一、汽车智能驾驶感知系统概况
目前,汽车智能驾驶感知系统主要包括视觉感知、超声波感知、毫米波感知和激光感知。
汽车智能驾驶感知系统是汽车的“眼睛”和“耳朵”,负责对汽车所处环境进行侦测,构成了汽车系统感知层,并为高级辅助驾驶系统的决策层提供准确、及时、充分的依据,进而由执行层对汽车安全行驶作出准确判断。
汽车智能驾驶感知系统产品在汽车中的具体应用示意图如下:
目前市场上主流的汽车智能驾驶感知系统包括视觉感知、超声波感知、毫米波感知、激光感知等技术路线。不同汽车智能驾驶感知系统技术路线的优点、缺点、适用场景和受限场景不同,主要如下:
不同类型汽车智能驾驶感知系统的适用场景、受限场景、优缺点、成本等不同,彼此之间主要形成互补而非简单替代关系。
随着汽车行业整体智能化水平的提高,汽车智能驾驶感知系统已逐步作为标配而广泛应用于高、中、低档等各类车型;因为自动驾驶的冗余和容错要求导致越是高阶的自动驾驶需要装配越多的汽车智能驾驶感知系统,所以随着自动驾驶阶段的提升,单车的汽车智能驾驶感知系统数量需求预计将同步增加。
二、汽车智能驾驶感知系统具体应用领域
1、车载摄像系统的应用情况
车载摄像系统产品采用高度平台化设计,融合了图像传感、车道偏离预警、夜视、防水、3D动态车辅线等多方面的技术,设计简单、灵活、可靠,可支持130°或者195°镜头,支持不同的图像传感器。
主要应用领域具体如下:
A、泊车系统
车载视觉系统产品在泊车系统中的应用可与车载雷达系统产品配合使用的。泊车系统通过安装在车身上的摄像头以及超声波传感器,探测停车位置,并形成实时泊车影像,帮助驾驶员扫除视野死角,提高泊车安全性和准确性。发行人车载摄像系统在泊车系统中的应用示意图如下:
B、全景摄像系统
全景摄像系统,也叫360全景系统,是车载视觉安全系统的重要组成部分,其工作原理是在车身周围安装若干广角摄像头用于采集车身周围画面,通过图像处理手段将所采的鱼眼图像转变为没有畸变的俯视画面,最后多幅图像拼接为一张车体鸟瞰视图,实时地显示给驾驶员,从而减少由于驾驶员视野盲区引发的交通事故。发行人车载视觉系统产品在全景摄像系统中的应用示意图如下:
2、车载视频行驶记录系统
车载视频行驶记录系统即记录车辆行驶途中的影像及声音等相关资讯的仪器,车载录像系统的基本组成包括摄像头、主机、重力传感器、数据分析软件等。车载视频行驶记录系统采用嵌入式处理器和嵌入式操作系统,结合IT领域最新的音视频压缩/解压缩技术、无线通讯技术、USB通信技术、高级车载电源管理技术,适用于各类车型进行实时录像和监控。
3、超声波雷达系统具体应用
超声波雷达系统,主要由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等部分组成。
超声波雷达系统采用超声波测距原理,驾驶者在倒车或行驶时,启动车载雷达系统,在控制器的控制下,由装置于车身上的探头发送超声波,遇到障碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物或相邻车辆的位置,由显示器显示距离并发出警示信号提示给驾驶者,使倒车或行驶更安全。
超声波测距是利用其发射特性来实现,其测距原理是通过超声波发射器发出超声波信号,再由超声波接收器连续监测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波,由测出的从发射到接收到回波的时间差来计算出障碍物到车体的距离。车载雷达系统工作原理示意图如下:
超声波雷达系统主要应用于ADAS中的泊车系统和盲点侦测系统中,具体如下:
A、泊车系统
泊车系统按照自动化程度分为普通泊车系统和自动泊车系统。在普通泊车系统中,超声波雷达系统主要功能是计算车体与障碍物之间的实际距离,并提示给驾驶者,为驾驶者泊车提供依据。
而在自动泊车系统中,超声波雷达系统的应用更为智能化和集成化。自动泊车系统可以使汽车以正确的停靠位泊车,该系统包括环境数据采集系统、中央处理器和车辆策略控制系统,自动泊车系统通过遍布车辆周围的雷达探头测量车身与周围物体之间的距离和角度,然后通过车载电脑计算出操作流程配合车速调整方向盘的转动,从而实现自动泊车。超声波雷达系统产品在泊车系统应用示意图:
B、盲点侦测系统
盲点侦测系统又叫并线辅助系统,主要功能是扫除后视镜盲区,其基本原理是在汽车后保险杠安装超声波雷达传感器,在车辆行驶时发出超声波探测信号,通过超声波雷达探测车辆两侧的后视镜盲区中的超车车辆,对驾驶者进行提醒,从而避免在变道过程中由于后视镜盲区而发生事故。超声波雷达系统产品在盲点侦测系统中的具体应用示意图如下:
三、智能感知系统在高级驾驶辅助系统(ADAS)领域的地位
高级驾驶辅助系统(ADAS)是一个主动安全功能集成控制系统,其利用超声波雷达系统、车载摄像系统、车载信息系统等各类电子部件以及算法等多种技术,分析汽车所处周遭环境,进行静态、动态物体的识别、跟踪,在碰撞或其他危险发生前就发出警报,使驾驶者提前觉察可能发生的危险。
ADAS系统利用ARM、DSP、EVE等处理器处理相关数据,再通过执行器改变汽车的行驶状态,或者将信息反馈给驾驶者改变车辆的行驶状态,从而提升汽车驾驶的安全性和舒适性。
ADAS系统主要应用于车辆高级辅助驾驶或智能驾驶领域,ADAS系统在智能驾驶领域应用示意图如下:
ADAS系统主要包括感知系统(感知层)、计算分析(决策层)、控制执行(执行层)三大模块,其中环境感知模块为计算分析模块提供基础数据来源,计算分析模块的计算分析结果为控制执行模块提供指令依据。
作为ADAS环境感知模块的重要组成部分,车载摄像系统、超声波雷达系统以及毫米波雷达系统等产品在ADAS系统的具体应用如下:
车载摄像系统是ADAS系统的视觉传感器,可以应用于泊车辅助和行车辅助等多场景。车载摄像系统主要包括前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、盲区摄像头、流媒体摄像头、车内监控摄像头、疲劳监测摄像头等。
目前智能驾驶的全套ADAS功能需要多个摄像头,包括1个或多个前视摄像头、多个环视摄像头、1个或多个盲区摄像头、1个或多个流媒体摄像头、1个疲劳监测摄像头以及1个或多个车内监控摄像头。
后视摄像头是ADAS系统标配的传感器,常与超声波雷达配合,主要用于泊车辅助;盲区摄像头通常为2个摄像头;环视摄像头通常为4个广角摄像头,主要应用于360环视泊车,通过将4个摄像头的图像进行拼接后形成一幅完整的全景图像;流媒体摄像头通常为1个或者3个,用于内外镜面后视镜电子化替代;疲劳监测摄像头通常为1个,用于驾驶员的疲劳状态、注意力集中度、危险驾驶行为等驾驶员状态监控并报警提示;前视摄像头通常为1个或多个,主要是用于FCW(前碰撞预警系统)和TSR(交通标识智能识别)等行车辅助系统,未来随着算法的精进,与毫米波雷达配合,还可以实现行人/车辆/障碍物侦测系统等ADAS系统。