汽車電子熱門應(yīng)用技術(shù)解讀

　　此外，其他值得關(guān)注的諸如遙控車門開關(guān)(RKE)、ESP、FlexRay網(wǎng)絡(luò)控制等應(yīng)用亦值得關(guān)注。

　　越來越多的高新電子技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用到汽車領(lǐng)域，其中視覺技術(shù)在車輛上的應(yīng)用就是近兩年的熱門課題。在2006年北京國際汽車展上，國外廠商展示了他們已經(jīng)裝車使用的產(chǎn)品，如奔馳S系列轎車標(biāo)配的近紅外夜視系統(tǒng),寶馬公司配備的遠(yuǎn)紅外夜視系統(tǒng)等；國內(nèi)汽車制造廠也展示了采用視覺技術(shù)的產(chǎn)品，如長春一汽的HQ3紅旗轎車，配備了近紅外夜視系統(tǒng)，并采用風(fēng)擋玻璃投影顯示；上海大眾的中國概念車——“哪吒”，也使用了視覺技術(shù)系統(tǒng)。

　　視覺技術(shù)在汽車上已成為智能感知車況最重要的技術(shù)手段之一，它可以全方位、全天候、全時段地監(jiān)視、分析和記錄車內(nèi)外的情況，為告警系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)提供最直觀的狀態(tài)信息；也為車輛和乘員的安全保護提供了事前告之、過程記錄和事后重現(xiàn)的技術(shù)手段。特別是在復(fù)雜的道路環(huán)境下，通過全面的視覺技術(shù)可以使駕駛員的觀察得以延伸和擴大，真正做到“眼觀六路”，掌控全局。

　　視覺技術(shù):汽車應(yīng)用新寵

　　■北京錦恒佳暉汽車電子系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理 朱江濱

　　六大方面應(yīng)用

　　視覺系統(tǒng)按功能可分成以下幾個方面的應(yīng)用：

　　一是前方監(jiān)測。包括道路識別監(jiān)測：通過前視攝像機獲取道路信息：標(biāo)志線、車道線、直行和轉(zhuǎn)彎標(biāo)志等，并判斷車輛是否處在正確的車道軌跡上；如果發(fā)現(xiàn)偏離，即發(fā)出警告，系統(tǒng)控制車輛自動恢復(fù)到正確的軌跡上。

　　障礙物識別：通過前視攝像機，識別前方道路上的機動車輛、非機動車輛、行人等，并對其進行測距、測速，通過計算分析，判斷是否有碰撞或其他危險情況，根據(jù)不同情況，可采取提醒、告警和輔助控制、強行控制等措施，確保車輛和乘員的安全。

　　紅外夜視圖像：采用紅外成像技術(shù)，對車輛燈光照射的可見光范圍之外或?qū)γ孳囕v前大燈強光照射時陰暗區(qū)域障礙物的探測和識別。采用紅外成像技術(shù)，可幫助駕駛員“看清”盲區(qū)的情況，并用上述障礙物識別技術(shù)來保證車輛夜間行駛的安全。

　　目前國內(nèi)外研發(fā)中的夜視系統(tǒng)有三種：基于遠(yuǎn)紅外(FIR)的夜視系統(tǒng)、基于近紅外(NIR)的夜視系統(tǒng)以及基于多傳感器融合(雷達、FIR和NIR融合)的夜視系統(tǒng)。汽車上目前采用較多的是近紅外(NIR)夜視系統(tǒng)。

　　前方路口、道路交通紅綠燈、標(biāo)志牌、告警牌等的識別：通過前視攝像機，識別各種道路的交通標(biāo)志，提示給駕駛員，起到輔助觀察和引導(dǎo)的作用。

　　二是車身兩側(cè)監(jiān)測。包括車身兩側(cè)及左右反光鏡死角監(jiān)測：行駛過程時，用來彌補傳統(tǒng)光學(xué)后視鏡的死角問題，進行全方位的監(jiān)視；停車時，可輔助觀察車位等，還可用于車輛的盜搶防范；輔助車輛換道：監(jiān)測車身兩側(cè)的道路標(biāo)線和車輛、行人等障礙物，為行駛過程中的車道變換提供輔助觀察和預(yù)警。

　　三是車內(nèi)監(jiān)測。包括智能安全氣囊乘員位置識別：用兩個或三個攝像鏡頭監(jiān)視車內(nèi)情況，區(qū)分乘員高矮胖瘦及坐姿、位置等，確定頭部位置距方向盤、儀表板的距離，提供給智能氣囊控制器，在發(fā)生碰撞事故時合理地起爆安全氣囊，對乘員進行有效保護。

　　駕駛員疲勞、瞌睡的識別：用車內(nèi)的攝像頭監(jiān)視駕駛者的面部，通過統(tǒng)計眨眼和點頭的頻率及間隔等特征，判斷其是否進入疲勞或瞌睡狀態(tài)，并及時發(fā)出聲光電和振動警告。

　　此外還可實現(xiàn)駕車者身份的識別和車內(nèi)安全監(jiān)控等作用。

　　四是車后監(jiān)測。包括倒車后視圖像及自動泊車：用兩個鏡頭對車輛后方進行監(jiān)視，倒車時，對車輛周邊及后方的障礙物進行分析、測距，計算車輛的轉(zhuǎn)向和倒車距離，輔助駕駛員進行泊位，也可進行自動泊位。

　　車輛后方接近監(jiān)測：用后視鏡頭監(jiān)視車輛后方的道路和車輛情況，用前面所述的視覺技術(shù)對后方車輛進行分析判斷，如果有追尾的危險，進行雙向告警，一面提示駕駛員注意后方，一面閃爍剎車燈，對后方車輛告警。

　　五是地形圖像匹配。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與道路、地標(biāo)特征匹配組合導(dǎo)航。GPS在市區(qū)高樓群中容易丟失衛(wèi)星信號，過去的辦法是用慣性導(dǎo)航的辦法進行補償?，F(xiàn)在可以利用高大建筑的形狀特征做地標(biāo)及對交通標(biāo)識牌的識別，作為丟失衛(wèi)星信號的補償和回程道路引導(dǎo)。這需要將圖像信息與地理信息對應(yīng)起來，對硬件的處理速度和數(shù)據(jù)的存儲量都有很高的要求。

　　六是事件記錄回放。全方位的車輛視覺系統(tǒng)，可記錄事件發(fā)生前后設(shè)定時間內(nèi)的圖像信息，為事后分析和法律鑒定提供可靠依據(jù)。還可實時將圖像發(fā)回總部或指揮基地，確保車輛和乘員始終在受監(jiān)控的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)情況，可及時采取措施。

　　在以上提到的各方面應(yīng)用中，可以看出，無論是車輛的主動安全還是被動安全，車輛的前后左右、里里外外，視覺技術(shù)都大有可為。

　　推廣條件成熟

　　視覺系統(tǒng)基本上是由以下幾個部分組成的：圖像信息的獲取、圖像信息的傳輸、圖像信息的處理、處理后的圖像和警告信息的顯示、自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行命令和執(zhí)行動作，以及圖像信息的存儲和管理等。

　　從硬件上講，主要包括四個部分：1.滿足車載環(huán)境條件和使用性能的攝像機(圖像傳感器)；2.對圖像信息進行處理和目標(biāo)識別的硬件平臺；3.處理后的圖像顯示和警告系統(tǒng)；4.圖像信息的存儲。

　　從軟件技術(shù)看，有以下幾個方面：1.圖像的預(yù)處理：反差，灰度和伽瑪曲線等，使圖像達到最好的效果；2.圖像的特征識別和數(shù)據(jù)處理，從得到的圖像中識別出與行車安全有關(guān)的目標(biāo)信息，計算出相關(guān)的參數(shù)并進行判斷；3.在原圖像上疊加提示或告警信息的生成與顯示；4.圖像數(shù)據(jù)的存儲和管理。

　　從技術(shù)上講，視覺技術(shù)在軍事和航空航天領(lǐng)域以及電子工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展很多年，在保安監(jiān)控領(lǐng)域也已廣泛使用。圖形識別技術(shù)近些年也發(fā)展迅速，特別是隨著IT行業(yè)的多媒體技術(shù)的發(fā)展，圖像處理已在各個領(lǐng)域里得到應(yīng)用，專用芯片和圖像傳感器都已成熟，專門為車載使用的芯片和處理器也已推出，軟件也日趨完善。所需的軟硬件成本已大大降低，具備了在民用汽車上使用的條件。

　　可以預(yù)計，一種以視覺技術(shù)為主要感知手段，配合其他傳感器技術(shù)，能夠自動行駛的智能汽車將會在未來的幾年出現(xiàn)在我們的面前。

　　ITS:關(guān)注先進公交及安全技術(shù)

　　■清華大學(xué)汽車電子研究所副所長 楊殿閣

　　2006年年底，科技部發(fā)布了“十一五”現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域的研究課題，共計52項。清華大學(xué)、同濟大學(xué)、北京交通大學(xué)等高等院校與交通部、公安部的相關(guān)研究所是這批科研課題的研究主力。

　　先進公交技術(shù)受重視

　　從今年的智能交通領(lǐng)域的立項課題進行匯總，可以看到，在今后幾年中，智能交通系統(tǒng)中的先進公交技術(shù)以及與行駛相關(guān)的安全技術(shù)將成為新的研究熱點。如同濟大學(xué)和北京交通大學(xué)等就承擔(dān)了“基于需求特征的多種交通方式組合運能優(yōu)化技術(shù)”、“大城市快捷公交客運交通系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)”、“大城市快捷客運交通系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的研究”等三項與公交相關(guān)的課題。而清華大學(xué)承擔(dān)的“智能環(huán)境友好型車輛新概念系統(tǒng)技術(shù)”、“駕駛?cè)税踩珷顟B(tài)監(jiān)測及預(yù)警技術(shù)”；武漢理工大學(xué)承擔(dān)的“霧天駕駛員視覺增強系統(tǒng)”；中國天津技術(shù)中心承擔(dān)的“車輛道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)”四項課題均與行駛安全相關(guān)。

　　隨著汽車擁有量的迅速增加，我國各大城市交通日益惡化，而且有進一步發(fā)展和惡化的趨勢，發(fā)展和建設(shè)快速公交已成為共識。近年來，眾多的先進公交的系統(tǒng)技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)紛紛投入應(yīng)用。我國公交系統(tǒng)也開始進入快速發(fā)展階段，北京2006年也開始在南中軸路嘗試BRT(快速公交)，并計劃在奧運期間進一步發(fā)展。

　　隨著公交問題的日益重要，圍繞公交系統(tǒng)的一些新技術(shù)的研究將成為我們近一階段的一個研究重點。先進的大容量公交運輸工具、多種公交運輸形式的資源最優(yōu)化配置、智能化的公交動態(tài)調(diào)度管理、先進的公交車載設(shè)備及技術(shù)、清潔能源公交車輛等，這都將成為未來五年國內(nèi)的重點研究內(nèi)容。

　　安全技術(shù)成研究重點

　　智能交通系統(tǒng)中的安全技術(shù)則是今后五年中ITS領(lǐng)域中的另外一個研究重點，本領(lǐng)域的研究將集中在以下幾個領(lǐng)域：

　　一是與駕駛員相關(guān)的安全輔助技術(shù)：駕駛員安全狀態(tài)檢測及報警、駕駛員夜間及不良環(huán)境中的視覺增強、更為先進的人機交互系統(tǒng)、事故前的駕駛員及乘員保護等。

　　二是與車相關(guān)的技術(shù)：車輛自動避撞技術(shù)(橫向及側(cè)向)、車間通信、危險報警、駕駛安全輔助系統(tǒng)、智能車輛等。

　　三是車路系統(tǒng)技術(shù)：基于車路通信的路口防撞預(yù)警、道路狀況監(jiān)控、道路信息系統(tǒng)提供、智能公路等。

　　應(yīng)該說，未來的車將是一種智能車輛，而未來的道路將是一種智能道路，而人與車之間的交互也會越來越智能化。未來的交通系統(tǒng)將使人的駕車過程更加安全、更加簡單、更加舒適。而交通系統(tǒng)的效率也會因為車、路的智能化而不斷得到提高。

　　導(dǎo)航應(yīng)用將提速

　　在“十一五”期間，以上技術(shù)將會成為研發(fā)重點的同時，我國在“九五”、“十五”期間大力投入研究的一些內(nèi)容將在“十一五”期間得到普及應(yīng)用，將在社會上發(fā)揮重大的作用。

　　“十一五”期間，預(yù)計最具社會效應(yīng)的ITS成果就是智能導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用。在過去幾年中，以高德公司、四維圖新公司為代表的中國導(dǎo)航電子地圖廠商做出了不凡的努力，得到苛刻的國際一流廠商的認(rèn)同，這代表著中國導(dǎo)航電子地圖正步入成熟期。在電子地圖成熟后，預(yù)計中國的導(dǎo)航系統(tǒng)市場將進入一個爆發(fā)的時代。

　　在今后的五年中，電子收費系統(tǒng)的逐步推廣應(yīng)用也將是一個亮點。電子收費是解決高速公路收費擁堵的一個最佳方案，目前在日本已經(jīng)得到了很大程度的普及。我國歷經(jīng)“九五”、“十五”兩個階段的研究，該技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，正在進入推廣應(yīng)用階段。此外，電子收費技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)了黎明。

　　今后幾年里，在北京和上海等大型城市中，交通信息的發(fā)布也將逐步得到應(yīng)用。北京目前交通信息采集傳感器的鋪設(shè)以及加工技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，據(jù)悉將在2008年以RDS的方式對社會進行開放，這也將是我國ITS發(fā)展的一個重要標(biāo)志。

　　除以上技術(shù)外，更為先進的交通管理技術(shù)、商用車輛的運營調(diào)度系統(tǒng)等技術(shù)預(yù)計在“十一五”期間也會得到推廣應(yīng)用。