基于前毫米波雷达和视觉融合的自动紧急制动系统

摘  要：基于前毫米波雷达和视觉融合的自动紧急制动系统（AEB），采用前毫米波雷达和视觉融合的系统方案测出与前车或者障碍物的距离，预测汽车潜在的碰撞风险，主动干预制动系统来避免事故或减轻事故的伤害，提高车辆安全性能。

关键词：前毫米波雷达和视觉融合;自动紧急制动; AEB;

汽车安全是评价汽车的重要指标之一，也是汽车厂商一直努力追求的目标。AEB（自动紧急制动系统）是一种汽车主动安全技术系統，它采用传感器测出与前车或者障碍物的距离，然后预测汽车潜在的碰撞风险，主动干预制动系统来避免事故或减轻事故的伤害。调研显示，车辆在装备AEB之后能减少27%的事故，尤其是城市路况中，低速AEB系统（工作时速范围在30km/h以下）能使追尾事故发生率大幅度减少。随着AEB技术的发展，为提高车辆安全性能，减小事故发生率，众多车企在新车型中开发配备了AEB系统，欧美发达地区已强制要求部分道路车辆装备AEB系统。中国交通部2018年发布的《JT/T 325营运客车类型划分及等级评定》要求符合条件的车辆必须装备AEB系统。

目前自动紧急制动制动系统组成的硬件主流方案为纯视觉方案，以及前毫米波雷达和摄像头组成多传感器融合方案。摄像头与人眼类似，对行人障碍物等进行跟踪识别，识别感知距离120米，感知环境信息丰富，可识别目标类型，但是无法精确计算本车与物体的相对距离，而且受天气、光线的影响较大;毫米波雷达的感知距离约为150米以上，可精确得出目标距离，但是因为天线和尺寸的物理特性，毫米波雷达角度分辨率较为有限，对行人等障碍物识别能力较差，且存在二次反射问题，导致出现误识别的问题。

东风柳汽量产的自动紧急制动是基于前毫米波雷达和视觉融合的自动紧急制动系统，车身搭载了一颗单目摄像头及一颗毫米波雷达。其中摄像头实现多目标检测、多目标跟踪、单目测距、目标类型的视觉感知，前毫米波雷达进行编码解算、多目标超分辨测角、虚拟天线面阵、分集成像，更精确地判断与障碍物距离信息。将摄像头及毫米波雷达的信息进行融合，两者优势互补，以多传感器相关概率综合决策航迹属性。充分发挥各个传感器检测的优势，实现高可靠性、高精度、复杂对象的分类处理，全方位的为自动紧急制动系统提供高性能可靠的环境感知信息。

自动紧急制动实现过程可分为三个模块：感知模块、算法融合模块、控制模块。

自动紧急制动-系统架构

1、感知模块

利用前毫米波雷达和驾驶辅助摄像头对周边环境，目标进行识别，输出目标的ID，相对速度，相对加速度等信息到算法融合模块。

自动紧急制动-感知模块

2、算法融合模块

将摄像头识别的多目标检测、多目标跟踪、外参自标定、单目测距的视觉识别数据，以及毫米波雷达的编码解算、多目标超分辨测角、虚拟天线面阵、分集成像的感知所获取的数据融合集成，采用传感器航迹与融合航迹进行关联和状态估计，以多传感器相关概率综合决策航迹属性。充分发挥各个传感器检测的优势，全方位的为智能驾驶系统提供高性能可靠的环境感知信息。

3、控制模块

AEB系统主要依据融合后计算处理得到以下三方面信息，自动检测碰撞风险：

（1）本车到前方车辆的距离;

（2）前方车辆相对于本车的相对速度;

（3）前方车辆是否在本车行驶路径上。

基于获得的信息，控制器自动计算出TTC。TTC作为碰撞风险的很重要的依据。对TTC设置不同的阈值，再加上一些内部算法逻辑实现不同的危险等级。当控制器判断碰撞风险达到最危险的时刻，自动发出最大制动力请求。ESC通过CAN通信网络接收到制动请求后，自动为驾驶员提供最大的制动力，以此尽可能的避免碰撞或者降低碰撞损失。

自动紧急制动-控制模块

4、结束语

基于前毫米波雷达和视觉融合的自动紧急制动系统，相比纯视觉识别方案，具有更高的容错性、可靠性。有研究数据表明，车辆在装备AEB之后能减少27%的事故，尤其是城市路路况中，低速AEB系统（工作时速范围在30km/h以下）能使追尾事故发生率大幅度减少。也正是因此，各国都越发重视AEB的研发和搭载。美国公路安全保险协会（IIHS）于2013年年底正式将AEB纳入测试项目，欧洲的E-NCAP和美国交通运输部（NHTSA）分别于2014年和2015年将AEB纳入测试项目，中国C-NCAP于2018版测试项目中正式加入对AEB的测试。东风柳汽基于前毫米波雷达和视觉融合自动紧急制动系统的量产，适应车辆安全技术发展的同时，极大地提高了整车的安全性和品牌的竞争力。

【作者简介】梁远桂，男，广西玉林人，本科，东风柳州汽车有限公司助理工程师，从事ADAS开发工作。