)定定速巡航。
定速巡航只可以在平坦、少車(chē)路面,如高速路面行駛,使用定速巡航讓汽車(chē)保持勻速行駛,可以減少耗油量,也可以將駕駛員的雙腳從油門(mén)踏板上釋放出來(lái),一定程度上減少駕駛員的駕駛疲勞,也可以讓駕駛員將注意力全部放在路面上,但定速巡航會(huì)有一個(gè)初始速度,需要汽車(chē)達(dá)到一定車(chē)速時(shí)才可以使用,無(wú)法實(shí)現(xiàn)靈活的駕駛要求。
自適應(yīng)巡航
自適應(yīng)巡航也稱(chēng)為主動(dòng)巡航,自適應(yīng)巡航在定速巡航功能上實(shí)現(xiàn)了升級(jí),是一種智能化的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),除了可以和定速巡航一樣,設(shè)定既定車(chē)速,讓汽車(chē)在道路上自適應(yīng)行駛外,還對(duì)汽車(chē)進(jìn)行了升級(jí)。通過(guò)在汽車(chē)前端安裝雷達(dá)持續(xù)掃描車(chē)輛前方道路,且同時(shí)采集輪速傳感器測(cè)得的汽車(chē)車(chē)輪速度來(lái)計(jì)算汽車(chē)行駛速度,在汽車(chē)過(guò)于靠近前方車(chē)輛時(shí),自適應(yīng)巡航控制單元還可以通過(guò)控制制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)等,使汽車(chē)車(chē)輪適當(dāng)制動(dòng),并使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降,從而與前方車(chē)輛保持一定的安全距離。
自適應(yīng)巡航功能主要包括雷達(dá)傳感器/超聲波測(cè)距傳感器/紅外測(cè)距傳感器、數(shù)字信號(hào)處理器及控制模塊,在自適應(yīng)巡航功能工作時(shí),通過(guò)低功率的雷達(dá)或紅外線光束等多傳感器融合來(lái)測(cè)量前方車(chē)輛的確切位置,如果發(fā)現(xiàn)前方車(chē)輛減速或檢測(cè)到新的目標(biāo),自動(dòng)巡航系統(tǒng)就會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)或者制動(dòng)器傳遞降速的信號(hào),從而讓汽車(chē)和前方車(chē)輛實(shí)現(xiàn)安全距離下的跟車(chē)行駛。當(dāng)前方?jīng)]有汽車(chē)或前方汽車(chē)變道后,自適應(yīng)巡航系統(tǒng)會(huì)讓汽車(chē)根據(jù)設(shè)定車(chē)速安全行駛,而且雷達(dá)會(huì)不斷測(cè)定前方目標(biāo),根據(jù)實(shí)際路況對(duì)車(chē)輛速度進(jìn)行調(diào)整。
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)相較于定速巡航,減少駕駛員需要不斷取消和設(shè)定定速巡航功能的動(dòng)作,適用于更多的道路情況。簡(jiǎn)而言之,自適應(yīng)巡航除了可以根據(jù)駕駛員要求設(shè)定車(chē)速外,還可以通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器進(jìn)行適當(dāng)控制,在駕駛員不干預(yù)的情況下,對(duì)汽車(chē)進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)整。
自適應(yīng)巡航被廣泛認(rèn)為是未來(lái)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的關(guān)鍵組成部分,但自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的應(yīng)用還是不太成熟,難點(diǎn)在于它的自適應(yīng)性。作為一種高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),永遠(yuǎn)無(wú)法做到和駕駛員駕駛車(chē)輛一樣智能,在道路擁擠、下雨或大霧等極端情況下,自適應(yīng)巡航系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)很好的工作。現(xiàn)階段自適應(yīng)巡航系統(tǒng)還是通過(guò)測(cè)量前方汽車(chē)車(chē)速對(duì)汽車(chē)進(jìn)行適當(dāng)控制,而對(duì)于兩邊車(chē)道的汽車(chē)的監(jiān)測(cè)就略微不足,當(dāng)兩邊車(chē)道的汽車(chē)需要變道到自己車(chē)道時(shí),自適應(yīng)巡航系統(tǒng)就無(wú)法做到很好的預(yù)判。自適應(yīng)巡航系統(tǒng)在轉(zhuǎn)彎情況時(shí)的表現(xiàn)也不是很好,如果前車(chē)忽然進(jìn)入彎道時(shí),由于雷達(dá)自身硬件缺陷,自適應(yīng)巡航系統(tǒng)就會(huì)對(duì)前方車(chē)輛距離造成誤判,從而對(duì)汽車(chē)速度進(jìn)行調(diào)整,容易造成事故的發(fā)生。
協(xié)同自適應(yīng)巡航
自適應(yīng)巡航已經(jīng)在很多高端車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)了搭載,但由于自身缺陷,無(wú)法完全滿足自動(dòng)駕駛的需求,在多變的道路狀況下,如何解決自適應(yīng)巡航系統(tǒng)對(duì)旁邊車(chē)道及彎道等環(huán)境下的監(jiān)測(cè),成為了需要解決的問(wèn)題,隨著智能網(wǎng)聯(lián)的出現(xiàn),協(xié)同自適應(yīng)巡航的概念也被提出。
協(xié)同自適應(yīng)巡航就是在自適應(yīng)巡航的基礎(chǔ)上,讓汽車(chē)與道路固定設(shè)施或其他車(chē)輛之間進(jìn)行信息交互,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更有效的行車(chē)控制。協(xié)同自適應(yīng)巡航是智能網(wǎng)聯(lián)下的體現(xiàn),通過(guò)與集成衛(wèi)星、道路信號(hào)量、路邊基礎(chǔ)設(shè)施、路邊信號(hào)標(biāo)志、移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施或其他車(chē)輛提供的信息,可以在各道路情況下實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航,也可以確保自適應(yīng)巡航過(guò)程中的安全性。這將是未來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。
自適應(yīng)巡航在部分車(chē)輛上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商用化,也被認(rèn)為是自動(dòng)駕駛發(fā)展過(guò)程中必不可少的一項(xiàng)功能,相較于抬頭顯示功能,自適應(yīng)巡航的功能更可能被完整應(yīng)用到最終的自動(dòng)駕駛功能上。隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展,更多高級(jí)輔助駕駛功能將逐步商用化、中低端搭載化,這也是自動(dòng)駕駛技術(shù)普及過(guò)程中必不可少的一個(gè)過(guò)程。
盲點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)
想必開(kāi)車(chē)的各位都遇到過(guò)這樣的場(chǎng)景,車(chē)輛在路面行駛的過(guò)程中,會(huì)遇到需要變道、轉(zhuǎn)彎、駛?cè)牖蝰偝鐾\?chē)位的需求,由于車(chē)輛本身存在盲區(qū)的緣故,僅通過(guò)兩側(cè)后視鏡,很難準(zhǔn)確查看后方道路情況,如果盲區(qū)內(nèi)有車(chē)輛或行人存在,就會(huì)導(dǎo)致剮蹭事故出現(xiàn),很多的交通事故都是因?yàn)檐?chē)輛的盲區(qū)的存在,駕駛員獲得了錯(cuò)誤的道路信息導(dǎo)致的。
所謂盲區(qū),就是駕駛員在駕駛座位上無(wú)法通過(guò)后視鏡查看到的道路位置,盲區(qū)無(wú)法直接通過(guò)調(diào)整后視鏡進(jìn)行消除,在大雨天氣、大霧天氣、夜間光線昏暗的場(chǎng)景,更是增加了駕駛員的判斷難度,導(dǎo)致駕駛員難以通過(guò)后視鏡準(zhǔn)確判斷后方車(chē)輛的位置,此時(shí)如果進(jìn)行變道、轉(zhuǎn)彎等操作,就會(huì)面臨更大的危險(xiǎn)。
為了提升駕駛員行車(chē)安全,補(bǔ)償駕駛員在駕車(chē)過(guò)程中無(wú)法消除的盲區(qū),盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(BMS或BLIS)應(yīng)運(yùn)而生,盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又被稱(chēng)之為并線輔助系統(tǒng),是車(chē)輛上的一個(gè)高級(jí)輔助駕駛功能,主要功能就是掃除后視鏡盲區(qū),通過(guò)微波雷達(dá)探測(cè)車(chē)輛兩側(cè)的后視鏡盲區(qū)中的超車(chē)車(chē)輛,當(dāng)在盲區(qū)內(nèi)出現(xiàn)有其他車(chē)輛時(shí),盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)聲音、燈光等強(qiáng)提醒的方式給駕駛員進(jìn)行提醒,因此盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效保障車(chē)輛在變道或轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的安全,避免剮蹭事故的發(fā)生。
盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)可以追溯到1995年美國(guó)工程師喬治·普拉策向美國(guó)工程師協(xié)會(huì)提出的“盲點(diǎn)區(qū)后視鏡”,通過(guò)調(diào)整中間及雙側(cè)后視鏡的方式來(lái)減少駕駛員的視覺(jué)盲區(qū),主要是在兩側(cè)后視鏡上加裝可以看清盲區(qū)狀況的輔助曲面鏡,來(lái)增加駕駛員的可視范圍,提高駕駛員的駕駛安全,此方案被很多汽車(chē)廠商所采納,并得到實(shí)際的應(yīng)用。
被普遍認(rèn)可并接受的盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則是在2007年裝載于第二代富豪S80車(chē)輛上的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),主要是通過(guò)加裝在后視鏡下方的攝像頭來(lái)獲取車(chē)輛側(cè)后方的影像,再通過(guò)影像來(lái)辨別后方的車(chē)輛或行人,從而提醒駕駛員行車(chē)安全。但是這個(gè)系統(tǒng)需要在車(chē)輛時(shí)速超過(guò)22.5 km/h時(shí)才可以開(kāi)啟,且在濃霧、下雨等視線不佳的天氣,這套系統(tǒng)也會(huì)造成誤判。
盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由感知單元、電子控制單元及執(zhí)行單元組成,感知單元包括攝像頭、探測(cè)雷達(dá)、超聲波傳感器,執(zhí)行單元為聲光報(bào)警器。感知單元主要用來(lái)監(jiān)測(cè)車(chē)輛側(cè)后方盲區(qū)中是否存在車(chē)輛或行人,并將感知信息傳遞給電子控制單元;電子控制單元將感知單元獲取的信息進(jìn)行處理及判斷,并將處理后的信號(hào)輸出給執(zhí)行單元;執(zhí)行單元的主要作用是執(zhí)行電子控制單元的指令,如果盲區(qū)存在車(chē)輛或行人,聲光報(bào)警器會(huì)通過(guò)圖像或者聲音的方式,給駕駛員進(jìn)行提示,讓駕駛員得到更好的駕駛預(yù)判。
盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從技術(shù)上主要分為影像和雷達(dá)2種,2種技術(shù)路線各有優(yōu)劣。
影像:影像顧名思義就是通過(guò)在車(chē)輛上加裝攝像頭的方式,對(duì)車(chē)輛盲區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè),攝像頭主要加裝在兩側(cè)后視鏡和車(chē)尾,以影像方式監(jiān)控車(chē)輛后方是否有來(lái)車(chē),但采用影像的技術(shù)方式,在惡劣天氣(大雨、大霧等)下就會(huì)表現(xiàn)不佳,極易產(chǎn)生誤判。
雷達(dá):盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的雷達(dá)主要為24 GHz和77 GHz的短波雷達(dá),將雷達(dá)安裝于車(chē)側(cè)或后保險(xiǎn)杠處,通過(guò)發(fā)出微波偵測(cè)車(chē)輛兩側(cè)及車(chē)尾來(lái)車(chē),在車(chē)輛行駛速度大于10KM/H自動(dòng)啟動(dòng),實(shí)時(shí)向左右3米后方8米范圍,發(fā)出探測(cè)微波信號(hào),系統(tǒng)對(duì)反射回的微波信號(hào)進(jìn)行分析處理,即可知后面車(chē)輛距離,速度和運(yùn)動(dòng)方向等信息,通過(guò)系統(tǒng)算法,排除固定物體和遠(yuǎn)離的物體,當(dāng)探測(cè)到盲區(qū)內(nèi)有車(chē)輛靠近時(shí),指示燈閃爍,此時(shí)駕駛員看不到盲區(qū)內(nèi)的車(chē)輛,但是也能通過(guò)指示燈知道后方有車(chē)輛駛來(lái),變道有碰撞的危險(xiǎn),如果此時(shí)駕駛員仍然沒(méi)有注意到指示燈閃爍,打了轉(zhuǎn)向燈,準(zhǔn)備變道,那么系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出“嗶嗶嗶”的語(yǔ)音警報(bào)聲,再次提醒駕駛員此時(shí)變道有危險(xiǎn),不宜變道。通過(guò)整個(gè)行車(chē)過(guò)程中,不間斷地探測(cè)和提醒,防止行車(chē)過(guò)程中因惡劣天氣,駕駛員疏忽,后視鏡盲區(qū),新手上路等潛在危險(xiǎn)而造成交通安全事故。相較于采用影像的技術(shù)方式,雷達(dá)的方案不受天氣的影像,且微波不依賴(lài)于空氣傳送,因此微波的偵測(cè)能力和車(chē)輛的行駛速度也沒(méi)有關(guān)聯(lián)。
盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)有高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)中應(yīng)用比較普遍的一種技術(shù),隨著技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)駕駛時(shí)代終究會(huì)到來(lái),在自動(dòng)駕駛技術(shù)普及后,盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還有存在的意義嗎?從前文我們可以了解到,盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的本質(zhì)還是通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)輛兩側(cè)及后部盲區(qū)是否有車(chē)輛進(jìn)入,從而通過(guò)聲音或光亮來(lái)提醒駕駛員行車(chē)安全,主要還是輔助駕駛員駕駛的一種技術(shù)。自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的前提是車(chē)輛的駕駛過(guò)程無(wú)需駕駛員的參與,在那時(shí),盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否還有存在的必要?
筆者認(rèn)為,在自動(dòng)駕駛技術(shù)普及后,車(chē)輛行駛的任務(wù)被交由了車(chē)輛自身,道路路況的識(shí)別依舊十分重要,對(duì)道路的多樣化監(jiān)測(cè),將確保車(chē)輛自動(dòng)駕駛時(shí)的安全。盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也會(huì)隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的升級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。
在L4級(jí)別自動(dòng)駕駛時(shí),車(chē)輛雖然可以實(shí)現(xiàn)自主駕駛的功能,但還是需要安全員來(lái)輔助識(shí)別路況,在出現(xiàn)必要狀況時(shí),還是需要安全員來(lái)接管車(chē)輛,此時(shí)盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)和現(xiàn)在一樣發(fā)揮自身作用,當(dāng)車(chē)輛盲區(qū)出現(xiàn)車(chē)輛或行人時(shí),依舊會(huì)通過(guò)聲光來(lái)提醒安全員,從而確保車(chē)輛駕駛的安全。
當(dāng)自動(dòng)駕駛技術(shù)達(dá)到L5級(jí)別時(shí),安全員的角色也不再需要,此時(shí)盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈缆繁O(jiān)測(cè)系統(tǒng),不斷進(jìn)行道路狀況的監(jiān)測(cè),給車(chē)輛提供更完善的道路狀況,聲光提醒也將消失,車(chē)輛將自主實(shí)現(xiàn)車(chē)輛兩側(cè)及后方來(lái)車(chē)的識(shí)別,給系統(tǒng)進(jìn)行路況數(shù)據(jù)采集,以便讓系統(tǒng)做好駕駛預(yù)判,給乘客提供完善的自動(dòng)駕駛服務(wù)。高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的發(fā)展將是逐漸遞進(jìn)的,現(xiàn)有的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)更多是輔助駕駛員安全行駛,隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的提升,這些輔助駕駛員行駛的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)也將得到技術(shù)的提升,轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)駕駛技術(shù)中另一種技術(shù)方向。
防碰撞預(yù)警系統(tǒng)
早上起床,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)起晚,為了能夠及時(shí)趕到公司打卡,避免扣掉全勤獎(jiǎng),你在趕往公司的過(guò)程中,不得不加快開(kāi)車(chē)速度,與前車(chē)也沒(méi)有保持足夠的安全距離,急躁的心情和遠(yuǎn)高于駕駛習(xí)慣的車(chē)速,讓駕駛過(guò)程充滿了未知性,忽然,前車(chē)忽然急剎,你來(lái)不及反應(yīng),車(chē)輛就要撞上去,但是你自己的車(chē)卻自己開(kāi)始剎車(chē),避免了與前車(chē)相撞,你知道,是你車(chē)輛上裝配的防碰撞系統(tǒng)起作用了!
高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn),有效保障了車(chē)主在駕車(chē)過(guò)程中的安全性,彌補(bǔ)了車(chē)主在駕車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)的危險(xiǎn)動(dòng)作,讓駕車(chē)出行越來(lái)越安全。防碰撞預(yù)警系統(tǒng),作為駕駛員駕車(chē)過(guò)程中的第三只眼,在駕駛員駕車(chē)過(guò)程中,持續(xù)不斷監(jiān)測(cè)車(chē)輛前方道路情況,辨別判斷各種潛在的危險(xiǎn)情況,讓駕駛車(chē)輛變得更加安全。
防碰撞預(yù)警系統(tǒng)是一種不斷偵測(cè)車(chē)輛周?chē)牡缆非闆r,以輔助駕駛員駕車(chē)過(guò)程的安全性的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),主要用于協(xié)助駕駛員避免高速、低速追尾,高速中無(wú)意識(shí)偏離車(chē)道,導(dǎo)致與行人發(fā)生碰撞等場(chǎng)景,通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)輛周?chē)缆非闆r,辨別潛在的危險(xiǎn)情況,并通過(guò)聲音和振動(dòng)的方式,來(lái)提醒駕駛員,讓駕駛員及時(shí)對(duì)駕駛行為做出改變,以防止或減緩駕駛過(guò)程中出現(xiàn)碰撞事故。有研究指出,如果所有車(chē)輛都加裝了防碰撞預(yù)警系統(tǒng),可以有效降低約27%的交通事故,每年可以救回8 000人的生命。
早在2009年,美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局便開(kāi)始著手研究防碰撞警示及車(chē)道偏移警示的規(guī)范。2011年歐盟通過(guò)一項(xiàng)決議,所有在歐盟地區(qū)販?zhǔn)鄣男驴钇?chē)自2013年11月1日起必須安裝預(yù)先緊急剎車(chē)系統(tǒng),2015年11月1日起則歐盟境內(nèi)的所有車(chē)輛必須要安裝。2012年美國(guó)非營(yíng)利性研究機(jī)構(gòu)公路安全保險(xiǎn)研究所((英文)Insurance Institute for Highway Safety)的人員針對(duì)預(yù)防碰撞系統(tǒng)如何影響各種形式的保險(xiǎn)索賠做研究,他們發(fā)現(xiàn)主動(dòng)剎車(chē)輔助系統(tǒng)和主動(dòng)轉(zhuǎn)向頭燈對(duì)駕駛?cè)俗钣袔椭?;但是令人意外的是,該?xiàng)研究認(rèn)為車(chē)道偏離警示對(duì)駕駛?cè)朔堑翢o(wú)幫助,甚至是有害的。2015年美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)則有一份研究指出,主動(dòng)剎車(chē)輔助系統(tǒng)和前向碰撞警示能有效降低后向碰撞的發(fā)生率。此外,2016年柏林圣誕市場(chǎng)卡車(chē)沖撞事件中歹徒企圖駕駛卡車(chē)沖撞圣誕市場(chǎng),幸虧主動(dòng)剎車(chē)輔助系統(tǒng)介入,強(qiáng)制卡車(chē)停下來(lái)而避免更多死傷。
防碰撞預(yù)警系統(tǒng)主要是基于智能視頻分析處理的一種高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),通過(guò)動(dòng)態(tài)視頻攝像技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)并辨別車(chē)輛周?chē)缆翻h(huán)境,可以用來(lái)監(jiān)測(cè)車(chē)距預(yù)防追尾、前車(chē)碰撞預(yù)警、導(dǎo)航和黑匣子等功能。防碰撞預(yù)警系統(tǒng)主要由信號(hào)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。信號(hào)采集系統(tǒng)主要是應(yīng)用毫米波雷達(dá)、激光、聲納、紅外線、攝像頭等技術(shù)監(jiān)測(cè)車(chē)輛速度、車(chē)輛與前車(chē)距離等數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是軟件接收到信息采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,判斷駕駛車(chē)輛與前車(chē)是否保持在安全距離內(nèi),如果輛車(chē)車(chē)距及速度小于安全設(shè)定值,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出指令,并讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出反應(yīng);執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的指令進(jìn)行執(zhí)行,如當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛車(chē)輛與前車(chē)距離過(guò)近時(shí),就通過(guò)聲音、振動(dòng)等方式提醒駕駛員注意保持安全距離。
目前開(kāi)發(fā)汽車(chē)防撞系統(tǒng)的車(chē)電系統(tǒng)大廠包括美國(guó)德?tīng)柛F?chē)零件和偉世通公司、日本電裝和愛(ài)信精機(jī)、加拿大麥格納國(guó)際、德國(guó)大陸集團(tuán)、法國(guó)法雷奧等公司。奧迪、BWM、福特、通用、本田等車(chē)企已經(jīng)將防碰撞預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了使用,國(guó)內(nèi)品牌車(chē)輛也逐漸將防碰撞預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了普及,并在車(chē)輛銷(xiāo)售中作為介紹重點(diǎn)讓消費(fèi)者了解。
防碰撞預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)階段還是以被動(dòng)安全為主,以提供聲音和振動(dòng)提醒駕駛員注意駕車(chē)安全。但隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,防碰撞預(yù)警系統(tǒng)必將會(huì)進(jìn)行升級(jí),由被動(dòng)安全轉(zhuǎn)為主動(dòng)安全,由提醒駕駛員轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂栖?chē)輛行車(chē)過(guò)程,在發(fā)現(xiàn)即將發(fā)生碰撞時(shí),可以主動(dòng)控制車(chē)輛速度和方向,避免碰撞。防碰撞預(yù)警系統(tǒng)對(duì)著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷實(shí)現(xiàn),其技術(shù)也會(huì)不斷提升,將會(huì)升級(jí)為防碰撞安全系統(tǒng),自動(dòng)駕駛時(shí)代的到來(lái),防碰撞安全系統(tǒng)將是給予乘客安全保障的一大重要安全新車(chē)系統(tǒng),確保乘客在乘坐自動(dòng)駕駛汽車(chē)過(guò)程中的安全性。
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)
下班駕車(chē)回到小區(qū)停車(chē)場(chǎng),在密密麻麻的停泊車(chē)輛中忽然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)停車(chē)位,帶著驚奇與慶幸,你將汽車(chē)開(kāi)到停車(chē)位旁。但在這時(shí)你卻忽然發(fā)現(xiàn),旁邊兩個(gè)汽車(chē)停得與空置的車(chē)位靠較近,憑借你一(la)流(ji)的技術(shù),汽車(chē)根本停不進(jìn)去,只能眼看車(chē)位空瞪眼,只悔科二忘天邊。
汽車(chē)的出現(xiàn),滿足了人們的出行需求,但現(xiàn)階段,汽車(chē)的行駛永遠(yuǎn)離不開(kāi)駕駛員對(duì)汽車(chē)的操作,到達(dá)目的地后,停車(chē)成為每個(gè)駕駛員需要面對(duì)的問(wèn)題。無(wú)論是側(cè)方位停車(chē),還是倒車(chē)入庫(kù),都是需要每個(gè)駕駛員熟練掌握的技巧,而實(shí)際情況卻遠(yuǎn)不是想象的那么美好,“停車(chē)”這一簡(jiǎn)單操作,卻成為了很多駕駛員的難題。
隨著高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn),汽車(chē)的駕駛體驗(yàn)越發(fā)豐富,駕駛員在駕駛汽車(chē)的過(guò)程中也越來(lái)越輕松,駕駛安全性也由于高級(jí)輔助駕駛的搭載獲得了巨大的提升,作為在駕駛汽車(chē)過(guò)程中不可避免的動(dòng)作——停/泊車(chē),也被汽車(chē)設(shè)計(jì)師考慮到,設(shè)計(jì)并研發(fā)了相關(guān)的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),它就是——自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)。
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)的發(fā)展
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)最早可以追溯到1992年,大眾在其IRVW(Integrated Research Volkswagen)Futura概念車(chē)上采用了自動(dòng)泊車(chē)技術(shù)。IRVW是一款具有全自動(dòng)泊車(chē)功能的汽車(chē),駕駛員可以下車(chē)觀看汽車(chē)自動(dòng)泊車(chē)的全過(guò)程。行李箱中安裝了如同個(gè)人電腦大小的計(jì)算機(jī)來(lái)控制整個(gè)自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)。大眾當(dāng)時(shí)估計(jì)這一功能會(huì)使汽車(chē)售價(jià)提高約3000美元,所以后來(lái)并沒(méi)有將這套系統(tǒng)投入生產(chǎn)。
自動(dòng)泊車(chē)功能真正實(shí)現(xiàn)商用化,是2003年豐田在日式普銳斯混合動(dòng)力汽車(chē)上提供了可選的自動(dòng)泊車(chē)功能,三年后,英國(guó)駕駛員花上700美元就可以在他們的普銳斯上增加自動(dòng)泊車(chē)功能了。
2004年,瑞典Linkopeng大學(xué)的一群學(xué)生與沃爾沃(Volvo)合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為Evolve的項(xiàng)目。Evolve汽車(chē)可以自動(dòng)順列式駐車(chē)。這群學(xué)生在沃爾沃S60上裝上感應(yīng)器,并在行李箱里裝上用來(lái)控制方向盤(pán)和加速及剎車(chē)踏板的計(jì)算機(jī)。西門(mén)子VDO正在開(kāi)發(fā)一種名為ParkMate的獨(dú)立駕駛員輔助系統(tǒng),該系統(tǒng)可以幫助駕駛員找到車(chē)位并停好車(chē)。
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)的定義
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)主要是利用遍布車(chē)輛自身和周邊環(huán)境里的傳感器,測(cè)量車(chē)輛自身與周邊物體之間的相對(duì)距離、速度和角度,然后通過(guò)車(chē)載計(jì)算機(jī)平臺(tái)或云計(jì)算平臺(tái)計(jì)算出操作流程,并控制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向和加減速,使車(chē)輛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊入、泊出及部分行駛功能。
按照自動(dòng)化程度等級(jí),自動(dòng)泊車(chē)可以分為:半自動(dòng)泊車(chē)和全自動(dòng)泊車(chē)。半自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)為駕駛員操控車(chē)速,計(jì)算平臺(tái)根據(jù)車(chē)速及周邊環(huán)境來(lái)確定并執(zhí)行轉(zhuǎn)向,對(duì)應(yīng)于SAE自動(dòng)駕駛級(jí)別中的L1級(jí);全自動(dòng)泊車(chē)為計(jì)算平臺(tái)根據(jù)周邊環(huán)境來(lái)確定并執(zhí)行轉(zhuǎn)向和加減速等全部操作,駕駛員可在車(chē)內(nèi)或車(chē)外監(jiān)控,對(duì)應(yīng)于SAE自動(dòng)駕駛級(jí)別中的L2級(jí)。目前市場(chǎng)上的自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)仍為半自動(dòng)泊車(chē),車(chē)輛的泊車(chē)過(guò)程還是需要駕駛員的介入,如通過(guò)對(duì)油門(mén)和剎車(chē)控制來(lái)控制車(chē)速。
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)的技術(shù)要求
自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程大致可包含以下五大環(huán)節(jié):環(huán)境感知、停車(chē)位檢測(cè)與識(shí)別、泊車(chē)路徑規(guī)劃、泊車(chē)路徑跟隨、控制模擬顯示。按照泊車(chē)方式,分為三種模式:平行式泊車(chē)、垂直式泊車(chē)、斜列式泊車(chē)。
環(huán)境感知是自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)中比較重要的一個(gè)功能,通過(guò)對(duì)停車(chē)場(chǎng)環(huán)境的探測(cè),如尋找可用的停車(chē)位、自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程中兩側(cè)車(chē)輛的監(jiān)測(cè)、確認(rèn)車(chē)輛的位置信息和車(chē)輛的車(chē)身狀態(tài)信息等,從而確保車(chē)輛自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程中的安全可靠。自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)環(huán)境感知主要通過(guò)超聲波雷達(dá)進(jìn)行監(jiān)測(cè),在車(chē)輛四周安裝超聲波雷達(dá),讓車(chē)輛在自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周邊環(huán)境,讓車(chē)輛避免剮蹭。
在使用超聲波傳感器探測(cè)車(chē)位時(shí),車(chē)輛以一定的恒定車(chē)速V平行行駛向泊車(chē)位:
1)當(dāng)車(chē)輛駛過(guò)1號(hào)車(chē)停放的位置時(shí),裝在車(chē)身側(cè)面的超聲波傳感器開(kāi)始測(cè)量車(chē)輛與1號(hào)車(chē)的橫向距離D。
2)當(dāng)車(chē)輛通過(guò)1號(hào)車(chē)的上邊緣時(shí),超聲波傳感器測(cè)量的數(shù)值會(huì)有一個(gè)跳變,記錄此時(shí)時(shí)刻。
3)車(chē)輛繼續(xù)勻速前進(jìn),當(dāng)行駛在1號(hào)車(chē)與2號(hào)車(chē)之間時(shí),處理器可以求得車(chē)位的平均寬度W。
4)當(dāng)通過(guò)2號(hào)車(chē)下邊緣時(shí),超聲波傳感器測(cè)量的數(shù)值又發(fā)生跳變,處理器記錄當(dāng)前時(shí)刻,算得最終的車(chē)位長(zhǎng)度L。
5)處理器對(duì)測(cè)量的車(chē)位長(zhǎng)度L和寬度W進(jìn)行分析,判斷車(chē)位是否符合泊車(chē)基本要求并判斷車(chē)位類(lèi)型。
考慮到自動(dòng)泊車(chē)實(shí)現(xiàn)原理,泊車(chē)路徑規(guī)劃一般盡可能滿足以下要求:
1)完成泊車(chē)路徑所需要的動(dòng)作必須盡可能少。因?yàn)槊總€(gè)動(dòng)作的精度誤差會(huì)傳遞到下一個(gè)動(dòng)作,動(dòng)作越多,精度越差。
2)在每個(gè)動(dòng)作的實(shí)施過(guò)程中,車(chē)輛的轉(zhuǎn)向輪(絕大部分為前輪)的角度需要保持一致。因?yàn)橄到y(tǒng)是通過(guò)嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,而嵌入式系統(tǒng)的性能有限,轉(zhuǎn)向輪角度保持一致能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算歸結(jié)為幾何問(wèn)題,反之需要涉及復(fù)雜的積分問(wèn)題,這對(duì)嵌入式系統(tǒng)的性能是一個(gè)挑戰(zhàn)。
在自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程中,還會(huì)由傳感器反饋構(gòu)建泊車(chē)環(huán)境模擬,給駕駛員進(jìn)行提示與交互,讓駕駛員在車(chē)輛自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程中可以進(jìn)行必要的操作,并可以在車(chē)輛自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)立刻介入自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程,從而避免危險(xiǎn)的發(fā)生。
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
現(xiàn)階段,自動(dòng)泊車(chē)技術(shù)主要應(yīng)用在高端車(chē)輛上,但由于硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)的局限,自動(dòng)泊車(chē)技術(shù)并不能在任何場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)駕駛員泊車(chē)需求,由于主車(chē)廠設(shè)計(jì)的不同,有的車(chē)輛搭載的自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種車(chē)位的停泊,但有個(gè)車(chē)輛搭載的自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)僅可以實(shí)現(xiàn)側(cè)方位或倒車(chē)入庫(kù)下的自動(dòng)泊車(chē),對(duì)于不常見(jiàn)的斜方車(chē)位的停泊就可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。
現(xiàn)階段的自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)對(duì)于停車(chē)場(chǎng)景也有特殊要求,如果停車(chē)位過(guò)小或兩側(cè)車(chē)輛空置的空間達(dá)不到自動(dòng)泊車(chē)要求,自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)將無(wú)法工作。另外,如果遇到極端天氣或傳感器臟污時(shí),自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)也將出現(xiàn)異常或失靈。
自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷提升,自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)將朝著自主泊車(chē)的技術(shù)突破和演進(jìn)。自主泊車(chē)又被稱(chēng)為代客泊車(chē)或一鍵泊車(chē),駕駛員可以在指定地點(diǎn)召喚停車(chē)位上的車(chē)輛,或讓當(dāng)前駕駛的車(chē)輛停入指定或隨機(jī)的停車(chē)位。整個(gè)過(guò)程正常狀態(tài)下無(wú)需人員操作和監(jiān)管,對(duì)應(yīng)于SAE自動(dòng)駕駛級(jí)別中的L3級(jí)。自主泊車(chē)系統(tǒng)包含兩個(gè)功能,即泊車(chē)與喚車(chē)。
泊車(chē)功能:是指用戶(hù)通過(guò)車(chē)載中控大屏或手機(jī)APP選定在園區(qū)、住宅區(qū)等半封閉區(qū)域內(nèi)的停車(chē)位或者選定停車(chē)場(chǎng)(有高精地圖覆蓋),然后車(chē)輛通過(guò)獲取園區(qū)、住宅區(qū)等半封閉道路上的車(chē)道線、道路交通標(biāo)志、周?chē)渌?chē)輛等交通環(huán)境、參與者信息;控制車(chē)輛的油門(mén)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)駕駛,并通過(guò)自動(dòng)尋找可用停車(chē)位或識(shí)別用戶(hù)選定停車(chē)位;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊入、自動(dòng)停車(chē)、掛P檔、熄火、鎖車(chē)門(mén),同時(shí)防止?jié)撛诘呐鲎参kU(xiǎn)的功能。
喚車(chē)功能:是指用戶(hù)通過(guò)手機(jī)APP選定園區(qū)、住宅區(qū)等半封閉區(qū)域內(nèi)的某一喚車(chē)點(diǎn),然后車(chē)輛從停車(chē)位自動(dòng)泊出、低速自動(dòng)駕駛到達(dá)喚車(chē)點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)喚車(chē),同時(shí)防止?jié)撛诘呐鲎参kU(xiǎn)的功能。
隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的普及,當(dāng)達(dá)到SAE自動(dòng)駕駛級(jí)別中的L5級(jí)時(shí),駕駛員的角色將消失,汽車(chē)的使用場(chǎng)景將進(jìn)一步改變,當(dāng)乘坐自動(dòng)駕駛汽車(chē)到達(dá)目的地后,車(chē)輛將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找停泊車(chē)位的需求。屆時(shí)停車(chē)場(chǎng)景將進(jìn)一步改變,如相鄰車(chē)位同時(shí)有自動(dòng)駕駛車(chē)輛進(jìn)行停泊動(dòng)作時(shí),車(chē)輛應(yīng)該如何處理?停泊時(shí)如果遇到加塞行為應(yīng)該如何反應(yīng)?沒(méi)有駕駛員/安全員的輔助,自動(dòng)駕駛汽車(chē)是否可以安全完成需求動(dòng)作?停泊車(chē)輛過(guò)程中不可預(yù)見(jiàn)的可能性太多,但自動(dòng)駕駛的普及一定也繞不開(kāi)自動(dòng)泊車(chē)技術(shù),只有讓車(chē)輛做好駛出車(chē)位—駕駛汽車(chē)—停泊汽車(chē)這一完全連貫的最基本的行車(chē)需求時(shí),自動(dòng)駕駛技術(shù)才有可能真正地實(shí)現(xiàn)。
車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)
根據(jù)交通部的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),約有50%的交通事故是由于車(chē)輛在行駛過(guò)程中偏移正常行駛的車(chē)道引起的,根據(jù)(美國(guó))聯(lián)邦公路局的統(tǒng)計(jì),美國(guó)2002年所有的致命交通事故中44%是跟車(chē)道偏離有關(guān)的,同時(shí)車(chē)道偏離也被看成車(chē)輛側(cè)翻事故的主要原因,究其主要原因,主要是因?yàn)轳{駛員在駕駛車(chē)輛過(guò)程中出現(xiàn)注意力不集中、駕駛疲勞、心神煩亂等,嚴(yán)重影響駕駛員在駕駛車(chē)輛時(shí)的安全性。
隨著汽車(chē)智能化方向的發(fā)展,越來(lái)越多高級(jí)輔助駕駛功能得以在汽車(chē)上得到應(yīng)用,其中影響駕駛員駕駛習(xí)慣、提升駕駛員駕駛安全性的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)也越來(lái)越多成為人們購(gòu)車(chē)時(shí)考量的因素之一,車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)就是其中一個(gè)應(yīng)用較為普及的高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)。
車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)就是通過(guò)環(huán)境感知傳感器探測(cè)車(chē)輛在行駛過(guò)程中與兩側(cè)車(chē)道線的距離,當(dāng)環(huán)境感知傳感器偵測(cè)到車(chē)輛偏離預(yù)定車(chē)道時(shí),就會(huì)通過(guò)發(fā)出聲音警示信號(hào)、振動(dòng)方向盤(pán),甚至是主動(dòng)參與行車(chē)行為,通過(guò)微調(diào)方向盤(pán)來(lái)提醒駕駛員,如果駕駛員在開(kāi)車(chē)過(guò)程中精神不濟(jì)疏忽導(dǎo)致車(chē)輛偏移預(yù)定車(chē)道時(shí),就可以獲得很好的提示,從而及時(shí)調(diào)整車(chē)輛,保障駕駛員駕駛過(guò)程的安全性。
全球首個(gè)車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)是在日產(chǎn)汽車(chē)的Infiniti FX系列和Infiniti M系列,該系列的系統(tǒng)是由Valeo和Iteris兩車(chē)商聯(lián)合開(kāi)發(fā),系統(tǒng)的影像感測(cè)器是裝置在車(chē)內(nèi)照后鏡的位置。車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要是由HUD抬頭顯示、車(chē)載攝像頭、控制器及傳感器組成,在車(chē)輛行駛在預(yù)定車(chē)道時(shí),安裝在車(chē)身側(cè)面或后視鏡位置的車(chē)載攝像頭會(huì)時(shí)刻采集行駛車(chē)道的標(biāo)識(shí)線,并不斷探測(cè)車(chē)輛相對(duì)兩側(cè)車(chē)道線的距離,通過(guò)圖像處理獲得車(chē)輛在當(dāng)前車(chē)道中的位置參數(shù),當(dāng)發(fā)現(xiàn)車(chē)輛偏移預(yù)定車(chē)道線時(shí),傳感器就會(huì)及時(shí)收集車(chē)輛數(shù)據(jù)和駕駛員的生物狀態(tài),并通過(guò)聲音警示信號(hào)、振動(dòng)方向盤(pán)等方式提醒駕駛員。
由于車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)決定了安全員駕駛汽車(chē)過(guò)程的安全性,所以在車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)工作時(shí),整個(gè)過(guò)程是十分短的,大概0.5 s之內(nèi)就可以完成所有步驟,給駕駛員提供更多的反應(yīng)時(shí)間。對(duì)于駕駛員在需要控制車(chē)輛變道時(shí),當(dāng)打開(kāi)轉(zhuǎn)向燈后,車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)就不會(huì)工作,確保駕駛員可以正常變道。
車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要分為縱向和橫向2個(gè)主要的功能,其中縱向車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要用于預(yù)防由于車(chē)速過(guò)快或車(chē)輛方向失控導(dǎo)致的車(chē)道偏移碰撞,橫向車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要用于在駕駛員駕駛車(chē)輛過(guò)程中,不注意駕駛環(huán)境,精神渙散等導(dǎo)致的車(chē)道偏移碰撞,車(chē)道偏移預(yù)警的商用化程度已經(jīng)比較高,很多車(chē)輛上已經(jīng)加裝了該系統(tǒng)。
車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要還是基于視覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的,因此車(chē)載攝像頭的安裝位置將決定車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)的安全性,除了前文提及的,安裝在車(chē)側(cè)(車(chē)身側(cè)面或后視鏡位置)的車(chē)載攝像頭,斜指車(chē)道線的方案外,還有通過(guò)安裝在車(chē)輛前部的車(chē)載攝像頭,斜指向前方車(chē)道的解決方案,但無(wú)論是側(cè)視系統(tǒng)還是前視系統(tǒng),都由道路和車(chē)輛狀態(tài)感知、車(chē)道偏離評(píng)價(jià)算法和信號(hào)顯示界面三個(gè)基本模塊組成。系統(tǒng)首先通過(guò)狀態(tài)感知模塊感知道路幾何特征和車(chē)輛的動(dòng)態(tài)參數(shù),然后由車(chē)道偏離評(píng)價(jià)算法對(duì)車(chē)道偏離的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià),必要的時(shí)候通過(guò)信號(hào)顯示界面向駕駛員報(bào)警。
由于車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)主要是依托于視覺(jué)系統(tǒng),因此車(chē)載攝像頭的很多弊端在車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)上也得到了很好的體現(xiàn),像是雨雪天氣下或者能見(jiàn)度不高的大霧天氣時(shí),或者在車(chē)道上有積水導(dǎo)致反光時(shí),車(chē)載攝像頭采集車(chē)道線的精準(zhǔn)度就會(huì)降低,導(dǎo)致車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)準(zhǔn)確度下降,目前,研究各種魯棒性強(qiáng)、能適應(yīng)各種天氣條件、克服光照變化以及陰影條件的影響的車(chē)道偏離評(píng)價(jià)算法是所有基于視覺(jué)的車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。但車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)的出現(xiàn),是可以有效減少由于車(chē)道偏移導(dǎo)致的事故,保障駕駛員行車(chē)安全的。
對(duì)于自動(dòng)駕駛的發(fā)展,車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)將擔(dān)任很重要的角色,自動(dòng)駕駛達(dá)到L5級(jí)后,駕駛員的角色將消失,自動(dòng)駕駛車(chē)輛在道路行駛時(shí),除了需要監(jiān)測(cè)車(chē)輛與前車(chē)位置、車(chē)輛行駛路徑的正確與否外,還是需要不斷探測(cè)車(chē)輛相對(duì)于兩側(cè)車(chē)道線的位置的,這時(shí)車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)將起到?jīng)Q定性的作用。不同于HUD抬頭顯示會(huì)隨著自動(dòng)駕駛的出現(xiàn)、駕駛員角色的消失,將會(huì)通過(guò)另一種形態(tài)來(lái)滿足人們乘車(chē)出行時(shí)的娛樂(lè)需求,車(chē)道偏移預(yù)警系統(tǒng)將會(huì)在現(xiàn)有的技術(shù)方向上不斷提升,將可以直接應(yīng)用到自動(dòng)駕駛汽車(chē)上。
高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn),將促使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的發(fā)展,也是全自動(dòng)駕駛時(shí)代到來(lái)的技術(shù)儲(chǔ)備,相信隨著高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的越發(fā)完善,自動(dòng)駕駛時(shí)代終究會(huì)到來(lái)。大家還想了解哪些高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)?歡迎留言,智駕最前沿將堅(jiān)持給大家進(jìn)行自動(dòng)駕駛相關(guān)技術(shù)、趨勢(shì)介紹,歡迎大家關(guān)注。
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