本文提出一套基于毫米波雷達(dá)的汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)論述了盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的基本原理、測試方法,并將該系統(tǒng)裝配在實(shí)車上進(jìn)行驗(yàn)證測試,實(shí)車測試結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)可以對左右相鄰車道10m以內(nèi)的目標(biāo)車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,當(dāng)目標(biāo)車持續(xù)靠近裝有盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的車輛時(shí),盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)給駕駛員提供預(yù)警信息,避免發(fā)生汽車碰撞,極大提升了汽車的智能駕駛輔助水平。
一種AEBS毫米波雷達(dá)性能的測試方法,并進(jìn)行測試應(yīng)用。該方法測試設(shè)備簡單,能夠降低測試成本,同時(shí)能夠測試不同廠家、不同型號的毫米波雷達(dá),對新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義。
01、汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
一般情況下,通過觀察外后視鏡,不能看到車輛周圍的全部信息,在車輛行駛過程中,如果駕駛員在變道之前看不到盲區(qū)的車輛,此時(shí)變道可能發(fā)生碰撞事故,盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)是為了降低這類風(fēng)險(xiǎn)。汽車外后視鏡盲區(qū)如圖1所示。
盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)是當(dāng)代汽車的一種高科技駕駛輔助配置,主要功能是通過雷達(dá)、攝像頭等智能傳感器,對外后視鏡盲區(qū)中的行駛車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)后方行駛車輛靠近本車時(shí),對駕駛者進(jìn)行提醒,汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)示意圖如圖2所示。
同其他傳感器相比,毫米波雷達(dá)傳感器具有體積小、質(zhì)量輕和精度高的特點(diǎn),并且不受目標(biāo)物體形狀、顏色的干擾,其波長介于厘米波和光波之間,穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng),傳輸距離遠(yuǎn),具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn),彌補(bǔ)了紅外、激光、超聲波、攝像頭等其他傳感器在車載應(yīng)用中所不具備的使用場景,在汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。
毫米波雷達(dá)向外發(fā)射電磁波,電磁波遇到障礙物被反射回來,反射回來的回波被雷達(dá)接收,經(jīng)過信號處理和運(yùn)算,得到障礙物的距離和速度等物理信息。按照毫米波雷達(dá)的工作頻率可以將其分為24GHz毫米波雷達(dá)和77GHz毫米波雷達(dá)。
綜合考慮各種智能傳感器的優(yōu)缺點(diǎn),從可靠性、準(zhǔn)確性、開發(fā)成本以及開發(fā)周期等多方面綜合考慮,最終選取77GHz毫米波雷達(dá)作為盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的感知傳感器,提出基于毫米波雷達(dá)的汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
該盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)主要由2個(gè)毫米波雷達(dá)、控制器、報(bào)警燈和相關(guān)線束等組成,如圖3所示。2個(gè)77GHz毫米波雷達(dá)安裝在車身側(cè)后方,在行駛過程中對周圍物體進(jìn)行監(jiān)測,通過電磁波的回波信號計(jì)算物體的距離信息和速度信息,在可能發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí),觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警功能,對駕駛員進(jìn)行提醒,有效提高車輛變道、轉(zhuǎn)彎的安全性。
該系統(tǒng)由原車供電,通過CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域網(wǎng)絡(luò))獲得整車相關(guān)信息,并輸出報(bào)警信息、控制信號和狀態(tài)信息給相應(yīng)模塊進(jìn)行報(bào)警提示。汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)原理如圖4所示。
該盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)中兩個(gè)雷達(dá)之間為主從關(guān)系,主雷達(dá)包含控制器,作為控制決策中心,并通過CAN總線與車輛進(jìn)行通信,并向車輛其他模塊提供相關(guān)信號,從雷達(dá)只承擔(dān)感知作用,并通過私有CAN總線將目標(biāo)信息發(fā)送給主雷達(dá)。汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)流程如圖5所示。
02、汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)測試方法
2.1車輛盲區(qū)監(jiān)測范圍
根據(jù)ISO17387—2008《智能交通系統(tǒng)-變道決策輔助系統(tǒng)-性能要求和測試程序》,車輛盲區(qū)監(jiān)測范圍如圖6所示。圖中的所有尺寸均為相對試驗(yàn)車輛而言。
注:1為試驗(yàn)車輛;2為第95百分位眼橢圓的中心,應(yīng)符合GB/T36606—2018的要求,以N1類車輛為參考;3為由線F、C、G、B圍成的區(qū)域?yàn)橹本€工況下的車輛左側(cè)盲區(qū)監(jiān)測范圍;4為由線K、C、L、B圍成的區(qū)域?yàn)橹本€工況下的車輛右側(cè)盲區(qū)監(jiān)測范圍;線A平行于試驗(yàn)車輛后緣,并位于試驗(yàn)車輛后緣后部30.0m處;線B平行于試驗(yàn)車輛后緣,并位于試驗(yàn)車輛后緣后部3.0m處;線C平行于試驗(yàn)車輛前緣,并位于第95百分位眼橢圓的中心;線D為試驗(yàn)車輛前緣的雙向延長線;線E平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身(不包括外后視鏡)左側(cè)的最外緣;線F平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身左側(cè)最外緣的左邊,與左側(cè)最外緣相距0.5m;線G平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身左側(cè)最外緣的左邊,與左側(cè)最外緣相距3.0m;線H平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身左側(cè)最外緣的左邊,與左側(cè)最外緣相距6.0m;線J平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身(不包括外后視鏡)右側(cè)的最外緣;線K平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身右側(cè)最外緣的右邊,與右側(cè)最外緣相距0.5m;線L平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身右側(cè)最外緣的右邊,與右側(cè)最外緣相距3.0m;線M平行于試驗(yàn)車輛的中心線,并位于試驗(yàn)車輛車身右側(cè)最外緣的右邊,與右側(cè)最外緣相距6.0m;線N為試驗(yàn)車輛后緣的雙向延長線;線O平行于試驗(yàn)車輛后緣,并位于試驗(yàn)車輛后緣后部10.0m處。
2.2車輛盲區(qū)監(jiān)測試驗(yàn)方法試驗(yàn)車輛以(50±2)km/h勻速直線行駛,目標(biāo)車輛以高于試驗(yàn)車輛的速度勻速行駛并超越目標(biāo)車輛,如圖7所示。
起初,目標(biāo)車輛按照表1規(guī)定場景的車速,在試驗(yàn)車輛的后邊行駛。當(dāng)目標(biāo)車輛的前緣超越圖6所示的A線時(shí),試驗(yàn)開始;
當(dāng)目標(biāo)車輛的前緣超越圖6所示的C線3m時(shí),試驗(yàn)結(jié)束。測試完成后應(yīng)在試驗(yàn)車輛另一側(cè)重復(fù)進(jìn)行該試驗(yàn)。
以場景1為例,試驗(yàn)車輛速度為50km/h,目標(biāo)車輛速度為60km/h,目標(biāo)車輛緩慢超越試驗(yàn)車輛。
圖8中1為試驗(yàn)車輛,2為目標(biāo)車輛。通過監(jiān)控分別記錄左、右側(cè)預(yù)警燈,將建立預(yù)警時(shí)與解除預(yù)警時(shí)目標(biāo)車輛與試驗(yàn)車輛之間的距離記錄在測試結(jié)果中。
在試驗(yàn)車輛的相鄰車道分3個(gè)區(qū),如圖9所示,當(dāng)目標(biāo)車輛行駛至Ⅲ號區(qū)域內(nèi)的任意位置時(shí),如果預(yù)警燈亮起(即建立預(yù)警),則視為合格;
當(dāng)目標(biāo)車輛行駛至Ⅱ號區(qū)域內(nèi)時(shí),如果預(yù)警燈常亮(即穩(wěn)定預(yù)警),則視為合格;當(dāng)目標(biāo)車輛行駛至I號區(qū)域內(nèi)的任意位置時(shí),如果預(yù)警燈熄滅(即解除預(yù)警),則視為合格;Ⅱ號區(qū)域?yàn)槠嚸^(qū)監(jiān)測范圍。
03、實(shí)車測試效果驗(yàn)證
將盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)安裝在實(shí)車上,如圖10所示,兩個(gè)毫米波雷達(dá)分別安裝在汽車尾部的兩側(cè),系統(tǒng)報(bào)警燈安裝在左、右外后視鏡上,將以上各部分通過線束連接好,并按照上述測試方法進(jìn)行實(shí)車路試。
路試結(jié)果表明,當(dāng)試驗(yàn)車后方相鄰車道10m以內(nèi)出現(xiàn)目標(biāo)車時(shí),盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對駕駛員進(jìn)行預(yù)警。
在試驗(yàn)車向前正常行駛過程中,當(dāng)有目標(biāo)車從試驗(yàn)車后方進(jìn)入圖6中的盲區(qū)監(jiān)測區(qū)域時(shí),系統(tǒng)將觸發(fā)一級報(bào)警(報(bào)警燈常亮提示),若此時(shí)打轉(zhuǎn)向燈,立刻升級成二級報(bào)警(報(bào)警燈閃爍提示),當(dāng)目標(biāo)車駛出圖6中的盲區(qū)監(jiān)測區(qū)域時(shí),系統(tǒng)立刻解除報(bào)警。
總結(jié)本文研究了基于毫米波雷達(dá)的汽車盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的組成,并對盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)車測試,其預(yù)警功能基本滿足設(shè)計(jì)要求,有效降低了碰撞發(fā)生的概率,對于提高汽車的駕駛輔助水平以及產(chǎn)品競爭力有重要意義。
毫米波雷達(dá)發(fā)射的是電磁波,電磁波在穿過不同介電常數(shù)的物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生一定的折射與反射,這就對汽車后保險(xiǎn)杠的材質(zhì)與形狀有一定的要求。后續(xù)將對覆蓋毫米波雷達(dá)的塑料件進(jìn)行研究,在滿足汽車外造型的同時(shí),努力提升盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的性能水平。
責(zé)任編輯人:CC
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