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什么是ADAS?一文读懂ADAS及发展趋势

关键词:ADAS市场 自动驾驶

时间:2020-02-12 11:01:16      来源:网络

ADAS是Advanced Driver Assistance System的简称,翻译成中文的意思就是高级驾驶辅助系统,简单来讲就是紧急情况下在驾驶员主观反应之前作出主动判断和预防措施,来达到预防和辅助的作用。我们可以称它为自动驾驶的简化版——ADAS高级辅助驾驶系统。


ADAS是Advanced Driver Assistance System的简称,翻译成中文的意思就是高级驾驶辅助系统,简单来讲就是紧急情况下在驾驶员主观反应之前作出主动判断和预防措施,来达到预防和辅助的作用。我们可以称它为自动驾驶的简化版——ADAS高级辅助驾驶系统。

ADAS确切来说并不是自动驾驶,可以说这两者的研究重点完全不同。ADAS是辅助驾驶,核心是环境感知,而自动驾驶则是人工智能,体系有很大差别。不过ADAS也可以视作自动驾驶汽车的前提,判断一个系统是ADAS系统还是自动驾驶系统,关键看该系统是否有决策部分。

ADAS采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量,通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的ADAS技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在危险时,会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。

近年来ADAS市场增长迅速,原来这类系统局限于高端市场,而现在正在进入中端市场,与此同时,许多低技术应用在入门级乘用车领域更加常见,经过改进的新型传感器技术也在为系统布署创造新的机会与策略。

驾驶辅助系统主要由GPS和CCD相机探测模块、通信模块和控制模块等组成。其中,GPS和CCD相机探测模块通过GPS接收机接收GPS卫星信号,求出该车的经纬度坐标、速度、时间等信息,利用安装在汽车前部和后部的CCD相机,实时观察道路两旁的状况;通信模块可以发送检测到的相关信息并在相互靠近的汽车之间实时地传输行驶信息;控制模块可以在即将出现事故的时候做出主动控制,从而避免事故的发生。

ADAS通常包括以下系统:

1、导航系统;

2、实时交通系统TMC(Traffic Message Channel);

3、电子警察系统ISA(Intelligent Speed Adaptation或Intelligent Speed Advice);

4、车联网系统VSA(Vehicular Communication Systems);

5、车辆检测VD(Vihicle Detection):在仅基于视觉的模式下,VD目前要能检测70米远的车辆,并能持续跟踪到100米开外。但在大雾、极端天气及摄像头被阻挡的情况下,VD是不可用的,但能提示用户不可用;

6、自适应巡航控制ACC(Adaptive Cruise Control):ACC一般都基于雷达或激光技术。现在可以基于视觉/相机技术;

7、车道偏移报警系统LDWS(Lane Departure Warning System):LDW在夜晚、雨雪等状况下(应该是非特别极端天气),检测出各种车道标志和路边。在直路与弯道上都能工作,但在视野很差的条件下,自动关闭,并给出提示;

8、车道保持系统(Lanechange Dssistance);LKAS是一种智能高科技系统,在车辆发生非主动性地偏离车道线时,它能自动地控制车辆方向盘并调整车辆到正确的行驶轨迹。LKAS的摄像头感应和探测车辆行驶轨迹,并传输信号给车辆驾驶控制系统以帮助车辆在正确的轨迹行驶。

9、车距检测及警告HMW(Headway Monitoring&Warning);

10、前车防撞预警系统FCWS(Forward Collision Warning System):车祸的发生,大都是来不及反应,或无告警。而FCW能在碰撞前2-3秒,给出警告,以避免车祸发生。因此,FCW要检测出前方车辆或行人的距离及相对速度;

11、碰撞避免或预碰撞系统(Collision Avoidance System或Precrash System);

12、行人检测PED(Pedestrian Detection):一般的PED要区分出走路的和静止的人,并给出行人的位置和速度,如果行人在车辆行驶路线上,能给出重点提示及碰撞时间。现实中,人有走、跑、带着东西、推车等形态和动作,PED都要能处理这些状况,特别是人群检测,为避免重大事故,PED要给出额外的提醒。检测人行道、行人的动作和姿势,对汽车行驶的安全也有重要意义;

13、夜视系统(Night Vision);

14、自适应灯光控制(Adaptivelight Control);

15、行人保护系统(Pedestrian Protection System);

16、自动泊车系统AP(Automatic Parking);

17、交通标志识别TSR(Traffic Sign Recognition):TSR能识别路上的交通标志牌如限速标志,包括固定或非固定的LED标志。这些信息还可以与导航地图信息相融合,提供更精确的信息。技术要点主要在于图像处理,及标志结构信息的提取与识别;

18、盲点探测(Blind Spot Detection);

19、驾驶员疲劳探测(Driver Drowsiness Detection);

20、下坡控制系统(Hill Descentcontrol);

21、电动汽车报警(Electric Vehicle Warningsounds);

22、全景影像系统SVM(Surround View Monitor):全景影像系统一般需要四个以上鱼眼摄像头,能看到车辆四周的所有状况。技术上需要对摄像头进行标定,对图像进行配准、拼接,车辆自身的虚拟实现,模拟车辆状态等。

23、远光自动控制IHC(Intelligent Headlight Control):IHC要考虑两种情况,迎面开来的车与前方同向行驶的车。对于迎面开来的车,在一定距离时,如800-1000米,识别出其前向大灯,就将远光灯改为近光灯,而等交会过后,恢复远光灯。对于前方同向行驶的车,可以识别其尾灯,在接近一定距离时,将远光灯改为近光灯,同理,也可以由近光灯改为远光灯;

24、增强现实导航AR NAVI(Augmented Reality Navigation):AR NAVI就是将普通导航仪与摄像头结合,AR NAVI不仅用前向摄像头将车前的路况录下来,而且据导航地图的信息,在视频上划出虚拟线路箭头,显示导航相关信息。若AR NAVI与PED,VD,LDW等应用结合,其功能会得到进一步增强;

25、远近光灯辅助系统HBA(High Beam Assist)HBA是一种自动切换车辆远近光系统的智能高科技。在夜间行驶状况下,当逆向车辆接近或者靠近同向车辆时,HBA自动辅助将远光灯切换为近光灯,并在车辆远离时切换回原始状态。

HBA对经常会在夜间行驶的驾驶者来说具有显著的实际效用。

26、道路交通标志识别系统TSR(Traffic Sign Recognition)TSR是一种提前识别和判断道路交通标志的智能高科技。TSR的另外一个显著效用是可以和车辆导航系统结合使用,实时识别道路交通标志并将信息传输给导航系统。

27、交通信号灯识别系统TLR(Traffic Light Recognition)TLR是一种识别交通信号灯的智能高科技,并提前通知驾驶者前方信号灯状况。另外,TLR也可和车辆巡航系统或者影像存储系统结合使用,更有效地帮助驾驶。

28、其他......。

1、盲点侦测系统

汽车驾驶人的盲点是指三面后视镜,左、右、内看不到的区域,相信很多驾驶人都对于盲点有深刻的印象,它也是在众多事故中,常发生的意外之一。而盲点侦测系统就是运用雷达和传感器,来侦测车辆后方的盲点区,在盲点区侦测到车辆靠近时会向驾驶员提供警示,帮助驾驶人将意外的机率降至最低。

2、停车辅助系统

ADAS的停车系统就造福许多不会停车的新手们。停车辅助系统又分为2种,分别是主动式与被动式,前者系统自动控制方向盘以帮助驾驶完成停车,当然油门、刹车与档位切换还是要车主自行操控。后者则是以影像(摄影机)与影音(超音波)为感测单元所组成的,提供更多车身周围信息给车主掌握,减少碰撞机会。

3、车道偏离警示系统LDW

这套系统由摄影机、传感器及控制器所组成,原理是运用在车身侧面或后视镜的摄影机,采样目前行驶车道的标识线,再通过图像处理取得当前汽车在车道的位子,这时只要汽车偏离车道,控制器就会发出警报信号,从感测到发出警报,过程只需约0.5秒的时间,以实时提醒、叫醒驾驶,避免意外的发生。

4、碰撞预防系统FCW

由安装在车头的雷达,侦测自车和前方车辆的距离及速度,初期会发出警告声来提醒驾驶人注意车距,若车距依然持续拉近,车辆便会先自动轻踩刹车,并轻拉安全带2-3次,警告驾驶人,若系统判定追撞是没办法避免时,启动自动紧急刹车(AEB)后,会同时立刻拉紧安全带固定驾驶人,降低意外发生后的伤害。

5、适路性车灯系统

这套系统可依照不同的路况、环境、车速及天气状况,自动调整车灯的照明范围及角度,让车灯照射范围可以更深远下,又不会影像到其他用路人的视线,以提供驾驶人与对向来车更安全及舒适的照明,从过去的AFS主动转向式头灯,到现在结合传感器的多颗LED智能型头灯,都是属于此系统的范畴。

6、夜视系统

可帮助驾驶可以在视线不明、看不清楚的夜晚或恶劣天气时,自动识别动物或大型异物,同时警告驾驶前方路况,以避免意外的发生。辨别方式为以红外线来感知热量的不同,区分人、动物、车辆以及环境的差异,经过处理转变成图像,将原本看不清楚的物体清楚呈现在驾驶眼前,以降低行车风险。

7、主动车距控制巡航系统,ACC

这是通过安装在车辆前部的车距传感器,持续扫描车辆前方道路来得知前车的车速与相对距离,行驶中会自动侦测车速,当与前车的距离越来越小时,会对应调整自身车速,与前方车辆保持安全距离,减少碰撞意外的发生,也就是所谓的高级版自动巡航系统,目前许多车款上都已可看见此系统的踪影。

8、驾驶人生理状态监视

目前系统大多都是利用摄影机侦测驾驶者脸部,判断专注力程度、是否有打瞌睡的象征,还有系统更是利用驾驶人眼睛开闭频率情况,来辨别安全等级,提供适合的警告或是协助动作,如果驾驶者的脸部表情变化减少,甚至出现闭眼的情况,车辆就会透过声响与灯号来警示车主注意,以减少意外事故发生。

9、各系统的三部曲

以上提到的每个系统主要包含3个程序:信息采集,分析,指令执行。

A.首先是信息采集:不同的系统需要使用不同类型的车用传感器,包含毫米波雷达、超声波雷达、红外雷达、激光雷达、CCD CMOS影像传感器及轮速传感器等,来收集整车的工作状态及其参数变化情形,并将不断变化的机械运动变成电子参数(电压、电阻及电流)。举例来说,车道偏离警告系统使用CMOS影像传感器、夜视系统则使用红外线传感器、适应性定速控制通常使用雷达、停车辅助系统则会使用超声波等。

ADAS系统需先透过不同类型的车用传感器,包含毫米波雷达、超声波雷达、红外雷达、激光雷达、CCD CMOS影像传感器及轮速传感器等协助,就可让汽车掌握外界车况,才能进行后续的警示或反应动作。

B.其次是信息分析与指令下达:电子控制单元(ECU)会在针对传感器所收集到的信息进行分析处理,然后再向控制的执行装置下达动作指令。

C.最后则是执行动作:包含油门、刹车、灯光、声响等系统都是属于执行器的范畴内,会依据ECU输出的讯号,来执行各种反应动作,让汽车安全行驶于道路上。

目前ADAS系统的主要功能目前并非是完全控制汽车,而是为驾驶人提供车辆的工作情形,与车外环境变化等相关信息进行分析,且预先警告可能发生的危险状况,让驾驶人提早采取因应措施,避免交通意外发生。至于成为无人驾驶智慧车技术基础的目的,当然也是ADAS系统目前积极追求的方向,不过这需在不断累积使用经验与盲点克服后,同时加入更多主动侦测系统,甚至是物联网功能后,才有机会进一步实现。

自动驾驶与ADAS的关系

自动驾驶是高级驾驶辅助的最终目标,ADAS属于L2(部分自动驾驶)级别的自动驾驶。在通往L5级别自动驾驶的道路上,ADAS系统的成熟与完善是基本保障。就目前的技术来看,ADAS系统需要突破的是外界信息采集的精度和数据处理能力,前者的解决方案是高精度摄影与激光雷达的组合,而后者的解决方案是专业的车用级处理芯片如MCU、GPU或GPU+FPGA。当然,与之配合发展的还有高精度地图的发展。

ADAS发展现状机趋势

现阶段,ADAS系统主要还是被ABCD四大厂商(Autoliv,博世(Bosch),大陆(Continetal),德尔福(Dephi))以及Mobileye把控,国内市场由于汽车工业起步晚,起点低,对于代表先进汽车技术的驾驶辅助系统开发力度不足,目前国家尚未出台推动驾驶辅助系统技术发展的相关计划。而国内汽车生产厂家受资金与研发实力的限制,在先进驾驶辅助系统研发方面的投入较少。政策方面,目前中国也没有出台先进驾驶辅助系统相关技术的强制性安装法规,但针对在国内市场安装的日间行车灯和胎压监测系统,国家已经出台了强制性技术法规,并予以实施。

发展趋势

(1)从技术发展角度来看,由于消费者对汽车安全性的重视度只会越来越高,因而先进驾驶辅助系统在未来很长一段时间内必将保持持续发展的趋势。同时,先进驾驶辅助系统正在从单个技术独立发展转变为整合式主动安全系统的开发,多项技术可以共用传感器、控制系统等平台,一旦车辆装备了基础的ESP、ACC等技术,便可以方便地并以较低的成本添加其他安全驾驶辅助技术,从而将进一步推动先进驾驶辅助系统技术在汽车上的应用。

(2)一些相对较为低端且实用性强的先进驾驶辅助系统技术,如胎压监测系统、ESP电子稳定系统等已经充分得到了市场的认可,在强烈的需求驱动下,其在低端市场的普及率将稳步提升。

(3)中国消费者对于避险辅助类、视野改善类技术表现出明显的关注度与需求度,必将成为下一阶段该领域内的主要增长点。

(4)一些对道路要求较高的技术,如变道辅助、车道偏离警告、ACC等,以及与中国消费者驾驶习惯不符的技术,如车道保持系统、驾驶员疲劳检测、禁酒闭锁系统等,则可能将面临较长一段时间的缓慢发展。

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