駕駛員如何來(lái)提高安全性能,一起來(lái)看ADAS功能

高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）是指利用傳感器收集車輛周圍數(shù)據(jù)， 進(jìn)行物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤等， 能夠讓駕駛者在最快時(shí)間察覺(jué)潛在危險(xiǎn)， 提高安全性的主動(dòng)安全技術(shù)。目前的車輛都帶有駕駛輔助系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用的倒車?yán)走_(dá)，比較高端的遠(yuǎn)程召喚，都屬于輔助駕駛。

隨著全國(guó)汽車保有量的持續(xù)攀升，道路交通事故率居高不下，對(duì)于駕駛員差異化習(xí)慣所導(dǎo)致的交通事故而言，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）則顯得尤為重要。

按技術(shù)進(jìn)行分類，ADAS可分為輔助預(yù)警類和控制輔助類兩大部分。

輔助預(yù)警類的包括有：車道偏離警示系統(tǒng)（LDW）、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)（FCW）、盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BSD）、交通標(biāo)志識(shí)別（TSR）、駕駛員疲勞預(yù)警（DDW）、變道輔助系統(tǒng)（LCA）、夜視系統(tǒng)（NV）、泊車輔助系統(tǒng)（PA）、360°全景影像系統(tǒng)。

控制輔助類的包括有：自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、車道保持系統(tǒng)（LKA）、智能車速控制（ISA）、自動(dòng)泊車系統(tǒng)（APS）、交通擁堵輔助系統(tǒng)、增強(qiáng)型人行檢測(cè)系統(tǒng)、預(yù)碰撞系統(tǒng)（PCS）、交叉路口自動(dòng)剎車系統(tǒng)。

本文由百度Apollo智能汽車事業(yè)部 自動(dòng)駕駛工程師——陳光撰寫，對(duì)汽車高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS盤點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)講解，希望這篇文章給感興趣的開(kāi)發(fā)者帶來(lái)更多幫助。

隨著越來(lái)越多新勢(shì)力造車勢(shì)力的崛起、以及BAT等互聯(lián)網(wǎng)公司對(duì)汽車行業(yè)的滲透，使得傳統(tǒng)車企也不得不加入了汽車智能化的大潮中。越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到了汽車上，使得汽車不僅越來(lái)越智能，也越來(lái)越安全。ADAS作為汽車智能化的典型功能，越來(lái)越受到業(yè)界的重視。

ADAS（Advanced Driver-Assistance Systems）字面翻譯過(guò)來(lái)是“先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)”，實(shí)際上它是一種“輔助駕駛員更便捷更安全使用汽車”的系統(tǒng)。

ADAS的研發(fā)歷史可以追溯到上個(gè)世紀(jì)50年代，工程師開(kāi)始嘗試將雷達(dá)布置在汽車上，用以實(shí)現(xiàn)周圍環(huán)境的檢測(cè)功能。據(jù)維基百科中對(duì)ADAS系統(tǒng)的描述，第一臺(tái)具有ADAS功能的量產(chǎn)車是在1997年由豐田推出的Celsior，該車具備自適應(yīng)巡航功能。

隨后越來(lái)越多的傳感器被安裝在車上，ADAS功能也越來(lái)越豐富。

能被稱作ADAS的功能有很多，無(wú)論是常見(jiàn)的自適應(yīng)巡航，還是更高端的車道保持輔助，甚至L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛功能，都是依賴以下三種傳感器實(shí)現(xiàn)的，它們分別是毫米波雷達(dá)、視覺(jué)傳感器和超聲波雷達(dá)，如下圖所示。

▲毫米波雷達(dá)、攝像機(jī)、超聲波雷達(dá)實(shí)物圖

說(shuō)到雷達(dá)，首先浮現(xiàn)在腦海中的，肯定是下面這兩個(gè)場(chǎng)景。場(chǎng)景中的雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射電磁波進(jìn)行物體監(jiān)測(cè)的。

▲場(chǎng)景中的雷達(dá)

電磁波雷達(dá)被發(fā)明后，成本極高，僅用于軍事、航空等高端領(lǐng)域，同時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景也決定了它的尺寸巨大。隨著技術(shù)越來(lái)越成熟及電磁波雷達(dá)商業(yè)化的潛力，車載的電磁波雷達(dá)也越來(lái)越常見(jiàn)，甚至很多平價(jià)車型也標(biāo)配了電磁波雷達(dá)。

應(yīng)用于汽車的電磁波雷達(dá)一般是指毫米波雷達(dá)。顧名思義，毫米波雷達(dá)發(fā)出電磁波的波長(zhǎng)在毫米量級(jí)。最常見(jiàn)的毫米波雷達(dá)的頻率是介于77Ghz~79Ghz的長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)。

長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)一般安裝在汽車的前、后保險(xiǎn)杠中，能夠幫助車輛實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、前方碰撞預(yù)警和自動(dòng)緊急剎車功能。

長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)一般安裝在汽車的前、后保險(xiǎn)杠中。如下圖所示，被標(biāo)注為綠色框的Long-range radar。長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)的ADAS功能很多，最常見(jiàn)的有自適應(yīng)巡航、自動(dòng)緊急剎車。

▲長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)的安裝

自適應(yīng)巡航（Adaptive Cruise Control，簡(jiǎn)稱ACC）技術(shù)出現(xiàn)在量產(chǎn)車上可以追溯到1999年，奔馳、捷豹、日產(chǎn)在其豪華車型上配備了ACC功能。

ACC的原理并不復(fù)雜。首先設(shè)置一個(gè)跟車距離，隨后通過(guò)長(zhǎng)距離毫米波雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前方的汽車，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的控制，使前車與自車始終保持在設(shè)定的距離。這樣駕駛員就可以解放雙腳，控制好方向盤即可。

自適應(yīng)巡航，了解一下？

▲自適應(yīng)巡航功能

前方碰撞預(yù)警（Front Collision Warning，簡(jiǎn)稱FCW）是在自車行駛過(guò)程中對(duì)有可能出現(xiàn)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，以提醒駕駛員減速。當(dāng)然FCW還有一個(gè)升級(jí)版，叫自動(dòng)緊急剎車（Autonomous Emergency Braking，簡(jiǎn)稱AEB），AEB除了能實(shí)現(xiàn)FCW的預(yù)警功能外，還能在預(yù)警后對(duì)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，緊急介入減速車輛，降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

理論上毫米波雷達(dá)和攝像機(jī)均能實(shí)現(xiàn)FCW功能，不過(guò)業(yè)界更多地使用毫米波雷達(dá)。因?yàn)樽詣?dòng)緊急剎車功能，需要前方障礙物的準(zhǔn)確距離，這樣才能根據(jù)汽車動(dòng)力學(xué)模型準(zhǔn)確計(jì)算出碰撞時(shí)間，進(jìn)而判斷是否需要預(yù)警，而攝像頭在距離測(cè)量的精度方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如毫米波雷達(dá)的。

前方碰撞預(yù)警，了解一下？

▲前方碰撞預(yù)警

中距離毫米波雷達(dá)一般安裝在汽車的四個(gè)角上。如下圖所示，被標(biāo)注為橙色框的Corner radar和Rear radar。中距離毫米波雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)最常見(jiàn)的ADAS功能的盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

▲中距離毫米波雷達(dá)的安裝

盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Blind Spot Monitor）是用于監(jiān)測(cè)自車后側(cè)方盲區(qū)內(nèi)其他汽車的系統(tǒng)，用以提醒駕駛員后側(cè)方存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，請(qǐng)勿變道。該功能的實(shí)現(xiàn)依賴于后側(cè)向毫米波雷達(dá)對(duì)障礙物的檢測(cè)能力，并以此為根據(jù)對(duì)駕駛員進(jìn)行預(yù)警。

盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，了解一下？

▲盲點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)然，側(cè)向毫米波雷達(dá)除了能在開(kāi)車時(shí)進(jìn)行盲區(qū)的監(jiān)測(cè)外，還能夠在停車時(shí)，監(jiān)測(cè)后方來(lái)車，實(shí)現(xiàn)開(kāi)門報(bào)警的功能，如下圖所示。

▲側(cè)向毫米波雷達(dá)的開(kāi)門報(bào)警功能

得益于5年前AI技術(shù)的大爆發(fā)，使得使用圖像做識(shí)別的門檻突然降低，攝像機(jī)也成了ADAS領(lǐng)域的標(biāo)配，基于攝像機(jī)的駕駛員監(jiān)測(cè)、車道偏離預(yù)警、交通標(biāo)志識(shí)別等功能被廣泛應(yīng)用在量產(chǎn)車型中。

駕駛員監(jiān)測(cè)（Driver Monitoring System，簡(jiǎn)稱DMS）最早出現(xiàn)在量產(chǎn)車上是在2006年的雷克薩斯GS 450h上，隨著技術(shù)慢慢成熟越來(lái)越多的豪華車上配備了該系統(tǒng)。

目前最成熟的當(dāng)屬凱迪拉克CT6上的DMS了，它通過(guò)監(jiān)測(cè)駕駛員的面部，獲取駕駛員的注意力信息，配合高速公路自動(dòng)駕駛系統(tǒng)使用，當(dāng)駕駛員注意力不在道路上時(shí)，則預(yù)警。如下圖所示，攝像頭的安裝位置在儀表盤前方。

車道偏離預(yù)警（Lane Departure Warning，簡(jiǎn)稱LDW）是業(yè)界耳熟能詳?shù)墓δ?。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)車道線和汽車的相對(duì)關(guān)系是安全輔助駕駛最基本的需求之一。

LDW僅提供預(yù)警功能，汽車回到車道內(nèi)行駛需要駕駛員手動(dòng)控制方向盤。在預(yù)警的基礎(chǔ)上，LDW可以升級(jí)到更高級(jí)的車道保持輔助系統(tǒng)（Lane Keep Assist，簡(jiǎn)稱LKA），在駕駛員未對(duì)警告信息做處理的情況下，汽車自動(dòng)回正方向盤，保持車輛在本車道內(nèi)行駛。如果真要換道怎么辦？那就請(qǐng)先打開(kāi)轉(zhuǎn)向燈。

超聲波雷達(dá)基本以作為標(biāo)配存在于量產(chǎn)車上，駕駛員一般成之為倒車?yán)走_(dá)。車載的超聲波雷達(dá)一般安裝在汽車的保險(xiǎn)杠上方，隱藏在保險(xiǎn)杠的某個(gè)位置。在車上外觀如下圖黃色箭頭處的圓點(diǎn)所示。

▲超聲波雷達(dá)的安裝

下圖中深紅色區(qū)域所示，即為超聲波雷達(dá)能夠探測(cè)的范圍。超聲波雷達(dá)一般用于低速的ADAS場(chǎng)景，比如遠(yuǎn)程喚車和自動(dòng)泊車。

▲超聲波雷達(dá)的探測(cè)范圍

遠(yuǎn)程召喚（Remote Summon）是近幾年被特斯拉帶火的一個(gè)功能。當(dāng)汽車停在一個(gè)比較狹窄的空間時(shí)，不便進(jìn)入車內(nèi)時(shí)，使用該功能能較方便地將汽車移出車位。汽車收到召喚指令后，會(huì)通過(guò)車身周圍的超聲波雷達(dá)，感知周圍的障礙物位置，進(jìn)而選擇一條最優(yōu)的出庫(kù)路徑。

特斯拉能夠使用車鑰匙對(duì)汽車發(fā)送喚車指令，汽車收到指令后會(huì)根據(jù)周圍環(huán)境進(jìn)行先前或向后的移動(dòng)。隨著汽車越來(lái)越智能化，現(xiàn)在也有部分汽車能夠用手機(jī)直接進(jìn)行遠(yuǎn)程召喚。

自動(dòng)泊車（Automatic Parking Asistance，簡(jiǎn)稱APA）是很多新手司機(jī)最愛(ài)的ADAS功能之一。汽車緩緩駛過(guò)庫(kù)位時(shí)，汽車側(cè)方的超聲波雷達(dá)可以探測(cè)到側(cè)方是否存在一個(gè)空閑的空間，使得汽車能夠泊入其中，如下圖所示：

▲自動(dòng)泊車原理

汽車緩緩駛過(guò)庫(kù)位時(shí)，汽車右前方的APA傳感器返回的探測(cè)距離與時(shí)間的關(guān)系大致如下圖：

▲探測(cè)距離與時(shí)間的關(guān)系

將 t1 時(shí)刻到 t2 時(shí)刻的車速做積分即可得到庫(kù)位的近似長(zhǎng)度，如果近似認(rèn)為汽車為勻速行駛，直接用車速乘以(t2-t1)即可。當(dāng)檢測(cè)的長(zhǎng)度超過(guò)車輛泊入所需的最短長(zhǎng)度時(shí)則認(rèn)為當(dāng)前空間有車位。

同樣后側(cè)向的APA也會(huì)生成類似信號(hào)曲線，用以做庫(kù)位的二次驗(yàn)證。

有了庫(kù)位檢測(cè)功能，進(jìn)而開(kāi)發(fā)自主泊車功能就不是難事了。

以上就是目前主流汽車ADAS功能的技術(shù)盤點(diǎn)。發(fā)揮你的想象力，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，車載的毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和視覺(jué)傳感器除了在ADAS領(lǐng)域各司其職，還構(gòu)成自動(dòng)駕駛功能的三頭六臂，配合越來(lái)越多汽車所具備的OTA功能，汽車將會(huì)像手機(jī)一樣，擁有一個(gè)越來(lái)越聰明的大腦。

OTA和豐富的車載傳感器為汽車自動(dòng)駕駛提供了可發(fā)揮的空間，也許在不久的將來(lái)，你的汽車將能擁有Level 2的自動(dòng)駕駛能力。