从ADAS到无人驾驶数数那些关键技术

  [导读]先进驾驶员辅助系统(Advanced Driver AssistantSystem),简称ADAS,是利用安装于车上的各式各样的传感器, 在第一时间收集车内外的数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的, 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。

  李彦宏宣布百度将在今年内推出无人驾驶汽车,而特斯拉CEO前不久也放话说“无人驾驶汽车并不是个事儿”,言下之意,无人驾驶时代即将到来。但事实上,无人驾驶目前仍处在梦想的初级阶段,Google的无人驾驶汽车早已上实测,至今仍没商用,即可见一斑。不过,在实现无人驾驶的梦想前,高级驾驶员辅助系统()确实可以让驾驶员获得实实在在的受益。能够在复杂的车辆操控过程中为驾驶员提供辅助和补充,并在未来最终实现无人驾驶。

  传感器, 在第一时间收集车内外的数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的, 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。采用的传感器主要有摄像头、

  雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量, 通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在时,会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道情况。对于最新的技术来说,主动式干预也很常见。

  系统关键技术及应用

  的两个关键技术是处理器和传感器,虽然应用系统越来越复杂,但随着器件性能升高成本降低,的应用正在从豪华高档汽车向中低档汽车中普及。例如,自适应巡航控制、盲点监测、车道偏离、夜视、车道保持辅助和碰撞系统,具有自动转向和制动干预功能的主动系统也已开始在更广阔的市场上得以应用。

  系统:车道偏离报警传感器:摄像机

  当车辆离开其车道,或者接近道边缘时,系统发出声音报警或者动作报警(通过轻微的振动方向盘或者座椅来实现)。当车辆速度超过一定阈值(例如,大于55 英里),车辆没有打开转向信号灯时,这些系统会开始发挥作用。当车辆行驶,其相对于车道标志线的表明车辆有可能偏离车道时,需要通过摄像机系统来观察车道标志。虽然对于所有车辆制造商而言这些应用需求是相似的,但是每一厂商都采用了不同的方法,使用一台前视摄像机,一台后视摄像机,或者双/立体前视摄像机。出于这一原因,很难采用一种硬件体系结构来满足各种不同类型的摄像机要求。需要采用灵活的硬件体系结构来提供不同的实现选择。

  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(自适应巡航控制)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,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。NV系统使用各种摄像机传感器和显示器,具体与生产商有关,但一般都属于两种基本类型:主动式和被动式。

  主动系统,也称为近IR系统,带电耦合器件(CCD)摄像机和IR灯源相结合,在显示器上呈现黑白图像。这些系统的分辨率很高,图像质量也非常好。其典型的可视范围是150米。这些系统能够看清楚摄像机视场范围内的所有物体(包括没有热辐射的物体),但是,在雨雪下,效率要大打折扣。

  被动系统不使用外部光源,而是依靠热成像摄像机,利用物体自然热辐射来采集图像。这些系统不会受到对面来车大灯的影响,也不会受到恶劣天气状况的影响,其探测范围达到300米至1000米。这些系统的缺点在于图像是颗粒状的,功能受限于较温暖的气候状况。而且,被动式系统只能探测有热辐射的物体。被动式系统结合视频分析技术,可以清楚的显示车辆前方道上的物体,例如,行人等。 在NV系统中,有多种体系结构选择,每一种方法都有其优缺点。为提高竞争力,汽车生产商应支持多种摄像机传感器,在通用、灵活的硬件平台上实现这些传感器。

  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周围,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

  困倦报警系统驾驶员的面部,测量其头部、眼睛(张开/闭上)以及其他类似的报警。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。有些系统还心率和呼吸。设想但是还没有实现的功能包括使车辆靠近边行驶,最终靠边停下来。

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