智能網(wǎng)聯(lián)汽車概論-課件-第十一章-智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)

第十一章

智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)目錄CONTENTS概述1先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型2汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3車道偏離報警系統(tǒng)4車道保持輔助系統(tǒng)5目錄CONTENTS自動緊急制動系統(tǒng)6自動泊車輔助系統(tǒng)7駕駛員疲勞預(yù)警系統(tǒng)8高階駕駛輔助系統(tǒng)91.概述PARTONE概述先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDriverAssistantSystem），簡稱ADAS,是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器（可偵測光、熱、壓力等變數(shù)），在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術(shù)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(shù)。ADAS采用的傳感器主要有攝像頭、雷達(dá)、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。早期的ADAS技術(shù)主要以被動式報警為主，不過對于最新的ADAS技術(shù)來說，主動式干預(yù)也很常見。概述駕駛輔助系統(tǒng)主要由GPS和CCD相機(jī)探測模塊、通信模塊和控制模塊等組成。近年來ADAS市場增長迅速，原來這類系統(tǒng)局限于高端市場，而現(xiàn)在正在進(jìn)入中端市場，與此同時，許多低技術(shù)應(yīng)用在入門級乘用車領(lǐng)域更加常見，經(jīng)過改進(jìn)的新型傳感器技術(shù)也在為系統(tǒng)布署創(chuàng)造新的機(jī)會與策略。2.先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型PARTTWO先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型按照環(huán)境感知系統(tǒng)的不同，可以分為自主式和聯(lián)網(wǎng)式。自主式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是基于車載傳感器完成環(huán)境感知，依靠車載中央控制系統(tǒng)進(jìn)行分析決策，技術(shù)比較成熟，多數(shù)已經(jīng)在量產(chǎn)車型上裝備。網(wǎng)聯(lián)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)是基于V2X通信完成環(huán)境感知，依靠云端大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決策。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)可以分為信息輔助類和控制輔助類兩種。2.1信息輔助類先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)1.前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)：能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛前方行駛環(huán)境，并在可能發(fā)生前向碰撞危險時發(fā)出警告信息。2.后向碰撞預(yù)警系統(tǒng)：能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛后方環(huán)境，并在可能受到后方碰撞危險時發(fā)出警告信息。3.車道偏離預(yù)警系統(tǒng)：能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛在本車道的行駛狀態(tài)，并在出現(xiàn)或即將出現(xiàn)非駕駛意愿的車道偏離時發(fā)出警告信息。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型4.變道碰撞預(yù)警系統(tǒng)：能夠在車輛變道過程中，實時監(jiān)測相鄰車道，并在車輛側(cè)方和側(cè)后方出現(xiàn)可能與本車發(fā)生碰撞危險的其他道路使用者時發(fā)出警告信息。5.盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)：能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員視野盲區(qū)，并在其盲區(qū)內(nèi)出現(xiàn)其他道路使用者時發(fā)出提示或警告信息。6.側(cè)面盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員視野的側(cè)方及側(cè)后方盲區(qū)，并在其盲區(qū)內(nèi)出現(xiàn)其他道路使用者時發(fā)出提示或警告信息。7.轉(zhuǎn)向盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)能夠在車輛轉(zhuǎn)向過程中，實時監(jiān)測駕駛員轉(zhuǎn)向盲區(qū)，并在其盲區(qū)內(nèi)出現(xiàn)其他道路使用者時發(fā)出警告信息。8.后方交通穿行提示系統(tǒng)能夠在車輛倒車時，實時監(jiān)測車輛后部橫向接近的其他道路使用者，并在可能發(fā)生碰撞危險時發(fā)出警告信息。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型9.車門開啟預(yù)警系統(tǒng)

能夠在停車狀態(tài)即將開啟車門時，監(jiān)測車輛側(cè)方及側(cè)后方的其他道路使用者，并在可能因車門開啟而發(fā)生碰撞危險時發(fā)出警告信息。10.駕駛員疲勞監(jiān)測統(tǒng)

能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員狀態(tài)并在確認(rèn)其疲勞時發(fā)出提示信息。11.駕駛員注意力監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測駕駛員狀態(tài)并在確認(rèn)其注意力分散時發(fā)出提示信息。12.交通標(biāo)志識別系統(tǒng)能夠自動識別車輛行駛路段的交通標(biāo)志并發(fā)出提示信息。13.智能限速提示系統(tǒng)能夠自動獲取車輛當(dāng)前條件下所應(yīng)遵守的限速信息并實時監(jiān)測車輛行駛速度，當(dāng)車輛行駛速度不符合或即將超出限速范圍的情況下適時發(fā)出提示信息。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型14.抬頭顯示系統(tǒng)能夠?qū)⑿畔@示在駕駛員正常駕駛時的視野范圍內(nèi)，使駕駛員不必低頭就可以看到相應(yīng)的信息。15.夜視輔助系統(tǒng)能夠通過紅外線或熱成像攝像機(jī)在夜間或其他弱光行駛環(huán)境中為駕駛員提供視覺輔助或警告信息。16.全景影像監(jiān)測系統(tǒng)能夠向駕駛員提供車輛周圍360°范圍內(nèi)環(huán)境的實時影像信息。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型2.2信息控制類先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)1.自動緊急制動系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛前方行駛環(huán)境，并在可能發(fā)生碰撞危險時自動啟動車輛制動系統(tǒng)使車輛減速，以避免碰撞或減輕碰撞后果。2.緊急制動輔助系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛前方行駛環(huán)境，在可能發(fā)生碰撞危險時提前采取措施以減少制動響應(yīng)時間并在駕駛員采取制動操作時輔助增加制動壓力，以避免碰撞或減輕碰撞后果。3.緊急轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)

實時監(jiān)測車輛前方和側(cè)方行駛環(huán)境，在可能發(fā)生碰撞危險且駕駛員有明顯的轉(zhuǎn)向意圖時輔助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。4.智能限速控制系統(tǒng)能夠自動獲取車輛當(dāng)前條件下所應(yīng)遵守的限速信息并實時監(jiān)測車輛行駛速度，輔助駕駛員控制車輛行駛速度，以使其保持在限速范圍之內(nèi)。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型5.車道保持輔助系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛與車道邊線的相對位置，持續(xù)或在必要情況下控制車輛橫向運動，使車輛保持在原車道內(nèi)行駛。6.車道居中控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛與車道邊線的相對位置，持續(xù)自動控制車輛橫向運動，使車輛始終在車道中央?yún)^(qū)域行駛。7.車道偏離抑制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛與車道邊線的相對位置，在車輛將發(fā)生車道偏離時控制車輛橫向運動，輔助駕駛員將車輛保持在原車道內(nèi)行駛。8.自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛前方行駛環(huán)境，在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動調(diào)整行駛速度，以適應(yīng)前方車輛和／或道路條件等引起的駕駛環(huán)境變化。9.全速自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛前方行駛環(huán)境，在設(shè)定的速度范圍內(nèi)自動調(diào)整行駛速度并具有減速至停止及從停止?fàn)顟B(tài)自動起步的功能，以適應(yīng)前方車輛和道路條件等引起的駕駛環(huán)境變化。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)類型10.交通擁堵輔助系統(tǒng)

能夠在車輛低速通過交通擁堵路段時，實時監(jiān)測車輛前方及相鄰車道行駛環(huán)境，并自動對車輛進(jìn)行橫向和縱向控制，其中部分功能的使用需經(jīng)過駕駛員的確認(rèn)。11.智能泊車輔助系統(tǒng)能夠在車輛泊車時，自動檢測泊車空間并為駕駛員提供泊車指示和方向控制等輔助功能。12.自適應(yīng)前照明系統(tǒng)

能夠自動進(jìn)行近光和遠(yuǎn)光切換或投射范圍控，從而為適應(yīng)車輛各種使用環(huán)境提供不同類型光束的前照燈。13.自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)能夠自動調(diào)整投射范圍以減少對前方或?qū)ο蚱渌囕v駕駛員眩目干擾的遠(yuǎn)光燈。3.汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)PARTTHREE汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.1汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Adaptive

Cruise

Control,ACC):在定速巡航控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。它將汽車定速巡航控制系統(tǒng)（Cruise

ControlSystem,CCS)和車輛前向撞擊報警系統(tǒng)（Forward

CollisionWarning

System,FCWS)有機(jī)結(jié)合起來，兩者功能兼顧，一旦發(fā)現(xiàn)當(dāng)前行駛車道的前方有其他前行車輛，將根據(jù)本車和前車之間的相對距離及相對速度等信息，對車輛進(jìn)行縱向速度控制，使本車與前車保持安全距離行駛，避免追尾事故發(fā)生。如圖3.1。圖3.1汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.2汽車典型ACC系統(tǒng)的基本組成由圖3.2所示，主要由信息感知單元、電子控制單元（ECU）、執(zhí)行單元和人機(jī)交互界面組成。圖3.2ACC系統(tǒng)基本組成汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)1.信息感知單元：信息感知單元主要用于向電子控制單元（ECU)提供自適應(yīng)巡航控制所需要的各種信息。2.電子控制單元（ECU)：ECU根據(jù)駕駛員所設(shè)定的安全車距及巡航行駛速度，結(jié)合信息感知單元傳送來的信息確定當(dāng)前車輛的行駛狀態(tài)，決策出車輛的控制命令，并輸出給執(zhí)行單元。3.執(zhí)行單元：執(zhí)行單元主要執(zhí)行電子控制單元發(fā)出的指令。4.人機(jī)交互界面：人機(jī)交互界面用于駕駛員設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)及系統(tǒng)狀態(tài)信息的顯示等。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.3汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)原理在車輛行駛過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（常見的為毫米波雷達(dá)或攝像頭）持續(xù)掃描車輛前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號。當(dāng)車輛前方無障礙物時，車輛按設(shè)定的速度巡航行駛；當(dāng)行駛車道的前方有其他前行車輛時，ACC系統(tǒng)電子控制單元將根據(jù)本車和前車之間的相對距離及相對速度等信息，通過與制動系統(tǒng)、動力控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，對車輛縱向速度進(jìn)行控制，使本車與前車始終保持安全距離行駛。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.4汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)狀態(tài)

汽車ACC系統(tǒng)的狀態(tài)一般可以分為ACC關(guān)閉狀態(tài)、ACC等待狀態(tài)和ACC工作狀態(tài)三種。ACC系統(tǒng)的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換參考如圖3.3所示。圖3.3中，上角標(biāo)a表示自檢以后的手動和（或）自動操作。手動切換實現(xiàn)ACC的關(guān)閉與非關(guān)閉狀況的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)檢測到錯誤后將自動關(guān)閉ACC。圖3.3ACC系統(tǒng)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（1）ACC關(guān)閉狀態(tài)直接的操作動作均不能觸發(fā)ACC系統(tǒng)。（2）ACC等待狀態(tài)ACC系統(tǒng)沒有參與車輛的縱向控制，但可隨時被駕駛員觸發(fā)而進(jìn)入工作狀態(tài)。（3）ACC工作狀態(tài)

ACC系統(tǒng)控制本車的速度和（或）車間時距。注：車間時距指本車駛過連續(xù)車輛的車間距所需的時間間隔，它等于車間距與車速之比。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.5汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)汽車ACC系統(tǒng)要求包括基本控制策略要求和基本性能要求。1.汽車ACC系統(tǒng)基本控制策略要求當(dāng)汽車ACC系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，本車通過對速度的自動控制來與前車保持一定的車間時距或預(yù)先的設(shè)定速度（以兩者中速度低者為準(zhǔn)），由ACC系統(tǒng)自動完成轉(zhuǎn)換。穩(wěn)定狀態(tài)的車間時距可由系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)或由駕駛員調(diào)節(jié)。當(dāng)本車的速度低于最低工作速度時，應(yīng)禁止由“ACC等待狀態(tài)”向“ACC工作狀態(tài)”的轉(zhuǎn)換。此外，如果系統(tǒng)處于“ACC工作狀態(tài)”并且速度低于最低工作速度時，自動加速功能應(yīng)被禁止，此時ACC系統(tǒng)可由“ACC工作狀態(tài)”自動轉(zhuǎn)換為“ACC等待狀態(tài)零。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)2.汽車ACC系統(tǒng)基本性能要求（1）控制模式控制模式（車間時距控制和車速控制）應(yīng)自行轉(zhuǎn)換。（2）車間時距

可供選擇的最小穩(wěn)態(tài)車間時距應(yīng)適應(yīng)各種車速下的ACC控制，應(yīng)大于或等于1s,并且至少應(yīng)提供一個在1.5~2.2s區(qū)間內(nèi)的車間時距。（3）本車速度

ACC系統(tǒng)可以控制本車的行駛速度。（4）靜止目標(biāo)行業(yè)內(nèi)最新的狀態(tài)一般為視覺融合毫米波或者是純視覺感知方案，對靜止目標(biāo)可以做到穩(wěn)定識別，但是由于探測距離及ACC縱向控制減速度范圍影響，在車速較高時對靜止目標(biāo)不一定能做到穩(wěn)定剎停。（5）跟蹤能力ACC系統(tǒng)應(yīng)具備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的探測距離、目標(biāo)識別能力以及彎道適應(yīng)能力。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.6汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)作用汽車ACC系統(tǒng)通過對車輛縱向運動進(jìn)行自動控制，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，保障行車安全，并通過方便的方式為駕駛員提供輔助支持。1.汽車ACC系統(tǒng)的作用汽車ACC系統(tǒng)可以自動控制車速，但在任何時候駕駛員都可以主動進(jìn)行加速或制動。通過測距傳感器的反饋信號，ACC系統(tǒng)控制單元可以根據(jù)靠近車輛物體的移動速度判斷道路情況，并控制車輛的行駛狀態(tài)；通過反饋式加速踏板感知的駕駛員施加在踏板上的力，ACC系統(tǒng)控制單元可以決定是否執(zhí)行巡航控制，以減輕駕駛員的疲勞。初期的ACC系統(tǒng)一般在車速大于30km/h時才會起作用，而當(dāng)車速降低到30km/h以下時，就需要駕駛員進(jìn)行人工控制。隨著技術(shù)能力的提升，ACC系統(tǒng)可以實現(xiàn)“停車/起步”功能，以應(yīng)對在城市中行駛時頻繁的停車和起步情況。汽車ACC系統(tǒng)使車輛的編隊行駛更加輕松。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)2.汽車ACC系統(tǒng)工作模式汽車ACC系統(tǒng)工作示意圖如圖3.4所示，共有4種典型的操作，即巡航控制、減速控制、跟隨控制和加速控制。圖3.4ACC系統(tǒng)工作示意圖汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(1)巡航控制巡航控制是汽車ACC系統(tǒng)最基本的功能。當(dāng)前車輛前方無行駛車輛時，當(dāng)前車輛將處于普通的巡航行駛狀態(tài)，ACC系統(tǒng)按照設(shè)定的行駛車速對車輛進(jìn)行巡航控制。(2)減速控制當(dāng)前車輛前方有目標(biāo)車輛，且目標(biāo)車輛的行駛速度小于當(dāng)前車輛的行駛速度時，ACC系統(tǒng)將控制當(dāng)前車輛進(jìn)行減速，確保兩車間的距離為所設(shè)定的安全距離。(3)跟隨控制當(dāng)ACC系統(tǒng)將當(dāng)前車輛車速減至理想的目標(biāo)值之后采用跟隨控制，與目標(biāo)車輛以相同的速度行駛。(4)加速控制當(dāng)前方的目標(biāo)車輛加速行駛或發(fā)生移線，或當(dāng)前車輛移線行駛使得前方又無行駛車輛時，ACC系統(tǒng)將對當(dāng)前車輛進(jìn)行加速控制，使當(dāng)前車輛恢復(fù)到設(shè)定的車速。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.7汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)設(shè)定汽車ACC系統(tǒng)的指令通過控制開關(guān)由駕駛員設(shè)定，如圖3.5所示為某汽車ACC系統(tǒng)的控制開關(guān)，操作ACC所需的按鍵位于轉(zhuǎn)向盤上，使用很簡單，只用右手大拇指就夠了。圖3.5ACC系統(tǒng)控制開關(guān)汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)3.8汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)應(yīng)用實例目前，汽車ACC系統(tǒng)已經(jīng)逐步從早期的中高級轎車上逐步下探至經(jīng)濟(jì)型車應(yīng)用，且隨著傳感器性能及算法的愈加成熟，系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)較早期產(chǎn)品有了較大的提升，此外ACC是實現(xiàn)更加復(fù)雜的高階駕駛輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)。圖3.6哈弗H6智能前視系統(tǒng)汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)在設(shè)計上ACC自適應(yīng)巡航等功能通過布置在方向盤下方的撥桿開關(guān)實現(xiàn)功能開啟、車速調(diào)節(jié)、跟車距離調(diào)節(jié)等指令輸入，便于駕駛員盲操，如下圖3.7所示。圖3.7哈弗H6的ACC自適應(yīng)巡航功能開關(guān)A、恢復(fù)車速設(shè)定/加速；B、解除車速設(shè)定/關(guān)閉系統(tǒng)；C、車距等級調(diào)節(jié)桿；D、車速設(shè)定/減速；E、啟動系統(tǒng)。汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)該車型ACC開啟后儀表顯示界面如下圖3.8所示。圖3.8第三代哈弗H6ACC系統(tǒng)儀表交互界面A、設(shè)定車速；B、前方車輛/與前車的當(dāng)前距離，當(dāng)系統(tǒng)探測到前方存在車輛時，則在儀表上進(jìn)行顯示；C、車道分界線；D、車距等級。4.車道偏離報警系統(tǒng)PARTTHREE車道偏離報警系統(tǒng)4.1車道偏離報警系統(tǒng)定義車道偏離報警(LaneDepartureWarning，LDW)系統(tǒng)是一種通過報警或振動等方式輔助駕駛員減少汽車因車道偏離而發(fā)生交通事故的系統(tǒng)，僅可實現(xiàn)報警提醒不能介入控制。系統(tǒng)通過攝像頭檢測前方車道線，計算出車身與車道線之間的距離，判斷汽車是否偏離車道，如圖4.1所示。圖4.1車道偏離報警系統(tǒng)示意圖車道偏離報警系統(tǒng)4.2車道偏離報警系統(tǒng)組成車道偏離報警系統(tǒng)主要由信息采集單元、電子控制單元和人機(jī)交互單元等組成，如圖4.2所示。圖4.2車道偏離報警系統(tǒng)組成車道偏離報警系統(tǒng)(1)信息采集單元信息采集單元包括圖像采集模塊和車輛狀態(tài)傳感器，圖像采集模塊是利用視覺傳感器(攝像頭)完成車輛前方道路圖像和環(huán)境信息的采集，并將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號；車輛狀態(tài)傳感器采集車速、車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)等車輛運動參數(shù)。(2)電子控制單元電子控制單元完成數(shù)字圖像處理、車輛狀態(tài)分析以及決策控制等功能，判斷汽車是否偏離車道。(3)人機(jī)交互單元人機(jī)交互單元通過顯示界面向駕駛員提示系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)。車道偏離報警系統(tǒng)4.3車道偏離報警系統(tǒng)工作原理當(dāng)車道偏離報警系統(tǒng)開啟時，系統(tǒng)利用安裝在汽車上的圖像采集單元獲取車輛前方的道路圖像，控制單元對圖像進(jìn)行分析處理，從而獲得汽車在當(dāng)前車道中的位置參數(shù)，車輛狀態(tài)傳感器會及時收集車速、車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)等車輛運動參數(shù)，控制單元的決策算法判定車輛是否發(fā)生車道偏離。車道偏離報警系統(tǒng)4.4車道偏離報警系統(tǒng)功能報警臨界線及其設(shè)置區(qū)域的概念示意圖如圖4.3所示。圖4.3報警臨界線及其設(shè)置區(qū)域的概念示意圖1、車道邊界2、報警臨界線設(shè)置區(qū)域3、最早報警線4、最遲報警線5、非報警線6、報警臨界線車道偏離報警系統(tǒng)車道偏離報警系統(tǒng)的功能構(gòu)成如圖4.4所示，其中抑制請求、車速測量、駕駛員優(yōu)先選擇以及其他附加功能是可選的。圖4.4車道偏離報警系統(tǒng)的功能構(gòu)成圖車道偏離報警系統(tǒng)4.5車道偏離報警系統(tǒng)要求1.基本要求（1）監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，包括系統(tǒng)故障、系統(tǒng)失效、系統(tǒng)的開/關(guān)狀態(tài)(如果有開關(guān))。（2）向駕駛員提示系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)。（3）探測車輛相對車道邊界的橫向位置。（4）判斷是否滿足報警條件。（5）發(fā)出報警。車道偏離報警系統(tǒng)2.操作要求（1）當(dāng)滿足報警條件時，系統(tǒng)應(yīng)自動發(fā)出報警提醒駕駛員。（2）乘用車最遲報警線位于車道邊界外側(cè)0.3m處；商用車最遲報警線位于車道邊界外側(cè)lm處。（3）當(dāng)偏離速度0<u≤0.5m/s時，最早報警線距車道邊界內(nèi)的最大距離為0.75m；當(dāng)偏離速度0.5<u≤1.0m/s時，最早報警線距車道邊界內(nèi)的最大距離為15um；當(dāng)偏離速度u>1.0m/s時，最早報警線距車道邊界內(nèi)的最大距離為1.5m。（4）當(dāng)車輛處于報警臨界線附近時，系統(tǒng)應(yīng)持續(xù)報警。（5）盡可能減少虛警的發(fā)生。.（6）系統(tǒng)應(yīng)在規(guī)定的最低車速下正常運行。車道偏離報警系統(tǒng)3.可選功能（1）系統(tǒng)可配備開/關(guān)裝置，以便駕駛員隨時操作。（2）系統(tǒng)可檢測抑制請求信號以盡可能減少不必要的報警。例如當(dāng)駕駛員在進(jìn)行轉(zhuǎn)向、制動或其他更高優(yōu)先級的操作如避撞操作時，系統(tǒng)抑制請求生效。（3）當(dāng)報警被抑制時，系統(tǒng)可通知駕駛員。（4）系統(tǒng)可對本車速度進(jìn)行測量以便為其他功能提供支持，例如當(dāng)本車地速度低于規(guī)定的最低車速時抑制報警。（5）當(dāng)僅在車道的其中一側(cè)存在可見標(biāo)線時，系統(tǒng)可以利用默認(rèn)車道寬度在車道的另一側(cè)建立虛擬標(biāo)線進(jìn)行報警，或者直接提示駕駛員系統(tǒng)失效。（6）報警臨界線的位置可在報警臨界線設(shè)置區(qū)域內(nèi)調(diào)整。車道偏離報警系統(tǒng)（7）彎道行駛過程中，考慮到彎道切入操作行為，系統(tǒng)會將報警臨界線位置外移，但絕不可越過最遲報警線。（8）若僅采用觸覺報警和(或)聽覺報警方式，則報警可設(shè)計為具有車輛偏離方式提示的功能，如可采用生源位置、運動方向等手段，否則，就需要利用視覺信息以輔助報警。（9）系統(tǒng)可抑制附加的報警，以避免因報警信息過多而煩擾駕駛員。車道偏離報警系統(tǒng)4.6車道偏離報警系統(tǒng)應(yīng)用實例別克汽車的車道偏離報警系統(tǒng)如圖4.5所示。圖4.5別克車道偏離報警系統(tǒng)車道偏離報警系統(tǒng)對應(yīng)用環(huán)境有很高的要求，如行車速度、路面寬度、光照變化等，都將影響車道偏離報警系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果。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影響的車道偏離評價算法是所有基于視覺的車道偏離報警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。5.車道保持輔助系統(tǒng)PARTTHREE車道保持輔助系統(tǒng)5.1車道保持輔助系統(tǒng)定義車道保持輔助(LaneKeepingAssist，LKA)系統(tǒng)是在車道偏離報警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上通過前視攝像頭實時監(jiān)控前方道路車道線，當(dāng)車輛發(fā)生無意識車道偏離，系統(tǒng)通過電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助車輛返回本車道，如圖5.1所示。圖5.1車道保持輔助系統(tǒng)車道保持輔助系統(tǒng)能夠暫時接管并控制車輛主動駛回原車道，目前更進(jìn)一步的可以實現(xiàn)車道居中保持（LCK）。車道保持輔助系統(tǒng)5.2車道保持輔助系統(tǒng)組成車道保持輔助系統(tǒng)是主要由信息采集單元、電子控制單元和執(zhí)行單元等組成，如圖5.2所示。圖5.2車道保持輔助系統(tǒng)組成車道保持輔助系統(tǒng)1.信息采集單元信息采集單元主要通過多功能攝像頭采集道路信息，通過車載傳感器采集車輛狀態(tài)信息，并把這些信息傳送給電子控制單元。2.電子控制單元電子控制單元對采集的信息進(jìn)行分析、計算、判斷等，把控制指令傳送給執(zhí)行單元。3.執(zhí)行單元執(zhí)行單元按照電子控制單元的指令實施報警或轉(zhuǎn)向盤操作。車道保持輔助系統(tǒng)5.3車道保持輔助系統(tǒng)原理車道保持輔助系統(tǒng)利用視覺傳感器采集道路圖像，利用轉(zhuǎn)速傳感器采集車速信號，利用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集轉(zhuǎn)向信號，然后對車道兩側(cè)邊界線進(jìn)行識別，通過比較車道線和車輛的行駛方向，判斷車輛是否偏離行駛車道。車道保持輔助系統(tǒng)5.4車道保持輔助系統(tǒng)應(yīng)用實例同ACC一樣，車道保持輔助系統(tǒng)作為L1級的駕駛輔助系統(tǒng)也已經(jīng)逐漸在市場上普及搭載。圖5.3新蒙迪歐LKA系統(tǒng)車道保持輔助系統(tǒng)新蒙迪歐LKA系統(tǒng)工作過程如圖5.4所示。圖5.4新蒙迪歐LKA系統(tǒng)工作過程車道保持輔助系統(tǒng)新蒙迪歐所匹配的LKA系統(tǒng)將全程監(jiān)視兩側(cè)車道的標(biāo)記，如果車輛偏離行駛車道，系統(tǒng)將通過振動轉(zhuǎn)向盤和儀表盤信息給予提醒，并輔助重回當(dāng)前行駛車道。車道保持系統(tǒng)與自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)集成是智能網(wǎng)聯(lián)汽車向自動駕駛邁進(jìn)的重要一步。6.自動緊急制動系統(tǒng)PARTTHREE自動緊急制動系統(tǒng)6.1汽車自動緊急制動系統(tǒng)的定義汽車自動緊急制動(AutomaticEmergencyBraking，AEB)系統(tǒng)是指實時監(jiān)測車輛前方行駛環(huán)境，并在可能發(fā)生碰撞危險時自動啟動車輛制動系統(tǒng)使車輛減速,以避免碰撞或減輕碰撞的系統(tǒng)。圖6.1自動緊急制動示意圖自動緊急制動系統(tǒng)AEB不僅包含緊急制動功能，還包含前向碰撞預(yù)警(ForwardCollisionWarning,FCW)以及緊急制動輔助(EmergencyBrakingAssistsEBA)。按功能名稱劃分，各大主機(jī)廠與零部件級供應(yīng)商對AEB的命名各有不同。如博世的預(yù)測性緊急制動系統(tǒng)(PredictiveEmergencyBrakingSystem.PEBS)就包含了FCW、EBA以及AEB三個子功能，分別對應(yīng)駕駛員注意力不集中、駕駛員制動力不足以及駕駛員無制動反應(yīng)等三種不同工況。戴姆勒的AttentionAssists、沃爾沃與吉利的CitySafety，雖然名稱相異，但也包含上述三個子功能。按識別的交通參與者類型劃分，市面上的AEB功能除了支持避免追尾工況的AEB車對車之外，還有支持識別行人的AEB-Pedestrian，和支持識別兩輪車騎行人的AEB-Cyclist。自動緊急制動系統(tǒng)按支持的行駛速度段劃分，歐洲新車評價規(guī)程(EuroNCAP)的AEB評測中，將針對城市內(nèi)低速工況的AEB-City以及高速城市間道路工況的AEB-Interurban進(jìn)行了區(qū)分，并針對不同工況設(shè)置了不同的測試項。按技術(shù)實現(xiàn)形式劃分，大多數(shù)AEB功能的實現(xiàn)形式是以毫米波雷達(dá)、單目攝像頭、雙目攝像頭以及多傳感器數(shù)據(jù)融合來實現(xiàn)的。自動緊急制動系統(tǒng)6.2汽車自動緊急制動系統(tǒng)組成汽車AEB系統(tǒng)主要由行車環(huán)境信息采集單元，電子控制單元和執(zhí)行單元等組成，如圖6.2所示。圖6.2自動緊急制動系統(tǒng)組成圖自動緊急制動系統(tǒng)1.行車環(huán)境信息采集單元行車環(huán)境信息采集單元由測距傳感器、車速傳感器、油門傳感器、制動傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、路面選擇按鈕等組成，對行車環(huán)境進(jìn)行實時檢測，得到相關(guān)行車信息。2.電子控制單元電子控制單元接收行車環(huán)境信息采集單元的檢測信號后，綜合收集到的數(shù)據(jù)信息，依照一定的算法程序?qū)囕v行駛狀況進(jìn)行分析計算，判斷車輛所適用的預(yù)警狀態(tài)模型，同時對執(zhí)行單元發(fā)出控制指令。3.執(zhí)行單元執(zhí)行單元可以由多個模塊組成，如聲光報警模塊、LED顯示模塊、自動減速模塊和自動制動模塊等，根據(jù)系統(tǒng)不同而不同。自動緊急制動系統(tǒng)6.3汽車自動緊急制動系統(tǒng)原理汽車AEB系統(tǒng)利用測距傳感器測出與前車或者障礙物的距離，然后利用電子控制單元將測出的距離與報警距離、安全距離等進(jìn)行比較，小于報警距離時就進(jìn)行報警提示，而小于安全距離時即使在駕駛員沒來得及踩制動踏板的情況下，AEB系統(tǒng)也會啟動，使汽車自動制動，從而為安全出行保駕護(hù)航。自動緊急制動系統(tǒng)圖6.3所示為某汽車AEB系統(tǒng)工作過程示意圖。圖6.3AEB系統(tǒng)工作過程示意圖自動緊急制動系統(tǒng)6.4汽車自動緊急制動系統(tǒng)類型歐洲新車星級評價(ENCAP)以多年來統(tǒng)計的事故數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對汽車AEB系統(tǒng)使用環(huán)境提出三種應(yīng)用類型。(1)城市專用AEB系統(tǒng)

：可以監(jiān)測前方路況與車輛移動情況，如果探測到潛在的風(fēng)險，它將采取預(yù)制動措施，提醒駕駛員風(fēng)險的存在；如果在反應(yīng)時間內(nèi)未接到駕駛員的指令，該系統(tǒng)則會自動制動來避免事故。(2)高速公路專用AEB系統(tǒng)：系統(tǒng)在車輛高速行駛狀態(tài)下工作，首先通過報警來提醒駕駛員潛在的危險。如果在反應(yīng)時間內(nèi)，駕駛員沒有任何反應(yīng)，第三次警示系統(tǒng)將啟動，比如突然的制動或安全帶收緊，此時制動器將調(diào)至預(yù)制動狀態(tài)；如果駕駛員依然沒有反應(yīng)，那么該系統(tǒng)將會自動實施制動。自動緊急制動系統(tǒng)(3)行人保護(hù)專用AEB系統(tǒng)：通過車上一個前置攝像頭傳來圖像，可以辨別出行人的圖形和特征，通過計算相對運動的路徑，以確定是否有撞擊的危險。這是用來檢測行人和其他公路上弱勢群體的，但實際情況下預(yù)測行人行為是比較困難的，系統(tǒng)控制的算法也非常復(fù)雜。該系統(tǒng)需要在危險發(fā)生前更迅速地做出正確判斷，更有效地做出響應(yīng)，防止危險事件發(fā)生。同時也需要避免系統(tǒng)在特定情況下發(fā)生誤觸發(fā)，如圖6.4所示。圖6.4行人AEB示意圖自動緊急制動系統(tǒng)6.5汽車自動緊急制動系統(tǒng)測試方法E-NCAP根據(jù)AEB系統(tǒng)工作形式不同，將其分為AEB結(jié)合碰撞預(yù)警功能(FCW)、單獨AEB以及單獨FCW三種情況。E-NCAP試驗評價方法中將汽車AEB系統(tǒng)測試方法分為車與車工況(CCR)、車與行人工況(CP)。A.車與車工況車與車工況主要分為以下三種情況：（1）車與車后方接近靜態(tài)試驗(CCRs)：前方目標(biāo)車輛(EVT)靜態(tài)下后方測試車輛(UVT)接近狀況。根據(jù)系統(tǒng)分類和工作形式分類，定義測試流程和方法見表6.1，示意圖如圖6.5所示。自動緊急制動系統(tǒng)圖6.5車與車工況靜態(tài)試驗示意圖表6.1定義測試流程自動緊急制動系統(tǒng)(2)車與車后方接近移動試驗(CCRm)：前方EVT勻速移動狀態(tài)下后方UVT接近狀況。根據(jù)系統(tǒng)分類和工作形式分類，定義相應(yīng)的測試流程和方法見表6.2，示意圖如圖6.6所示。圖6.6車與車工況移動試驗示意圖表6.2定義測試流程自動緊急制動系統(tǒng)(3)車與車后方接近制動試驗(CCRb)：前方EVT勻速移動中突然制動狀態(tài)下后方UVT接近狀況。根據(jù)系統(tǒng)分類和工作形式分類，定義相應(yīng)的測試流程和方法見表6.3，示意圖如圖6.7所示。表6.3定義測試流程自動緊急制動系統(tǒng)圖6.7車與車工況移動試驗示意圖自動緊急制動系統(tǒng)B.車與行人工況(CP)(1)CP1清晰狀態(tài)下遇到行人從左側(cè)人行道進(jìn)入車道。(2)CP2隱蔽狀態(tài)下遇到行人從左側(cè)人行道進(jìn)入車道。(3)CP3清晰狀態(tài)下遇到行人從右側(cè)人行道快步進(jìn)入車道。目前，車與行人工況還未正式加入測試規(guī)范中，試驗方法和規(guī)范也正在研究過程中。美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)已紛紛將AEB納入新車安全性評價項目中，為自動駕駛和無人駕駛打下基礎(chǔ)。

自動緊急制動系統(tǒng)6.6汽車自動緊急制動系統(tǒng)應(yīng)用實例斯巴魯EyeSight系統(tǒng)主要是通過前風(fēng)擋玻璃的兩個立體攝像頭，模擬人類的立體視覺，來判斷車輛前方的路口，探測范圍為79m，可以識別汽車、行人、摩托車，如圖6.8所示。圖6.8斯巴魯緊急制動系統(tǒng)

當(dāng)車速差低于30km/h時，系統(tǒng)能識別車輛、行人的路徑，如檢測到危險時，系統(tǒng)可以自動協(xié)助制動，甚至完全把車制動停止，避免發(fā)生碰撞。車速差在30km/h以上時，系統(tǒng)會適當(dāng)減速，以最大限度降低碰撞速度。自動緊急制動系統(tǒng)沃爾沃CWAB系統(tǒng)以攝像頭、雷達(dá)同時探測，雷達(dá)負(fù)責(zé)探測車輛前方150m內(nèi)的范圍，攝影鏡頭則負(fù)責(zé)前方55m內(nèi)的車輛動態(tài)，如圖6.9所示。當(dāng)與前車距離過近或路中間有行人時，會通過類似于制動燈的警示燈亮起的方式，提醒駕駛員注意。如果發(fā)出警示后碰撞的風(fēng)險仍然在增加，制動支持功能會被激活。圖6.9沃爾沃緊急制動系統(tǒng)7.自動泊車輔助系統(tǒng)PARTTHREE自動泊車輔助系統(tǒng)7.1自動泊車輔助系統(tǒng)定義自動泊車輔助(AutoParkAssist,APA)系統(tǒng)是利用車載傳感器探測有效泊車位并輔助控制車輛完成泊車操作的一種汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)，如圖7.1所示。圖7.1自動泊車輔助系統(tǒng)

相比于傳統(tǒng)的電子輔助功能，自動泊車輔助系統(tǒng)智能化程度更高。

系統(tǒng)可根據(jù)感知探測結(jié)果自動規(guī)劃軌跡并通過控制車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等自動完成車輛的橫向和縱向控制，完成選定車位的泊車入位，可有效幫助駕駛員完成泊車動作。自動泊車輔助系統(tǒng)7.2自動泊車輔助系統(tǒng)組成自動泊車輔助系統(tǒng)主要由信息檢測單元、電子控制單元和執(zhí)行單元等組成,如圖7.2所示。圖7.2自動泊車輔助系統(tǒng)組成圖(1)信息檢測單元(2)電子控制單元(3)執(zhí)行單元自動泊車輔助系統(tǒng)7.3自動泊車輔助系統(tǒng)原理自動泊車輔助系統(tǒng)工作原理是通過車載傳感器掃描汽車周圍環(huán)境，通過對環(huán)境區(qū)域的分析和建模，搜索有效泊車位，當(dāng)確定目標(biāo)車位后，系統(tǒng)提示駕駛員停車并自動啟動自動泊車程序，根據(jù)所獲取的車位大小、位置信息，由程序計算泊車路徑，然后與整車的橫縱向控制相關(guān)執(zhí)行器進(jìn)行握手控制確認(rèn)，滿足握手條件后自動操縱車輛的轉(zhuǎn)向、制動、轉(zhuǎn)矩、換擋等完成自動泊車入位過程。從機(jī)理上分析，自動泊車輔助系統(tǒng)的運行過程參考長城某一量產(chǎn)車型應(yīng)用如圖7.3所示。自動泊車輔助系統(tǒng)圖7.3長城某車型自動泊車輔助系統(tǒng)應(yīng)用流程自動泊車輔助系統(tǒng)1.激活系統(tǒng)：汽車進(jìn)入停車區(qū)域后緩慢行駛，人工開啟自動泊車輔助系統(tǒng),或者根據(jù)車速自動啟動自動泊車輔助系統(tǒng)。2.車位檢測：通過車載傳感器獲取環(huán)境信息，傳感器主要采用測距傳感器(如超聲波雷達(dá))和視覺傳感器(如環(huán)視攝像頭)，對有效車位進(jìn)行檢測。3.發(fā)現(xiàn)車位：通過HMI交互系統(tǒng)提醒駕駛員檢測到可用車位，系統(tǒng)默認(rèn)或駕駛員所選定車位，確認(rèn)開始自動泊車。4.軌跡規(guī)劃及控車入位：根據(jù)所獲取的環(huán)境信息，電子控制單元對汽車和環(huán)境建模,計算出--條能使汽車安全泊入車位的路徑，通過轉(zhuǎn)角、油門和制動的協(xié)調(diào)控制，使汽車跟蹤預(yù)先規(guī)劃的泊車路徑，實現(xiàn)輕松泊車入位。5.泊車完成：泊車入位完成，控制檔位掛入P檔，完成駐車控制，系統(tǒng)自動退出。自動泊車輔助系統(tǒng)7.4全自動泊車技術(shù)全自動泊車技術(shù)在泊車過程中，不需要駕駛員控制汽車任何操作，所有泊車過程全部由電腦控制，目前處于試驗階段。1.奧迪全自動泊車技術(shù)奧迪全自動泊車技術(shù)通過智能手機(jī)上的應(yīng)用程序“一鍵自動停車”來完成。當(dāng)駕駛員將車輛開到停車場的入口附近時，駕駛員下車拿出手機(jī)，然后只是簡單地點一下屏幕，就可轉(zhuǎn)身離去，隨后車輛開始自行啟動，進(jìn)入停車場尋找停車位，如圖7.4所示。自動泊車輔助系統(tǒng)圖7.4奧迪全自動泊車自動泊車輔助系統(tǒng)2.沃爾沃全自動泊車技術(shù)沃爾沃開發(fā)的全自動泊車系統(tǒng)是與無人駕駛技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無線通信技術(shù)的進(jìn)一步結(jié)合。只需要在停車場出入口以及停車場內(nèi)部設(shè)置傳感器，用于引導(dǎo)車輛進(jìn)出停車場以及尋找車位。沃爾沃的這項技術(shù)，可以讓駕駛員不在車內(nèi)，便可實現(xiàn)車輛的自動泊車和鎖閉，并且它還能讓車輛自己從泊車位來到駕駛員的身邊。自動泊車輔助系統(tǒng)圖7.5沃爾沃全自動泊車

沃爾沃的這項技術(shù)還可以在自動泊車的過程中實時監(jiān)測車輛周圍的各種障礙物，以便隨時調(diào)整行車路線。自動泊車輔助系統(tǒng)3.寶馬遠(yuǎn)程代客泊車技術(shù)遠(yuǎn)程代客泊車技術(shù)是在360°防碰撞系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，借助其激光掃描儀獲得的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)車輛自動泊車。駕駛員只需將車輛開到停車場入口處，即可通過智能手表啟動遠(yuǎn)程代客泊車系統(tǒng)，如圖7.6所示。圖7.6寶馬遠(yuǎn)程代客泊車

在車輛進(jìn)行自動泊車的過程中，系統(tǒng)可以自動識別周圍物體，避開意外出現(xiàn)的障礙物，比如行人、其他車輛以及未完全入位的車輛。自動泊車輔助系統(tǒng)7.5自主代客泊車（AutomatedValetParking，AVP）相較于全自動泊車技術(shù)僅針對泊車入位過程進(jìn)行接管控制，自主代客泊車技術(shù)將場景更進(jìn)一步的延伸，可以給用戶帶來更多的便利性。自主代客泊車的技術(shù)發(fā)展方向上目前行業(yè)內(nèi)主要有三種方案：單車智能、強(qiáng)場控方案和車場融合方案，各大主機(jī)廠及供應(yīng)商近年來均發(fā)布了各自家的方案概念。這項技術(shù)源自與歐盟在2011年贊助的一個研發(fā)項目——ValetCharge