汽车注意力辅助系统浅析

◆文/福建 邱跃龙

汽车注意力辅助系统浅析

◆文/福建 邱跃龙

一、概述

汽车注意力辅助系统(Attention Assist)在长途、单调的旅程中(例如在高速公路和干道上)，可探测到驾驶员出现的疲劳或注意力分散等情况，并提醒驾驶员稍事休息。该系统在60km/h至200km/h的车速范围内启用。本文将以以新款奔驰S级(W222车型)为例，介绍该功能。

二、部件介绍

1.雨量/光线传感器：如图1所示，位于内部后视镜的风挡玻璃内侧，监测环境光线强度和风挡玻璃上的潮湿度，据此检测一天当中时间的合理性和天气状况，并对夜晚和白天的不同操纵特性进行评估。传感器的信号传送至前SAM控制单元。

图1 雨量/光线传感器

2.横摆率、横向和纵向加速度传感器(B24/15)：如图2所示，位于车辆左侧脚部位置中，测量沿纵轴方向的转动速度，其信号由电控车辆稳定行驶系统 (ESP)控制单元(N30/4)通过CAN总线读取。

图2 横摆率传感器

3.电控车辆稳定行驶系统(ESP)控制单元：如图3所示，位于发动机舱中制动助力器(A7/7)的左侧，是注意力辅助系统的主控单元，其通过收集CAN网络中的数据及横摆率、横向和纵向加速度传感器(B24/15)的数据进行评估驾驶员疲劳程度，并将评估数据传输至仪表，从而给驾驶员适当的视觉和听觉提示。

图3 ESP控制单元

4.仪表：如图4所示，位于驾驶员侧仪表板处，将注意力辅助系统传输过来的相关信息显示在仪表盘上，并发出提示音，以提醒驾驶员。

图4 仪表信息

5.转向柱模块(N80)：如图5所示，位于多功能方向盘的正后方，转向柱的转向柱管上。收集转向柱上各开关和转向角信号来评估驾驶行为，并通过Flex E网络传输至ESP控制单元。

三、功能介绍

当驾驶员长时间行车而进入疲劳状态时，ESP通过收集来自N80信号、驾驶员对A40/3操作情况、阳光传感器信号及自身收集到的车身横摆率信号，综合评估驾驶员的疲劳情况，然后通过仪表中的注意力级别条形或咖啡杯图像和发出声音来警示驾驶员。

注意力辅助功能可以在仪表“辅助”(Assist)菜单中启用或关闭，并且驾驶员可以选择以下工作模式(图6)：

1.“标准” (Standard)；

2.“敏感”(Sensitive)；

3.“关闭”(OFF)。

在"敏感"模式下，注意力辅助系统反应比“标准”模式更加敏感，且更快地发出警告信息，在这两种模式下，仪表均不会显示咖啡杯图像。在"关闭"模式下，警告输出受到抑制，仪表会显示咖啡杯图像。

同时，首届进口博览会的火爆让人们对第二届进博会充满了期待。相关负责人表示，200多家企业已经签署了参加第二届展会的协议，意向的协议展览面积达到3万平方米。第二届展会总体面积计划仍将保持30万平方米，展区分五个板块，有装备制造、消费、食品、健康、服务。展期与第一届基本一致，时间初步定在明年的11月5日到10日。

图5 系统部件位置

图6 注意力辅助系统工作模式

驾驶员可通过仪表盘菜单级的“注意力辅助系统”(Attention Assist)中的“信息页”(Info page)调用以下附加信息，如图7所示。

图7 附加信息

1.“注意力级别”(Attention-Level)(条形图，5级)；

2.自上次点火循环的行驶时间 (以小时和分钟显示)；

3.注意力辅助系统所处的模式。

如果注意力缺失、疲劳程度增加或在较长驾驶距离的情况下，注意力等级会逐渐减少并变色(绿色、黄色、红色)，当超过警告阈值 (仅显示一个红色条)时，仪表盘中随后出现警告信息“注意力辅助系统:请休息!”(Attention Assist: Break!)，并显示自上次休息以来的行驶时间和通过仪表盘扬声器发出声讯警告。此时可使用方向盘上的OK按钮，确认警告信息。只有经过15min后，才会重复发出警告信息，如图8所示。

图8 警告信息

四、系统原理

整个系统可通过通信框图(图9)来加深理解。

图9中CAN总线具有双向性，即能传输又能接收信息。N73作为中央网关构成了Flex ray与CAN B 车内控制器区域网络(CAN)的数据接口，不同CAN网络之间的通信需要借助N73来完成，即N73确定信号优先权和转换为CAN信号类型。箭头指向代表信号的传输方向或控制方向，如：B38/2将信号传送至N10/6分析，以计算得出时间点，然后N10/6将数据通过CAN B传输至N73，经N73确定优先权后发送至Flex E网络。这样，N30/4在网络中获取数据，据此进一步分析。此外，注意力辅助系统的功能依照人类生物节律根据时间做出不同的反应(例如正午较低，便会提前发出警报)。根据网络图我们提取三个要点做详细分析。

1.车辆行驶状况

通过收集各传感器信号评估不同的路况:如B24/15测得横向/纵向加速度信号，通过CAN H传输至ESP主控单元。在不同的路况将出现不同的评估结果，如频繁改道、道路弯曲、路面起伏存在侧风或动态驾驶方式，即使在车速测试范围内，操作特性评估的功能也不启用。

2.个人驾驶行为

通过收集N80或A40/3等控制单元信号，注意力辅助系统检测驾驶行为的变化。这些变化不会总被理解为疲劳或注意力分散，而是会根据驾驶员特定行为做出不同的评估结果。如：只是少数几次操作娱乐系统或转向柱模块开关时，这些行为将被评估为注意力分散；而在频繁操作时，不会被评估为疲劳驾驶的行为方式。

3.行驶时间的影响

行驶时间的加权是基于调查并符合一般疲劳特性的，随着不间断行驶时间的延长，注意力辅助系统的灵敏度也会提高。

图9 通信框图