一文讀懂智能汽車的ADAS高級駕駛輔助系統發展水平

ADAS(Advanced Driver Assistance System)即高級駕駛輔助系統。是利用安裝在車上的各式各樣傳感器(雷達,攝像頭,衛星定位等一系列裝置),該系統是在汽車駕駛中隨時來獲取周圍的環境,收集數據,進行靜態、動態物體的辨識、偵測與追蹤,并結合導航地圖數據,進行系統的運算與分析,從而預先讓駕駛者察覺到可 能發生的危險,有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。 即自動駕駛的感知、決策、執行等技術實現。                 

一文讀懂智能汽車的ADAS高級駕駛輔助系統發展水平的圖1

近年來,隨著智能網聯汽車的廣泛普及,ADAS市場增長迅速,這類系統從一開始局限于高端市場,到現在正在進入中低端市場,經過改進的新型傳感器技術也在為系統布署創造新的機會與策略。

ADAS技術的應用關鍵

后視攝像頭

后視攝像頭系統可以幫助駕駛員發現車后的物體或人員,以便在確保安全的情況下倒車并順利停車入位。高級系統中部署100萬像素的高動態范圍(HDR)攝像頭,并通過非屏蔽雙絞線實現高性價比的高速以太網連接和視頻壓縮。其他系統要求包括適當的物理層接口和電源。智能后視攝像頭可在本地對視頻內容進行分析,以實現物體與行人偵測。智能后視攝像頭與簡易型模擬攝像頭使用相同的接口,提供了一種極具吸引力的升級換代途徑。它能讓駕駛員實時在車內監控車外兩側及車后視頻畫面的情況,避免意外及偷盜事件發生,倒車時更是駕駛員的第三只眼睛,車后所有情況駕駛員都能在顯示器上看得很清楚,避免了倒車時因駕駛員看不到車后情況而發生車禍,讓駕駛員更安全的倒好車,從此不再需要多人協助倒車的“熱鬧”情況。

前視攝像頭

高級駕駛員輔助系統中的攝像頭系統可以分析視頻內容,以便提供車道偏離警告(LDW)、自動車道保持輔助(LKA)、遠光燈/近光燈控制和交通標志識別(TSR)。在前視黑白攝像頭中,圖像傳感器會向配備DSP擴展的雙核MCU提供傳入視頻幀,以進行圖像處理。其他系統要求包括提供適當的物理通信接口、電源、可選的DRAM以及可降低系統成本的嵌入式閃存。 

傳感器

高級輔助駕駛系統基于不同的傳感器技術, 77GHz的雷達傳感器目前已經在高端奢華轎車上的主動式巡航控制系統(ACC)上應用多年了。該系統的傳感器可以丈量前方車輛的速度以及兩車之間的間隔,同時可以監測自身車輛的速度和間隔。目前已經在中級轎車和經濟型轎車市場上開始應用的機載激光雷達(Lidar)傳感器是遠程傳感器中比較經濟的選擇。相比于雷達,這種傳感器發射激光脈沖,并能檢測從其他物體反射回來的光線。與其他物體之間的間隔可以通過信號延遲的時間來進行計算。 

視頻傳感器能夠監測圖像信息,比如側面物體的大小和外形。視頻傳感器能夠監測其他的道路使用者、交通訊號和路標等情況。傳感器發出的信息能夠實現車道偏離警告和交通訊號識別功能。

其他基礎設施如交通訊號、轉彎或山坡等信息可以通過輿圖來獲得。超聲波傳感器用于低速情況,比如停車,同時不需要高探測范圍。而且內部數據可以收集起來提供給其他車輛。通過車對車通訊進行數據傳遞,來監測車流密度。

另外,通過不同傳感器獲得的數據可以相互融合,用于增加系統功能或增強現有的功能。

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智能汽車的ADAS水平分辨

從ADAS的實現邏輯上是感知→決策→執行的過程,感知是正確決策和執行的前提,可以先從ADAS硬件配置來了解。特別是一些基礎的ADAS功能,基本上是使用供應商的解決方案,對比優缺點還是比較明顯的。

攝像頭和雷達是目前應用最多的ADAS傳感器,通常我們用V(video)和R(Radar)來代指攝像頭和毫米波雷達,用數字來表明配置的數量。比如1R1V就是由一個雷達和一個攝像頭組成的ADAS系統。通常的配置會有1V、1R、1R1V、3R1V、5R1V以及5R多V。更多的傳感器會帶來更多的成本,但肯定對感知的準確率和漏報率指標上有所增益。所以可以初步認為更多傳感器的ADAS系統表現會更好。

而在攝像頭方案里,Mobileye 的攝像頭芯片>其他攝像頭芯片,Mobileye Q4 > Mobileye Q3,多目攝像頭>單目攝像頭。

從傳感方案的角度來看:有通過毫米波雷達完成,有通過前視攝像頭雷達完成,也有攝像頭和雷達融合的方案。這里面需要注意的是,毫米波雷達對于非金屬和靜態物體識別并不好,單毫米波雷達方案的AEB功能可能對行人,較低車速下的表現欠佳,不熟悉雷達這一特性可能會產生相應風險。而攝像頭的方案對于距離判定準確性要差一些,功能體驗可能會差一些。二者的融合方案能夠取長補短,相對更好一些。

另一個去了解ADAS水平的方法是從功能體驗的角度。從0到1是解決有無的問題,而從1到100則需要去看實際的體驗感受水平,而這里是可以有些量化指標的。

下面列出一些常見ADAS的一些體驗指標:

1. ACC與全速ACC:很多ACC功能要求車速在30km/h以上才能工作,而全速ACC則通常可以在0-150km/h起作用。

 2. LKA所適應的彎道曲率:車道保持輔助LKA功能要求彎道曲率半徑不小于250m,而更好的感知方案和轉向系統能力可以讓LKA功能適應半徑更小的彎。

 3. TJA功能跟停啟動時間:交通擁堵輔助TJA功能允許車輛自動跟停前車,在擁堵的時候會讓人省心很多。短時的擁堵乃至前車停止是可以不讓駕駛員人為操作的。但是如果前車較長時間停止后前進,TJA功能就需要駕駛員給一點油門才能啟動。不用駕駛員給這一腳的跟停時間越長,駕駛員介入就少,感受就更好一些。

4. 方向盤短時脫手時間:還是舉例TJA功能,可以讓駕駛員短時間脫離方向盤,而長時間脫手的話系統會發出警告提示駕駛員接管。這里允許脫手的時間越長,駕駛體驗就會越好。交通法規要求不允許雙手同時脫離方向盤,但是技術的發展或許可以突破這個限制。

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