智能网联汽车基础(三)——先进驾驶辅助系统(上)

◆文/江苏 周晓飞

(接上期)

可以说智能网联汽车的终极目标就是实现自动驾驶或无人驾驶。智能网联汽车自动驾驶分有L0～L5六个等级，目前正处于L2～L3等级的落地发展阶段，已具备L3级自动驾驶能力，但市场应用规模仍然比较小，一方面受限于尚未完善L3级自动驾驶上路的法律法规；另一方面也受限于技术实现，例如，当前车载摄像头主要以720P、1080P分辨率为主，空间分辨率已经与人眼接近，而感知距离通常为200～250m，与人类肉眼可感距离(大于500m)仍存在差距。逆光、图像动态范围是当前影响视觉传感器可靠性的主要技术挑战。所以，当前高级辅助驾驶系统仍然是市场主导。

先进驾驶辅助系统ADAS是利用安装在车上的多种传感器，在汽车行驶过程中随时感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并与本车相关数据信息，进行综合的系统运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性可靠性。

一、先进驾驶辅助系统相关术语

我们通常讲的智能辅助驾驶系统(或者叫高级辅助驾驶系统)的标准术语称：先进驾驶辅助系统，英文 advanced driver assistance systems，简称ADAS。

在2021年6月1日实施的GB/T39263-2020这样定义先进驾驶辅助系统：利用安装在车辆上的传感、通信、决策及执行等装置,实时监测驾驶员、车辆及其行驶环境,并通过信息和/或运动控制等方式辅助驾驶员执行驾驶任务或主动避免/减轻碰撞危害的各类系统的总称。

1.信息辅助类术语

(1)驾驶员疲劳监测

驾驶员疲劳监测，英文driver fatigue monitoring，简称DFM。驾驶员疲劳监测实时监测驾驶员状态并在确认其疲劳时发出提示信息。

（2）驾驶员注意力监测

驾驶员注意力监测，英文driver attention monitoring;简称DAM。驾驶员注意力监测实时监测驾驶员状态并在确认其注意力分散时发出提示信息。

(3)交通标志识别

交通标志识别，英文，traffic signs recognition;简称ISR。交通标志识别自动识别车辆行驶路段的交通标志并发出提示信息。

(4)智能限逮提示

智能限逮提示，英文intelligent speed limit information;简称ISLI。智能限逮提示自动获取车辆当前条件下所应遵守的限速信息并实时监测车辆行驶速度,当车辆行驶速度不符合或即将超出限速范围的情况下适时发出提示信息。

(5)弯道速度预警

弯道速度预警，英文curve speed warning；简称CSW。弯道速度预警对车辆状态和前方弯道进行监测,当行驶速度超过弯道的安全通行车速时发出警告信息。

(6)抬头显示

抬头显示，英文head-up display，简称HUD。将信息显示在驾驶员正常驾驶时的视野范围内,使驾驶员不必低头就可以看到相应的信息。

(7)全景影像监测

全景影像监测，英文 around view monitoring，简称AVM。全景影像监测向驾驶员提供车辆周围360°范围内环境的实时影像信息。

（8）夜视

夜视，英文 night vision，简称NV。在夜间或其他弱光行驶环境中为驾驶员提供视觉辅助或警告信息。

(9)前向车距监测

前向车距监测，英文 forward distance monitoring;简称FDM。前向车距监测实时监测本车与前方车辆车距,并以空间或时间距离等方式显示车距信息。

(10)前向碰撞预警

前向碰撞预警，英文forward collision warning;简称FCW。前向碰撞预警实时监测车辆前方行驶环境,并在可能发生前向碰撞危险时发出警告信息。

（11）后向碰撞预警

后向碰撞预警，英文 rear collision warning，简称RCW。后向碰撞预警实时监测车辆后方环境,并在可能受到后方碰撞危险时发出警告信息。

(12)车道偏离预警

车道偏离预警，英文lane departure warning，简称LDW。车道偏离预警实时监测车辆在本车道的行驶状态,并在出现或即将出现非驾驶意愿的车道偏离时发出警告信息。

(13)变道碰撞预警

变道碰撞预警，lane changing warning，简称LCW。变道碰撞预警在车辆变道过程中,实时监测相邻车道,并在车辆侧方和/或侧后方出现可能与本车发生碰撞危险其他道路使用者时发出警告信息。

(14)盲区监测

盲区监测，英文blind spot detection，简称BSD。盲区监测实时监测驾驶员视野盲区,并在其盲区内出现其他道路使用者时发出提示或警告信息

(15)侧面盲区监测

侧面盲区监测，英文side blind spot detection，简称SBSD。侧面盲区监测实时监测驾驶员视野的侧方及侧后方盲区，并在其盲区内出现其他道路使用者时发出提示或警告。

(16)转向盲区监测

转向盲区监测，英文steering blind spot detection，简称STBSD。在车辆转向过程中,实时监测驾驶员转向盲区,并在其盲区内出现其他道路使用者时发出警告。

(17)后方交通穿行提示

后方交通穿行提示，英文rear cross traffic alert，简称RCTA。在车辆倒车时,实时监测车辆后部横向接近的其他道路使用者,并在可能发生碰撞危险时发出警告信息。

(18)前方交通穿行提示

前方交通穿行提示，英文front cross traffic alert，简称FCTA。在车辆低速前进时,实时监测车辆前部横向接近的其他道路使用者,并在可能发生碰撞危险时发出警告信息。

(19)车门开启预警

车门开启预警，英文door open warning;简称DOW。在停车状态即将开启车门时,监测车辆侧方及侧后方的其他道路使用者,并在可能因车门开启而发生碰撞危险时发出警告信息。

(20)倒车辅助

倒车辅助，英文reversing condition assist，简称RCA。在车辆倒车时,实时监测车辆后方环境,并为驾驶员提供影像或警告信息。

(21)低速行车辅助

低速行车辅助，英文 maneuvering aid for low speed operation;简称MALSO。在车辆低速行驶时,探测其周围障碍物,并当车辆靠近障碍物时为驾驶员提供影像或警告信息。

2.控制辅助类术语

(1)自动紧急制动

自动紧急制动，英文advanced/ automatic emergency braking，简称AEB。自动紧急制动实时监测车辆前方行驶环境,并在可能发生碰撞危险时自动启动车辆制动系统使车辆减速,以避免碰撞或减轻碰撞后果。

(2)紧急制动辅助

紧急制动辅助，英文emergeney braking assist，简称EBA。实时监测车辆前方行驶环境,在可能发生碰撞危险时提前采取措施以减少制动响应时间并在驾驶员采取制动操作时辅助增加制动压力,以避免碰撞或减轻碰撞后果。

(3)自动紧急转向

自动紧急转向，英文automatic emergency steering，简称AES。自动紧急转向实时监测车辆前方、侧方及侧后方行驶环境,在可能发生碰撞危险时自动控制车辆转向,以避免碰撞或减轻碰撞后果。

(4)紧急转向辅助

紧急转向辅助，英文emergency steering assist;简称ESA。实时监测车辆前方、侧方及侧后方行驶环境,在可能发生碰撞危险且驾驶员有明确的转向意图时辅助驾驶员进行转向操作。

(5)智能限速控制

智能限速控制，英文intelligent speed limit control，简称ISLC。智能限速控制自动获取车辆当前条件下所应遵守的限速信息,实时监测并辅助控制车辆行驶速度,以使其保持在限速范围之内。

(6)车道保持辅助

车道保持辅助，英文lane keeping assist;简称LKA。车道保持辅助实时监测车辆与车道边线的相对位置,持续或在必要情况下控制车辆横向运动,使车辆保持在原车道内行驶。

(7)车道居中控制

车道居中控制，英文lane centering control;简称LCC。车道居中控制实时监测车辆与车道边线的相对位置,持续自动控制车辆横向运动,使车辆始终在车道中央区域。

(8)车道偏离抑制

车道偏离抑制，英文lane departure prevention;简称LDP。实时监测车辆与车道边线的相对位置,在车辆将发生车道偏离时控制车辆横向运动,辅助驾驶员将车辆保持在原车道内行驶。

(9)智能泊车辅助

智能泊车辅助，英文intelligent parking assist;简称IPA。在车辆泊车时,自动检测泊车空间并为驾驶员提供泊车指示和/或方向控制等辅助功能。

(10)自适应巡航控制

自适应巡航控制，英文adaptive cruise control，简称ACC。ACC实时监测车辆前方行驶环境,在设定的速度范围内自动调整行驶速度,以适应前方车辆和/或道路条件等引起的驾驶环境变化。

(11)全速自适应巡航控制

全速自适应巡航控制，英文full speed range adaptive cruise control，简称:FSRA。实时监测车辆前方行驶环境,在设定的速度范围内自动调整行驶速度并具有减速至停止及从停止状态自动起步的功能,以适应前方车辆和/或道路条件等引起的驾驶环境変化。

(12)交通拥堵辅助

交通拥堵辅助，英文traffic jam assist，简称TJA。在车辆低速通过交通拥堵路段时,实时监测车辆前方及相邻车道行驶环境,并自动对车辆进行横向和纵向控制,其中部分功能的使用需经过驾驶员的确认。

(13)加速踏板防误踩

加速踏板防误踩，英文antimaloperation for accelerator pedal，简称AMAP。在车辆起步或低速行驶时,因驾驶员误踩加速踏板产生紧急加速而可能与周边障碍物发生碰撞时,动抑制车辆加速。

(14)自适应远光灯

自适应远光灯，英文adaptive driving beam，简称ADB。自适应远光灯能够自动调整投射范围以减少对前方或对向其他车辆驾驶员炫目干扰的远光灯。

(15)适应前照灯

适应前照灯，英文adaptive front light，简称AFL。适应前照灯能够自动进行近光/远光切换或投射范围控制,从而为适应车辆各种使用环境提供不同类型光束的前照灯。

二、超声波雷达维修

1.超声波传感器(雷达)相关术语

(1)超声波传感器

超声波传感器总成(ultrasonic sensor assembly)，是用于发射、接收和处理探测障碍物的超声波信号,进行障碍物距离计算的电子装置。

(2)探测范围(field of view)

传感器能够探测到的有效三维空间区域。

(3)探测覆盖率(detect ion coverage rate)

传感器的有效探测范围与所要求的探测范围的百分比。

(4)启动信号(start Ing si gna)

按照既定的通讯协议用于启动传感器工作的指令信号。

(5)收发装置(transce iver dev ice)

用于给传感器发送启动信号或按既定的通讯协议发送数据帧,并接收传感器返回的距离信号、方位信号等信息,以听觉或视觉等方式给予指示的测试专用电子模块。

(6)探测范围

超声波传感器的探测范围应根据应用场景来确定，GB/T《汽车用超声波传感器总成》规定了其探测范围如表1所示。

①水平探测覆盖率

水平探测覆盖率应符合以下规定：

①在极坐标(0.2m,a/2)和(0.2m,-a/2)到极坐标(0.6m,a/2)和(0.6m,-a/2)的范围内,探测覆盖率应不小于90%。

②在坐标点(0.6m,a/2)和(0.6m,-a/2)到(0.6 omx sin a/2,D)和(-0.6 mx sin a/2Dnm)的范围内,探测覆盖率应不小于80%;

③其他范围的探测覆盖率不作要求。

说明:某车型倒车警示(Ⅱ类)传感器探测距离为:0.2m～1.5m,水平角度为110°,按照a)和b)的坐标点作图,其探测覆盖率90%包络的区域为图1中的a区,覆盖率80%包络的区域为图1中的b区。

图1 某车型倒车雷达水平探测范围包络图

②垂直探测覆盖率

垂直探测覆盖率应符合以下规定：a.在极坐标(0.2m，β/2)和(0.2m，-β/2)到极坐标(0.6m,β/2)和(0.6m，-β/2)的范围内,有效探测点与范围内要求点的比例需大于90%。

b.在极坐标(0.6m，β/2)和(0.6m，-β/2)到极坐标(0.6m×Sin β/2，Dmax)和(-0.6m×Sinβ/2,Dmax)的范围内,有效探测点与范围内要求点的比例需大于80%。

c.其他范围的探测覆盖率不作要求。

(7)探测精度

探测精度在0.2m至1.0m范围内应不超过±30m;大于1.0m至最远距离范围内应不超过探测距离的±3%。

(8)启动时间

按照既定的通讯协议能够启动,启动时间应不大于600ms。

说明:通讯协议的格式不限,可由供需双方协商确定。

2.超声波传感器的特点

①直接测量较近目标的距离，一般测量距离小于10m。

②超声波对色彩、光照度不敏感，可适用于识别透明、半透明及漫反射差的物体。

③超声波对外界光线和电磁场不敏感，在黑暗、电磁干扰强等比较恶劣环境也可探测。

④超声波传感器结构简单、体积小、价格也很低。

⑤超声波传感器可以进行实时控制，信息传输简单可靠，易于小型化与集成化。

3.超声波传感器安装位置

超声波传感器在车上的主要应用就是倒车雷达系统或者前后泊车系统(图2)。

图2 超声波传感器安装位置

汽车倒车雷达是解决针对行车环境(道路街区、停车场等)存在的视觉盲区，无法看见车后的障碍物的一种汽车防撞系统。这样，系统能够在较低速度进行倒车的过程中，自动识别出车辆后方的障碍物，还能测量车与障碍物之间的距离，在车辆与障碍物发生碰撞之前发出声光报警信号，提醒驾驶员及时停车。

由于车型和车辆配置的不同，汽车前保险杠中安装了不同数量的超声波传感器。很多车型安装了5个超声波传感器甚至更多，目的为了监控优化了几何形状。在后保险杠内安装了4个超声波传感器。前后保险杠内的超声波传感器在电气和几何形状方面都是相同的。

4.超声波传感器基本结构原理

倒车雷达采用超声波测距原理，利用安装在前、后保险杠上的超声雷达探头，探测周围环境，检测车辆与障碍物的距离，进而改变报警界面上的显示信息和报警声提醒驾驶员注意。图3为超声波传感器探测位置及距离，各种车型的探测距离略有差别。

图3 超声波传感器探测位置及距离

转角传感器和中央传感器监控车辆附近的物体，蜂鸣器、驾驶员信息界面和多功能综合信息显示屏显示车辆和障碍物之间的大致距离，大约在60m内，或更短距离(图4)。根据障碍物形状的不同,雷达传感器的检测范围可能会有变化。

图4 超声波雷达转角传感器

前后保险杠内的超声波传感器(图5)在电气和几何形状方面都是相同的。超声波传感器有一个较小的膜片，该膜片均已上漆。通过传感器外壳上的分隔元件，可采用结构上较小的膜片。

图5 超声波传感器

超声波传感器发射超声波脉冲，障碍物反射这些超声波脉冲(回声脉冲)，超声波传感器接收并放大这些回声脉冲，接着这些被放大过的回声脉冲被转换成一种数字信号。

去耦是专指去除芯片电源管脚上的噪声。该噪声是芯片本身工作产生的。 在直流电源回路中，负载的变化也会引起电源噪声。去耦的基本方法是采用去耦电容。

每个超声波传感器都有一套自己的电子装置以及自己的一根连接相应控制单元的数据导线。

相应控制单元在打开点火开关时将当前的车辆数据提供给超声波传感器(工作存储器)。超声波传感器被泊车辅助系统控制单元置于组合收发模式或纯接收模式。