智能驾驶辅助系统在自主品牌汽车中的可行性研究

邓军，夏林平

（昌辉汽车电气系统 （安徽）有限公司，安徽芜湖 241007）

0 引言

随着社会的进步，汽车数量急剧增加和道路交通状况日益复杂，由车辆碰撞造成的交通事故给人们生命和财产安全造成巨大的威胁。特别在夜晚行驶时，容易发生意外碰撞的一些对象，比如路边更换轮胎的司机、高速路上出现的动物等等，所有这些单凭肉眼在近距离下是很难发现的。根据英国交通部门统计研究表明，超过40%的汽车事故是由于驾驶员看不清楚前面的障碍物或车道偏离原因引起的。随着电子技术在汽车上的应用，汽车正朝着智能化的方向发展，汽车安全性受到人们越来越多的关注，高科技在汽车中的应用层出不穷，汽车自动防碰撞系统、夜视系统可以安全有效地预防汽车碰撞，车道偏离报警 （LDW）系统可以对司机疲劳驾驶或注意力不集中致使车道偏离起到预防警告作用［1］。

1 汽车在安全方面的创新发展

汽车工业是在不断改革中发展的，从第一台汽车诞生到未来汽车的设计，国外汽车公司比如奔驰公司作为先锋者在其中发挥了决定性的作用。在新技术开发中，特别是主动及被动驾驶安全性等方面，他们一直走在世界汽车工业前列，他们开发的安全技术在市场上具有不小的影响力 （如图1所示）:奔驰公司是将汽车安全技术市场化最多的公司之一。目前中国汽车市场不仅空间很大，而且人们对汽车安全性能要求越来越高，因此我们有必要对中国自主品牌的汽车增加雷达和红外线技术的智能驾驶辅助系统，比如车道偏离系统、汽车自动防撞系统、夜视辅助系统等［2］。

2 智能驾驶辅助系统的定义

驾驶辅助系统的定义:某人在一旁作用而起到帮助作用。智能驾驶辅助系统在驾驶员遇到紧急状况时，通过有针对性的技术干预，提供主动支持。但是也必须知道:驾驶辅助系统不应该也不能取代驾驶员，也不能因为有了辅助系统而免除驾驶员对安全行驶应付的责任。驾驶辅助系统只是车辆行驶的辅助手段——驾驶者应该始终清楚地认识到，辅助系统受到具体情况和条件的影响，功能也是有限的［3］。

3 智能驾驶辅助系统介绍

中国自主品牌的汽车，智能驾驶辅助系统可以分为车道偏离系统、汽车自动防撞系统、夜视辅助系统。下面将对几个典型系统进行介绍。

3.1 车道偏离预警系统

研究数据表明，所有致命的交通事故中34%跟车道偏离有关，同时车道偏离也被看成车辆侧翻事故的主要原因之一;同时研究发现23%的汽车驾驶员六个月内至少在转向盘上睡着一次;36%的卡车驾驶员自己在驾驶过程中打瞌睡;20%的卡车驾驶员在六个月内有在转向盘上睡着的经历。四个驾驶员中就有一个驾驶员经历过车道偏离引起的伤亡事故。驾驶员长时间单调地驾驶经常容易导致注意力降低，欧洲经验表明在所有单人车祸中大约14%是由于驾车偏出行驶车道引起的，如图2所示。

该系统由一个安装在汽车后视镜内的小型CCD摄像机、一些检测车辆状态和驾驶员操作行为的传感器 （比如转向信号）以及视觉和听觉警告装置组成。该系统利用由CCD摄像机获得的车辆前方的车道标识线、其他传感器 （比如转向信号）获得车辆状态数据和驾驶员的操作行为等信息，判断车辆是否已经开始偏离其车道，当一旦检测到汽车距离自身车道白线过近有可能偏入邻近车道而且司机并没有打转向灯时，该系统就会发出警告信息提醒司机注意纠正这种无意识的车道偏离，当驾驶员感觉到手中的方向盘在振动时，表示车道偏离系统在报警。当检测到汽车偏离车道时，传感器会及时收集车辆数据和驾驶员的操作状态，之后由控制器发出警报信号，整个过程大约在0.5 s完成，为驾驶者提供更多的反应时间 （图2）。而如果驾驶者打开转向灯，正常进行变线行驶，那么车道偏离预警系统不会做出任何提示。从而尽可能地减少车道偏离事故的发生。如有必要，系统将利用视觉警告信息、听觉警告信息以及振动转向盘来提醒驾驶员小心驾驶车辆，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故。此外使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统主要功能是提醒过度疲劳或解决长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况［4］。

在雨雪天气或能见度不高的路面时，采集车道标识线的准确度会下降，因此车道偏离预警系统摄像头需要采用红外线传感器的采集数据方式，并通过红外线收集信号来分析路面状况，即使在恶劣环境的路面，也能识别车道标志线，便于在任何环境的路况下均能及时提醒驾驶员汽车道路偏离状态。

3.2 汽车自动防撞系统

汽车防撞系统，是防止汽车发生碰撞的一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。当汽车防撞系统探测到可能发生危险时，系统就会转入“自动操作”来避免危险的发生，例如当安装在车上的摄像头发现了将会有不可避免的撞车发生时，就会自动启动应急刹车系统，从而保证损失降到最低。系统还包含有与电脑相连的立体摄像机，可以分辨出汽车、骑车人以及行人，并且以此为依据配合当前各种参数迅速计算出事故可能的破坏的程度，并做出相应的反应。另外，系统还有一个功能，可以自动探测路边的限速指示牌，并且根据探测到的数据用声音的方式提醒司机要遵守速度限制，从而尽可能地避免事故的发生。汽车自动防撞系统包含:（1）信号采集系统，采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离;（2）数据处理系统，主控芯片对两车距离以及两车的瞬时相对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令;（3）执行机构，负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如自动刹车等。当汽车行驶前方出现障碍物并对本车行驶安全构成威胁时，汽车自动防撞器能实施自动报警、自动减速、自动制动，最终使汽车与障碍物避免相撞。对后车追尾碰撞的提前预警性能:汽车自动防撞器在工作状态下，后刹车灯提前点亮。提醒后车司机注意，同时本车给后车留出一定的制动距离，以此避免后车追尾［5］。

3.3 夜视辅助系统

夜视辅助系统能使驾驶员辨别出距离210 m左右路旁身着浅色衣服的试验假人，比氙气大灯提早41 m左右。而在行人身着黑色衣服时，可提早92 m左右。这意味着采用夜视辅助系统可以将夜间行车安全性提高125%以上。同时，由于对于潜在危险信息的充分掌握也能够使驾驶者在夜间驾驶过程中的心理压力大为缓解，进而使驾驶过程更加舒适放松。

夜视系统在夜间可以将车灯照射范围以外的潜在危险情况显示在挡风玻璃上，从而开阔驾车人的视野，避免交通事故的发生。夜视系统也可以帮助驾驶者在夜间会车出现眩光时看清前方情况 （如图4所示）。

由于采用了夜视辅助系统，可以提前看清近光灯照不到的黑暗中的交通标牌、弯道、行人、汽车、丢失的货物或者道路上其他可以造成危险的事物。这样，驾驶者可以及时采取制动或者避让措施。此外，这个系统能减轻驾驶者在夜间开车的紧张和劳累，保持精神饱满的状态，从而能够在紧要关头迅速而正确地做出反应。

配备了夜视辅助系统的车辆装有两个额外的红外线前照灯，可以照到前方大约200 m的距离。由于夜视辅助系统的前照灯在可见光波长范围之外进行工作，因此不会对人类的视线产生影响。当车速超过每小时15 km时，驾驶者就可以启动夜视辅助系统。将前照灯打开，然后只需按下仪表板上的一个按钮，通常情况下显示速度的8英寸显示器就被切换为摄像机图像的状态。汽车前方的道路情况以一个清楚的灰度级图像出现在人们眼前。

4 展望

汽车未来发展方向是持久安全的驾驶。对于自主品牌汽车研发来说，实现良好的驾驶视野，避免事故的发生，具有很高的战略地位。目前研发工作的重点在于主动和被动安全系统的结合，以及对于更智能化驾驶辅助系统的研发，这些系统可以提前识别复杂的潜在事故环境，并及时向驾驶员发出警示，以尽量避免事故的发生。另外一个关注的重点，是对现有的系统进行持续再开发。车道偏离警示系统 （Advanced Lane Departure Warning，ALDW）在驾驶员无意识偏离车道前，对其发出警告。汽车自动防撞系统 （Automatic Bump-shielded System），它是一种防撞的智能装置，能自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人或其他障碍物体，发出警报或采取制动等措施，以避免碰撞的发生。夜视辅助系统可以帮助驾驶者夜间会车出现眩光时看清前方情况，在黑夜中既能顾及到其他车辆乘员或路人的情况，又能改善行驶道路的照明情况。

【1】王荣本，李斌，储江伟，郭克友.世界智能车辆行驶安全保障技术的研究进展［J］.公路交通科技，2002（2）:119－123.

【2】于立萍.基于测距雷达的汽车安全辅助驾驶技术研究［D］.北京:清华大学，2004:10 －13.

【3】无人驾驶智能汽车的支持技术［J］.汽车零部件，2009（10）:23－25.

【4】李智斌，李果，孙增圻，孙富春.航天器自主运行控制与智能信息处理技术［C］.2003年中国智能自动化会议论文集（上册），2003:20－35.

【5】于立萍，何克忠，丁冬花.汽车安全辅助驾驶系统中通用测量控制模板的设计［J］.计算机工程与应用，2004（1）:194－197.