智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論 課件 6-1 認(rèn)知ADAS系統(tǒng)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)概論能力模塊六

掌握先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)上的應(yīng)用方式任務(wù)一

認(rèn)知ADAS系統(tǒng)導(dǎo)入隨著社會(huì)安全意識(shí)的不斷提升以及國(guó)際汽車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，主動(dòng)安全技術(shù)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）必然成為近年來(lái)汽車(chē)電子領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。目前的中國(guó)汽車(chē)行業(yè)自上而下，具備前瞻性的眼光和遠(yuǎn)大的戰(zhàn)略性布局，具備真正核心的競(jìng)爭(zhēng)力，保證ADAS系統(tǒng)應(yīng)用中的穩(wěn)定與可靠，相信會(huì)在新的市場(chǎng)形勢(shì)下一路高歌猛進(jìn)。作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)工程師，在ADAS系統(tǒng)研發(fā)任務(wù)中，你的主管要求你就吉利幾何、比亞迪漢、特斯拉、寶馬X5、奔馳、奧迪幾款車(chē)型中的ADAS系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)告分析。新授Newteaching1目錄一、ADAS系統(tǒng)的定義二、視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合三、多傳感器融合四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)智能化分級(jí)與ADAS配置的關(guān)系先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDriverAssistanceSystems，ADAS），又稱(chēng)為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)。全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)將ADAS定義為利用安裝在車(chē)輛上的傳感、通信、決策及執(zhí)行等裝置，監(jiān)測(cè)駕駛?cè)?、?chē)輛及其行駛環(huán)境，并通過(guò)影像、燈光、聲音、觸覺(jué)提示/警告或控制等方式輔助駕駛?cè)藞?zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)，或主動(dòng)避免或減輕碰撞危害的各類(lèi)系統(tǒng)的總稱(chēng)。ADAS具有更快捷的主動(dòng)安全技術(shù)信息處理，使駕駛?cè)四軌蛟诒M可能短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的危險(xiǎn)，以引起注意并提高安全意識(shí)。ADAS中使用攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和超聲波雷達(dá)等傳感器，可以檢測(cè)光、熱、壓力或其他外部環(huán)境的變量。如表所示。一、ADAS系統(tǒng)的定義一、ADAS系統(tǒng)的定義類(lèi)型環(huán)境感知安全控制動(dòng)作執(zhí)行圖片

組成雷達(dá)、攝像頭等算法、ECU執(zhí)行器功能道路識(shí)別車(chē)輛識(shí)別行人識(shí)別等自適應(yīng)巡航控制車(chē)道保持輔助自動(dòng)剎車(chē)輔助等語(yǔ)音提醒自動(dòng)轉(zhuǎn)向自動(dòng)剎車(chē)等一、ADAS系統(tǒng)的定義先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的重要組成部分，它除了幫助持續(xù)改進(jìn)在駕駛過(guò)程中的安全性和舒適性以外，同時(shí)也在不斷實(shí)現(xiàn)駕駛行為的最優(yōu)化，如可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)駕駛和智能化車(chē)流控制。隨著先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展，將幫助車(chē)輛逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化駕駛，并最終達(dá)到無(wú)人駕駛的目標(biāo)。（一）自主式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)一、ADAS系統(tǒng)的定義先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)按照環(huán)境感知系統(tǒng)的不同可以分為自主式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)和網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。

自助式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是基于車(chē)載傳感器完成壞境感知，依靠車(chē)載中央控制系統(tǒng)進(jìn)行分析決策，技術(shù)比較成熟，多數(shù)已經(jīng)裝備量產(chǎn)車(chē)型。

自主式先進(jìn)輔助系統(tǒng)按照功能可以分為自主預(yù)警類(lèi)、自主控制類(lèi)和視野改善類(lèi)等。一、ADAS系統(tǒng)的定義自主預(yù)警類(lèi)主要內(nèi)容前車(chē)防撞預(yù)警系統(tǒng)識(shí)別潛在的危險(xiǎn)情況并通過(guò)提醒幫助駕駛員避免或減緩碰撞事故。車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)可能偏離車(chē)道時(shí)給予駕駛員提示，減少因車(chē)道偏離而發(fā)生的事故。盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)盲區(qū)內(nèi)行駛車(chē)輛或行人。駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)推斷駕駛員的疲勞狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警提示或者采取相應(yīng)措施。1.自主預(yù)警類(lèi)自主預(yù)警是指自動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)輛可能發(fā)生的危險(xiǎn)并提醒，從而防止危險(xiǎn)或減輕事故傷害,如表所示。一、ADAS系統(tǒng)的定義自主控制類(lèi)主要內(nèi)容車(chē)道保持輔助系統(tǒng)修正即將越過(guò)車(chē)道標(biāo)線的車(chē)輛，使車(chē)輛保持在車(chē)道線內(nèi)。自動(dòng)剎車(chē)輔助系統(tǒng)當(dāng)車(chē)輛與前車(chē)處于危險(xiǎn)距離時(shí)，主動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)效果讓車(chē)輛減速或緊急停車(chē)，減少因距離過(guò)短而發(fā)生的事故。自適應(yīng)巡航系統(tǒng)使車(chē)輛始終與前車(chē)保持安全車(chē)距。自動(dòng)泊車(chē)輔助系統(tǒng)自動(dòng)泊車(chē)入位。2.自主控制類(lèi)自主控制是指自動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)輛可能發(fā)生的危險(xiǎn)并提醒，必要時(shí)系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)介入，從而防止發(fā)生危險(xiǎn)或減輕事故傷害。如表所示。一、ADAS系統(tǒng)的定義視野改善類(lèi)主要內(nèi)容汽車(chē)自適應(yīng)前照明系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)前照明系統(tǒng)的工作模式。汽車(chē)夜視輔助系統(tǒng)晚上使用熱成像呈現(xiàn)行人或動(dòng)物。汽車(chē)平視顯示系統(tǒng)將汽車(chē)駕駛輔助信息、ADAS信息等以投影方式顯示在前方。全景泊車(chē)系統(tǒng)四周360°全景提示。3.視野改善類(lèi)視野改善是指提高在視野較差環(huán)境下行車(chē)安全。如表所示。一、ADAS系統(tǒng)的定義（二）網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)輔助系統(tǒng)網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是基于車(chē)與外界的通信互聯(lián)完成環(huán)境感知，依靠云端大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決策，目前處于測(cè)試階段。網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是依靠V2X通信技術(shù)對(duì)車(chē)輛周邊環(huán)境進(jìn)行感知，并可對(duì)周?chē)?chē)輛未來(lái)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)駕駛員進(jìn)行駕駛操作輔助的系統(tǒng)。通過(guò)現(xiàn)代通信與網(wǎng)聯(lián)技術(shù)，汽車(chē)、道路、行人等交通參與者都已經(jīng)不再是獨(dú)立者，而是成為了智能交通系統(tǒng)中的信息節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)一、ADAS系統(tǒng)的定義

網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)功能主要有交通擁擠提醒、闖紅燈警示、彎道車(chē)速警示、停車(chē)標(biāo)志間隙輔助、現(xiàn)場(chǎng)天氣信息警示、違反停車(chē)標(biāo)志警示、違規(guī)穿過(guò)鐵路警示、減速區(qū)警示、限速交通標(biāo)志警示、過(guò)大車(chē)輛警示等。警示不僅告知本駕駛員違反安全，而且可以通過(guò)V2X、V2I警示附近的車(chē)輛，從而協(xié)助防止相撞，例如有車(chē)輛在十字路口的死角闖紅燈或在有停車(chē)標(biāo)志處停車(chē)時(shí)。如圖所示。網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)二、視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合

視覺(jué)傳感器成本低，可以識(shí)別不同的物體，在物體高度與寬度測(cè)量精度、車(chē)道線識(shí)別、行人識(shí)別準(zhǔn)確度等方面有優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)車(chē)道偏離預(yù)警、交通標(biāo)志識(shí)別等功能不可缺少的傳感器，但作用距離和測(cè)距精度不如毫米波雷達(dá)，并且容易受光照、天氣等因素的影響。毫米波雷達(dá)受光照和天氣因素影響較小，測(cè)距精度高，但難以識(shí)別車(chē)道線、交通標(biāo)志等元素。另外，毫米波雷達(dá)通過(guò)多普勒偏移的原理能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的目標(biāo)速度探測(cè)。（一）視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合1.視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合優(yōu)點(diǎn)二、視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合

將視覺(jué)傳感器和毫米波雷達(dá)進(jìn)行融合，相互配合，共同構(gòu)成智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的感知系統(tǒng)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定可靠的ADAS功能，如圖所示。視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)融合具有以下優(yōu)勢(shì)。如表所示。融合優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)內(nèi)容可靠性目標(biāo)真實(shí)可信度提高?；パa(bǔ)性全天候應(yīng)用與遠(yuǎn)距離提前預(yù)警。高精度大視角、全距離條件下的高性能定位。識(shí)別能力強(qiáng)對(duì)各種復(fù)雜對(duì)象都能夠識(shí)別。視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)融合二、視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合

在智能駕駛場(chǎng)景下，視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合大致有三種策略：圖像級(jí)、目標(biāo)級(jí)和信號(hào)級(jí)。如圖所示。視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合策略2.視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合控制策略二、視覺(jué)傳感器與毫米波雷達(dá)結(jié)合（1）圖像級(jí)融合

圖像級(jí)融合以視覺(jué)為主體，將雷達(dá)輸出的整體信息進(jìn)行圖像特征轉(zhuǎn)化，然后與視覺(jué)系統(tǒng)的圖像輸出進(jìn)行融合。（2）目標(biāo)機(jī)融合

目標(biāo)機(jī)融合對(duì)視覺(jué)和雷達(dá)輸出進(jìn)行綜合可信度加權(quán)，配合精度標(biāo)定信息進(jìn)行自適應(yīng)的搜索匹配后融合輸出。（3）信號(hào)級(jí)融合

信號(hào)級(jí)融合是對(duì)視覺(jué)和雷達(dá)傳感器ECU傳出的數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合。其中，信號(hào)級(jí)別的融合數(shù)據(jù)最小，可靠性最高，但需要大量的運(yùn)算。

多傳感器融合的基本原理類(lèi)似于人類(lèi)大腦對(duì)環(huán)境信息的綜合處理過(guò)程。人類(lèi)對(duì)外界環(huán)境的感知是通過(guò)將眼睛、耳朵、鼻子和四肢等感官（各種傳感器）所探測(cè)的信息傳輸至大腦（信息融合中心），并與先驗(yàn)知識(shí)（數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行綜合，以便對(duì)其周?chē)沫h(huán)境和正在發(fā)生的事件做出快速準(zhǔn)確地評(píng)估。

多傳感器融合的體系結(jié)構(gòu)分為分布式、集中式和混合式。三、多傳感器融合（一）多傳感器融合體系結(jié)構(gòu)分布式集中式混合式三、多傳感器融合1.分布式分布式多傳感器先對(duì)各個(gè)獨(dú)立傳感器所獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行局部處理，然后再將結(jié)果送入信息融合中心進(jìn)行智能優(yōu)化組合來(lái)獲得最終的結(jié)果。分布式多傳感器對(duì)通信帶寬的需求低，計(jì)算速度快，可靠性和延續(xù)性好，但跟蹤的精度卻遠(yuǎn)沒(méi)有集中式多傳感器高。如圖所示。分布式三、多傳感器融合集中式2.集中式

集中式多傳感器將各傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)直接送至信息融合中心進(jìn)行融合處理，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)融合。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理的精度高，算法靈活；缺點(diǎn)是對(duì)處理器的要求高，可靠性較低，數(shù)據(jù)量大，故難于實(shí)現(xiàn)。如圖所示。三、多傳感器融合混合式3.混合式

混合式多傳感器信息融合框架中，部分傳感器采用集中式融合方式，剩余的傳感器采用分布式融合方式?；旌鲜饺诤峡蚣芫哂休^強(qiáng)的適應(yīng)能力，兼顧了集中式融合和分布式的優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性強(qiáng)?；旌鲜饺诤戏绞降慕Y(jié)構(gòu)比前兩種融合方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這樣就加大了通信和計(jì)算上的代價(jià)。如圖所示。四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)智能化分級(jí)與ADAS配置的關(guān)系分級(jí)1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)5級(jí)名稱(chēng)駕駛輔助部分自動(dòng)駕駛有條件自動(dòng)駕駛高度自動(dòng)駕駛完全自動(dòng)駕駛主要功能前車(chē)防撞預(yù)警車(chē)道偏離預(yù)警盲區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警駕駛員疲勞預(yù)警車(chē)道保持輔助自動(dòng)剎車(chē)輔助自適應(yīng)巡航控制自動(dòng)泊車(chē)輔助自適應(yīng)前照明汽車(chē)夜視輔助汽車(chē)平視輔助擁堵輔助系統(tǒng)車(chē)道內(nèi)自動(dòng)駕駛換道輔助全自動(dòng)泊車(chē)高速公路自動(dòng)駕駛城郊公路自動(dòng)駕駛協(xié)同式列隊(duì)行駛交叉路口通行輔助市區(qū)自動(dòng)駕駛車(chē)路協(xié)同控制遠(yuǎn)程泊車(chē)無(wú)人駕駛特征單一功能組合功能特定條件部分任務(wù)特定條件全部任務(wù)全部條件全部任務(wù)感知系統(tǒng)配置超聲波傳感器毫米波雷達(dá)視覺(jué)傳感器超聲波傳感器毫米波雷達(dá)視覺(jué)傳感器少線激光雷達(dá)超聲波傳感器毫米波雷達(dá)視覺(jué)傳感器多線激光雷達(dá)V2X超聲波傳感器毫米波雷達(dá)視覺(jué)傳感器多線激光雷達(dá)V2X5G超聲波傳感器毫米波雷達(dá)視覺(jué)傳感器多線激光雷達(dá)V2X5G高精度地圖

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