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通过高级驾驶员辅助系统提高汽车安全性能

发布时间:2020-07-21 18:25:36 阅读: 来源:编织机厂家

汽车已成为现代社会不可缺少的一部分,为全球货物及人员运输提供了一种低成本的交通方式。不幸的是,每天都会因车辆驾驶而出现大量的事故与伤亡事件。据世界卫生组织统计,1998年全球交通事故死亡人数高达120万;1990年交通事故是全球导致人类死亡的第九大原因,预计到2020年它将进一步上升为第三大致死原因。 鉴于上述原因,汽车原始设备制造商(OEM)及其供应商合作伙伴,以及全球政府机构一直在努力开发并推广主动安全与高级驾驶员辅助系统(ADAS),其设计旨在降低事故发生率并减少碰撞的严重程度。汽车产业界分析师认为,到2010年,ADAS将成为顶级新技术,其不仅可以帮助驾驶员提前意识到潜在的危险,而且还可通过车道偏离警告系统(LDWS)、睡意检测及夜视系统等技术潜在地延长驾驶员的反应时间。 随着消费者对ADAS的深入了解,得知其能够提供更高的安全性,预计他们将更容易接受该技术,从而推动市场对这一需求的增长。ADAS已应用于豪华轿车,随着技术的成熟,其将逐渐进入大众市场,应用到普通车辆中,同时产量的提高将大幅降低产品成本。就汽车OEM厂商而言,鉴于目前被动安全系统快速成为汽车的标准技术,主动安全与ADAS技术还将有助于实现与众不同的特色化产品。 ADAS概览 ADAS的设计方案并不是要控制车辆,而是向驾驶员提供车辆周围环境及车辆运行状况等相关信息,提醒驾驶员注意潜在危险,从而提高行车安全性。 ADAS应用采用多种传感器来收集有关车辆及车辆周围环境的物理数据。收集相关数据后,ADAS系统将采用目标检测、识别与跟踪等处理技术来评估危险性。我们不妨举两个应用实例来说明,一是车道偏离警告系统(检测到车道无意偏离,立即提醒驾驶员),二是交通标志识别。启用车道偏离警告系统时,系统会根据车辆位置检测并跟踪车道情况,在车辆越线进入相邻车道时通知驾驶员。就交通标志识别而言,系统能识别交通标志并告诉驾驶员当前最高限速,或通知驾驶员目前行驶的具体区段。 不同系统通常要求采用不同类型的传感器来收集环境信息。我们不妨举几个实例,如车道偏离警告系统采用CMOS摄像头传感器,夜视系统采用红外传感器,自适应巡航控制系统(ACC)通常采用雷达技术,而停车辅助系统则采用超声波技术。尽管不同应用的技术细节各有差异,但技术处理过程通常都包括数据采集、预处理及后处理等三个阶段。预处理阶段执行全图像处理功能,数据工作强度较大,结构也较为常规化,具体包括图像的变换、稳定性、特征信号增强、噪声降低、颜色转换、运动分析等。后处理阶段则进行特征跟踪、场景解释、系统控制及决策制定等工作(见图1)。用于收集环境信息的传感器,不管其类型如何,均可获得生成基本图像的数据集。 图1:主动安全系统的整个处理过程

识别、跟踪并评估驾驶相关的对象是一项复杂的工作。驾驶风格与条件会影响传感器收集的原始数据的质量,并会使识别和跟踪对象所需的重要细节变模糊。在不同的天气条件(如较强的阳光、下雨、起雾及下雪等)下,驾驶员驾驶车辆这一过程的动态化程度极高,而且操作具不可预见性。当面对更为复杂的情况,必须对所有数据进行实时处理,且处理时延不得超过30ms。警告延迟半秒钟,就很可能导致事故发生,而不能让驾驶员及时对警告做出反应。 从数据采集到采取行动的每一步都要求强大的信号处理能力,因此,及时、准确地执行主动安全与ADAS系统必须要求高性能产品提供支持。专为汽车安全应用设计并优化的数字信号处理器(DSP),如德州仪器(TI)推出的TMS320DM643x达芬奇处理器就能提供所需的性能,从而使OEM厂商能够向市场推出主动安全与ADAS技术。 动态灵活性 除了高性能之外,ADAS应用还要求灵活的架构来满足多种功能要求。例如,各国的交通标志从语言、文字字体、形状到颜色等各不相同。我们必须提供足够的灵活性,这样才能在不同的产品线间尽可能地重复使用该技术,并根据新兴市场的要求以正常速度低成本地推进技术创新。软件创新是效率最高的方式。达芬奇处理器采用软件可编程的架构,因此能为开发人员提供足够的灵活性,以便支持不断变化的算法。 我们不妨设想一下在不考虑驾驶条件(如较强的阳光等)这一因素情况下的预处理算法。有些汽车供应商采用一种算法,有些则在白天采用一种算法,在夜间驾驶又采用另一种算法。实际上,针对多种不同的驾驶条件,我们将需要各种不同的预处理与后处理算法。系统还必须具备快速适应能力,比方说车辆进入遂道时,就会瞬间从白天驾驶模式切换到夜间驾驶模式。 请注意,车辆的不同传感器应执行不同的功能(见图2)。如侧向传感器进行盲点检测;前向传感器负责车辆、车道、交通标志及行人识别工作;车内传感器则检测车内是否有人,驾驶员是否出现睡意及想做些什么等。 图2:车辆安装的多种传感器执行各种具体任务

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