智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)

◆文/北京 馮永忠 康永祿

馮永忠

全球汽車翻譯。一帶一路汽保設(shè)備譯者，美國汽車優(yōu)質(zhì)服務(wù)(ASE)電動汽車專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)譯者，德國雙元制職業(yè)教育汽車機(jī)電工程師認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)譯者。編審《汽車專業(yè)英語教程》等十本汽車新技術(shù)圖書。

當(dāng)今汽車工業(yè)正處于新技術(shù)革命的前沿。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的無人駕駛汽車安全技術(shù)的應(yīng)用，可能是汽車普及以來，汽車消費(fèi)者出行最大的變化。

對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)注始于交通安全。90%以上的交通事故是由于駕駛員的錯誤操作。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的一個重要承諾是減少汽車發(fā)生碰撞。無論是通過糾正駕駛員的人為錯誤，還是通過承擔(dān)全部駕駛責(zé)任，自動駕駛可以大大降低撞車次數(shù)。雖然人類駕駛汽車時可能會出現(xiàn)上百萬次同樣的錯誤，但智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以從成千上萬的其他車輛上獲得經(jīng)驗數(shù)據(jù)，包括汽車所在位置的緯經(jīng)度、車速、制動狀態(tài)、轉(zhuǎn)向信號狀態(tài)、汽車長度、寬度、保險杠高度等數(shù)據(jù)，如圖1所示。同時智能網(wǎng)聯(lián)汽車要逐步實現(xiàn)V2X協(xié)同控制，包括車-車、車-人、車-路等通信，增加交通安全性能。智能網(wǎng)聯(lián)汽車還可以節(jié)約能源和減少空氣污染。

圖1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

智能網(wǎng)聯(lián)汽車分為駕駛輔助、部分自動駕駛、有條件自動駕駛、高度自動駕駛和完全自動駕駛五個等級，如下表(表1)所示。

以全新寶馬5系等車型為例，介紹智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有的停車和起步功能的主動巡航系統(tǒng)、碰撞警告、側(cè)碰撞警告、車道偏離警告系統(tǒng)、盲點監(jiān)測系統(tǒng)、交叉行駛警告系統(tǒng)等常見系統(tǒng)。傳感器位置圖如圖2所示。

表1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車駕駛的五個等級

具有停車和起步功能的主動巡航系統(tǒng)，在交通順暢或堵車情況下都可為駕駛員提供最佳支持。該系統(tǒng)在高速行駛直至車輛靜止期間均可發(fā)揮作用。在此范圍內(nèi)，系統(tǒng)對車距和車速進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。如圖3所示。

具有停車和起步功能的主動定速巡航控制系統(tǒng)在前方?jīng)]有車輛時調(diào)節(jié)車速，雷達(dá)傳感器識別到自身車道前方有緩慢行駛車輛時，自動切換到車距調(diào)節(jié)功能。系統(tǒng)的一個77GHz雷達(dá)傳感器可以主要根據(jù)天氣情況識別出最遠(yuǎn)200m的前方車輛。通過改進(jìn)后的雷達(dá)傳感器探測功能可以根據(jù)駕駛員輔助立體攝像機(jī)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，也可以識別出相鄰車道上的車輛。如果這些車輛駛?cè)肽能嚨?，具有停車和起步功能的主動定速巡航控制系統(tǒng)就會根據(jù)駛?cè)牖蚯胺杰囕v從而調(diào)節(jié)車速。隨后將恒定保持駕駛員所選的時間間隔。如圖4所示。

圖2 傳感器位置圖

圖3 主動巡航系統(tǒng)

圖4 監(jiān)測范圍

碰撞警告：預(yù)警在與前方車輛速度差較高或前方靜止車輛距離很近而存在碰撞危險時，就會發(fā)出預(yù)警。發(fā)出預(yù)警時，在組合儀表上亮起紅色車輛符號。增大車距，必要時制動。如圖5所示。預(yù)警只針對車輛、不針對行人而發(fā)出。

嚴(yán)重警告：車輛以相對較高的速度差接近前方車輛或行人，即將遇到碰撞危險時，系統(tǒng)會盡可能晚地且僅在即將發(fā)生碰撞危險時才發(fā)出嚴(yán)重警告。嚴(yán)重警告觸發(fā)時，只有通過馬上進(jìn)行最大制動或避讓繞行才能避免發(fā)生碰撞。

發(fā)出嚴(yán)重警告時，在組合儀表上閃爍紅色車輛符號和行人符號。要求通過制動器進(jìn)行干預(yù)，必要時避讓繞行。如圖6和圖7所示。此外還發(fā)出一個聲音警告信號。在約10～60km/h車速范圍內(nèi)發(fā)出針對行人的嚴(yán)重警告。在約5km/h以上車速發(fā)出針對車輛的嚴(yán)重警告。

圖5 預(yù)警

圖6 嚴(yán)重警告1

帶城市制動功能的碰撞警告為駕駛輔助立體攝像機(jī)的碰撞警告增加了一種制動功能，該功能在約5～80km/h車速范圍內(nèi)執(zhí)行。在此車速范圍內(nèi)，如果發(fā)出嚴(yán)重警告后駕駛員尚未做出任何反應(yīng)，就會以最高4m/s2的加速度進(jìn)行車輛減速。如圖8所示。

圖8 駕駛輔助立體攝像機(jī)識別車輛

帶城市制動功能的行人警告用于避免在市內(nèi)與行人發(fā)生碰撞并減輕事故后果。在約10～60km/h車速范圍內(nèi)，系統(tǒng)發(fā)出可能與行人碰撞的警告，并在即將發(fā)生碰撞前通過制動干預(yù)提供支持。駕駛輔助立體攝像機(jī)探測車輛前方情況，并通過圖像處理識別出探測區(qū)域內(nèi)的行人。如圖9所示。

根據(jù)計算出的所識別行人的位置、距離和移動情況，在緊急情況下觸發(fā)嚴(yán)重警告。配備帶城市制動功能的行人警告時，不提供預(yù)警功能。發(fā)出嚴(yán)重警告時以大約4m/s2的減速度使車輛減速。制動干預(yù)時限約為1.5s。通過這種方式避免對后方交通造成附加危險。

圖9 駕駛輔助立體攝像機(jī)識別行人

側(cè)面碰撞警告系統(tǒng)支持駕駛員避免發(fā)生側(cè)面碰撞。識別出自身車輛側(cè)面有車輛或護(hù)欄等。在可能發(fā)生側(cè)面碰撞時，就會提醒駕駛員避免發(fā)生碰撞，如圖10所示。

圖10 避免側(cè)碰撞

四個雷達(dá)傳感器監(jiān)控車輛旁邊區(qū)域，可在任何光線條件下，主要根據(jù)天氣情況進(jìn)行工作。雷達(dá)傳感器進(jìn)行側(cè)面碰撞警告系統(tǒng)車輛進(jìn)行識別。出現(xiàn)碰撞危險時，車外后視鏡內(nèi)的相應(yīng)顯示，較高強(qiáng)度閃爍，且方向盤開始振動。

通過主動轉(zhuǎn)向干預(yù)，駕駛員使車輛進(jìn)入自身車道安全區(qū)域內(nèi)。如圖11所示。在70～210km/h車速范圍內(nèi)，進(jìn)行輔助式轉(zhuǎn)向干預(yù)。轉(zhuǎn)向干預(yù)可通過方向盤感知，但駕駛員可隨時對其進(jìn)行手動控制。

車道偏離警告系統(tǒng)在約70km/h以上車速記錄車道標(biāo)線，并在無意間離開車道時向駕駛員發(fā)出警告。輔助駕駛立體攝像機(jī)提供有關(guān)可用車道和道路標(biāo)線的所需信息。根據(jù)計算出的相對于自身車輛的相對位置偏差，發(fā)出相應(yīng)警告。如圖12所示，已識別出至少一條車道分界線，可發(fā)出警告。

如果駕駛員無意間超出道路標(biāo)線或離開車道分界線，就會通過方向盤輕微振動，接收到觸覺警告并可做出相應(yīng)反應(yīng)。方向盤的振動與越過異形標(biāo)記線時的振動類似。如果駕駛員未對車道偏離警告系統(tǒng)發(fā)出的警告做出反應(yīng)并越過道路標(biāo)線，就會通過短時主動轉(zhuǎn)向干預(yù)輔助使其保持車道，如圖13所示。如果駕駛員越過車道時已經(jīng)操作轉(zhuǎn)向信號燈，車道偏離警告系統(tǒng)就會發(fā)出信號，說明此為所需車道變更，不發(fā)出警告信號。

圖13 車道偏離警告主動轉(zhuǎn)向干預(yù)

盲點監(jiān)測系統(tǒng)也叫車道變更警告系統(tǒng)，可識別出自身車輛變更車道可能會發(fā)生危險的交通情況。例如遠(yuǎn)處車輛快速從后方駛近本車或車輛位于死角區(qū)域時，就會出現(xiàn)這種交通情況，如圖14所示。

駕駛員自己可能無法或很難對這種情況做出評估，特別是在光線陰暗的條件下。雷達(dá)傳感器可識別出死角區(qū)域內(nèi)的車輛并在任何光線條件下進(jìn)行工作。為此，這些傳感器能夠主要根據(jù)天氣情況，在最遠(yuǎn)70m距離內(nèi)進(jìn)行有效探測。在70～210km/h車速范圍內(nèi)進(jìn)行輔助式轉(zhuǎn)向干預(yù)。如圖15所示。主動轉(zhuǎn)向干預(yù)可通過方向盤感知，但駕駛員可隨時對其進(jìn)行控制。

圖14 盲點監(jiān)測

圖15 盲點監(jiān)測主動轉(zhuǎn)向干預(yù)

交叉行駛警告系統(tǒng)可識別出車輛前方或后方從側(cè)面接近的目標(biāo)?？稍谲囕v駛出停車位和進(jìn)入交叉行駛車流時，提醒駕駛員注意交叉行駛情況并在必要時發(fā)出警告。如圖16所示。

圖16 駛出停車位交叉行駛警告

如果識別出有移動目標(biāo)以當(dāng)前車速會在接下來約3s內(nèi)進(jìn)入車輛前方或后方區(qū)域內(nèi)，就會發(fā)出視覺和聲音警告。在約7km/h以下車速時，交叉行駛警告功能啟用。雷達(dá)傳感器可探測距離車輛約30～40m范圍內(nèi)的目標(biāo)。