智能駕駛輔助系統(tǒng)在自主品牌汽車中的可行性研究

鄧軍，夏林平

（昌輝汽車電氣系統(tǒng) （安徽）有限公司，安徽蕪湖 241007）

0 引言

隨著社會的進步，汽車數(shù)量急劇增加和道路交通狀況日益復雜，由車輛碰撞造成的交通事故給人們生命和財產(chǎn)安全造成巨大的威脅。特別在夜晚行駛時，容易發(fā)生意外碰撞的一些對象，比如路邊更換輪胎的司機、高速路上出現(xiàn)的動物等等，所有這些單憑肉眼在近距離下是很難發(fā)現(xiàn)的。根據(jù)英國交通部門統(tǒng)計研究表明，超過40%的汽車事故是由于駕駛員看不清楚前面的障礙物或車道偏離原因引起的。隨著電子技術在汽車上的應用，汽車正朝著智能化的方向發(fā)展，汽車安全性受到人們越來越多的關注，高科技在汽車中的應用層出不窮，汽車自動防碰撞系統(tǒng)、夜視系統(tǒng)可以安全有效地預防汽車碰撞，車道偏離報警 （LDW）系統(tǒng)可以對司機疲勞駕駛或注意力不集中致使車道偏離起到預防警告作用［1］。

1 汽車在安全方面的創(chuàng)新發(fā)展

汽車工業(yè)是在不斷改革中發(fā)展的，從第一臺汽車誕生到未來汽車的設計，國外汽車公司比如奔馳公司作為先鋒者在其中發(fā)揮了決定性的作用。在新技術開發(fā)中，特別是主動及被動駕駛安全性等方面，他們一直走在世界汽車工業(yè)前列，他們開發(fā)的安全技術在市場上具有不小的影響力 （如圖1所示）:奔馳公司是將汽車安全技術市場化最多的公司之一。目前中國汽車市場不僅空間很大，而且人們對汽車安全性能要求越來越高，因此我們有必要對中國自主品牌的汽車增加雷達和紅外線技術的智能駕駛輔助系統(tǒng)，比如車道偏離系統(tǒng)、汽車自動防撞系統(tǒng)、夜視輔助系統(tǒng)等［2］。

2 智能駕駛輔助系統(tǒng)的定義

駕駛輔助系統(tǒng)的定義:某人在一旁作用而起到幫助作用。智能駕駛輔助系統(tǒng)在駕駛員遇到緊急狀況時，通過有針對性的技術干預，提供主動支持。但是也必須知道:駕駛輔助系統(tǒng)不應該也不能取代駕駛員，也不能因為有了輔助系統(tǒng)而免除駕駛員對安全行駛應付的責任。駕駛輔助系統(tǒng)只是車輛行駛的輔助手段——駕駛者應該始終清楚地認識到，輔助系統(tǒng)受到具體情況和條件的影響，功能也是有限的［3］。

3 智能駕駛輔助系統(tǒng)介紹

中國自主品牌的汽車，智能駕駛輔助系統(tǒng)可以分為車道偏離系統(tǒng)、汽車自動防撞系統(tǒng)、夜視輔助系統(tǒng)。下面將對幾個典型系統(tǒng)進行介紹。

3.1 車道偏離預警系統(tǒng)

研究數(shù)據(jù)表明，所有致命的交通事故中34%跟車道偏離有關，同時車道偏離也被看成車輛側翻事故的主要原因之一;同時研究發(fā)現(xiàn)23%的汽車駕駛員六個月內至少在轉向盤上睡著一次;36%的卡車駕駛員自己在駕駛過程中打瞌睡;20%的卡車駕駛員在六個月內有在轉向盤上睡著的經(jīng)歷。四個駕駛員中就有一個駕駛員經(jīng)歷過車道偏離引起的傷亡事故。駕駛員長時間單調地駕駛經(jīng)常容易導致注意力降低，歐洲經(jīng)驗表明在所有單人車禍中大約14%是由于駕車偏出行駛車道引起的，如圖2所示。

該系統(tǒng)由一個安裝在汽車后視鏡內的小型CCD攝像機、一些檢測車輛狀態(tài)和駕駛員操作行為的傳感器 （比如轉向信號）以及視覺和聽覺警告裝置組成。該系統(tǒng)利用由CCD攝像機獲得的車輛前方的車道標識線、其他傳感器 （比如轉向信號）獲得車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)和駕駛員的操作行為等信息，判斷車輛是否已經(jīng)開始偏離其車道，當一旦檢測到汽車距離自身車道白線過近有可能偏入鄰近車道而且司機并沒有打轉向燈時，該系統(tǒng)就會發(fā)出警告信息提醒司機注意糾正這種無意識的車道偏離，當駕駛員感覺到手中的方向盤在振動時，表示車道偏離系統(tǒng)在報警。當檢測到汽車偏離車道時，傳感器會及時收集車輛數(shù)據(jù)和駕駛員的操作狀態(tài)，之后由控制器發(fā)出警報信號，整個過程大約在0.5 s完成，為駕駛者提供更多的反應時間 （圖2）。而如果駕駛者打開轉向燈，正常進行變線行駛，那么車道偏離預警系統(tǒng)不會做出任何提示。從而盡可能地減少車道偏離事故的發(fā)生。如有必要，系統(tǒng)將利用視覺警告信息、聽覺警告信息以及振動轉向盤來提醒駕駛員小心駕駛車輛，大大減少了因車道偏離引發(fā)的碰撞事故。此外使用LDWS還能糾正駕駛員不打轉向燈的習慣，該系統(tǒng)主要功能是提醒過度疲勞或解決長時間單調駕駛引發(fā)的注意力不集中等情況［4］。

在雨雪天氣或能見度不高的路面時，采集車道標識線的準確度會下降，因此車道偏離預警系統(tǒng)攝像頭需要采用紅外線傳感器的采集數(shù)據(jù)方式，并通過紅外線收集信號來分析路面狀況，即使在惡劣環(huán)境的路面，也能識別車道標志線，便于在任何環(huán)境的路況下均能及時提醒駕駛員汽車道路偏離狀態(tài)。

3.2 汽車自動防撞系統(tǒng)

汽車防撞系統(tǒng)，是防止汽車發(fā)生碰撞的一種智能裝置。它能夠自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、行人或其他障礙物體，發(fā)出警報或同時采取制動或規(guī)避等措施，以避免碰撞的發(fā)生。當汽車防撞系統(tǒng)探測到可能發(fā)生危險時，系統(tǒng)就會轉入“自動操作”來避免危險的發(fā)生，例如當安裝在車上的攝像頭發(fā)現(xiàn)了將會有不可避免的撞車發(fā)生時，就會自動啟動應急剎車系統(tǒng)，從而保證損失降到最低。系統(tǒng)還包含有與電腦相連的立體攝像機，可以分辨出汽車、騎車人以及行人，并且以此為依據(jù)配合當前各種參數(shù)迅速計算出事故可能的破壞的程度，并做出相應的反應。另外，系統(tǒng)還有一個功能，可以自動探測路邊的限速指示牌，并且根據(jù)探測到的數(shù)據(jù)用聲音的方式提醒司機要遵守速度限制，從而盡可能地避免事故的發(fā)生。汽車自動防撞系統(tǒng)包含:（1）信號采集系統(tǒng)，采用雷達、激光、聲納等技術自動測出本車速度、前車速度以及兩車之間的距離;（2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，主控芯片對兩車距離以及兩車的瞬時相對速度進行處理后，判斷兩車的安全距離，如果兩車車距小于安全距離，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就會發(fā)出指令;（3）執(zhí)行機構，負責實施數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)來的指令，發(fā)出警報，提醒司機剎車，如司機沒有執(zhí)行指令，執(zhí)行機構將采取措施，比如自動剎車等。當汽車行駛前方出現(xiàn)障礙物并對本車行駛安全構成威脅時，汽車自動防撞器能實施自動報警、自動減速、自動制動，最終使汽車與障礙物避免相撞。對后車追尾碰撞的提前預警性能:汽車自動防撞器在工作狀態(tài)下，后剎車燈提前點亮。提醒后車司機注意，同時本車給后車留出一定的制動距離，以此避免后車追尾［5］。

3.3 夜視輔助系統(tǒng)

夜視輔助系統(tǒng)能使駕駛員辨別出距離210 m左右路旁身著淺色衣服的試驗假人，比氙氣大燈提早41 m左右。而在行人身著黑色衣服時，可提早92 m左右。這意味著采用夜視輔助系統(tǒng)可以將夜間行車安全性提高125%以上。同時，由于對于潛在危險信息的充分掌握也能夠使駕駛者在夜間駕駛過程中的心理壓力大為緩解，進而使駕駛過程更加舒適放松。

夜視系統(tǒng)在夜間可以將車燈照射范圍以外的潛在危險情況顯示在擋風玻璃上，從而開闊駕車人的視野，避免交通事故的發(fā)生。夜視系統(tǒng)也可以幫助駕駛者在夜間會車出現(xiàn)眩光時看清前方情況 （如圖4所示）。

由于采用了夜視輔助系統(tǒng)，可以提前看清近光燈照不到的黑暗中的交通標牌、彎道、行人、汽車、丟失的貨物或者道路上其他可以造成危險的事物。這樣，駕駛者可以及時采取制動或者避讓措施。此外，這個系統(tǒng)能減輕駕駛者在夜間開車的緊張和勞累，保持精神飽滿的狀態(tài)，從而能夠在緊要關頭迅速而正確地做出反應。

配備了夜視輔助系統(tǒng)的車輛裝有兩個額外的紅外線前照燈，可以照到前方大約200 m的距離。由于夜視輔助系統(tǒng)的前照燈在可見光波長范圍之外進行工作，因此不會對人類的視線產(chǎn)生影響。當車速超過每小時15 km時，駕駛者就可以啟動夜視輔助系統(tǒng)。將前照燈打開，然后只需按下儀表板上的一個按鈕，通常情況下顯示速度的8英寸顯示器就被切換為攝像機圖像的狀態(tài)。汽車前方的道路情況以一個清楚的灰度級圖像出現(xiàn)在人們眼前。

4 展望

汽車未來發(fā)展方向是持久安全的駕駛。對于自主品牌汽車研發(fā)來說，實現(xiàn)良好的駕駛視野，避免事故的發(fā)生，具有很高的戰(zhàn)略地位。目前研發(fā)工作的重點在于主動和被動安全系統(tǒng)的結合，以及對于更智能化駕駛輔助系統(tǒng)的研發(fā)，這些系統(tǒng)可以提前識別復雜的潛在事故環(huán)境，并及時向駕駛員發(fā)出警示，以盡量避免事故的發(fā)生。另外一個關注的重點，是對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行持續(xù)再開發(fā)。車道偏離警示系統(tǒng) （Advanced Lane Departure Warning，ALDW）在駕駛員無意識偏離車道前，對其發(fā)出警告。汽車自動防撞系統(tǒng) （Automatic Bump-shielded System），它是一種防撞的智能裝置，能自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、行人或其他障礙物體，發(fā)出警報或采取制動等措施，以避免碰撞的發(fā)生。夜視輔助系統(tǒng)可以幫助駕駛者夜間會車出現(xiàn)眩光時看清前方情況，在黑夜中既能顧及到其他車輛乘員或路人的情況，又能改善行駛道路的照明情況。

【1】王榮本，李斌，儲江偉，郭克友.世界智能車輛行駛安全保障技術的研究進展［J］.公路交通科技，2002（2）:119－123.

【2】于立萍.基于測距雷達的汽車安全輔助駕駛技術研究［D］.北京:清華大學，2004:10 －13.

【3】無人駕駛智能汽車的支持技術［J］.汽車零部件，2009（10）:23－25.

【4】李智斌，李果，孫增圻，孫富春.航天器自主運行控制與智能信息處理技術［C］.2003年中國智能自動化會議論文集（上冊），2003:20－35.

【5】于立萍，何克忠，丁冬花.汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)中通用測量控制模板的設計［J］.計算機工程與應用，2004（1）:194－197.