當今汽車不可或缺的-ADAS

作者:Carol   |   2015 / 07 / 06

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:Jean


“如果說過去十年是智慧手機和手機系統生態的天下,那下一個十年科技發展將會以IOT(物聯網)和ADAS(先進駕駛輔助系統)為重點”- by Dieter Bohn as an editor of The Verge.

2015年的CES大會,三星、SONY、LG等過去以手機為重點的大牌廠商,開始將注意力引向互聯網、智慧家居和汽車產業的方向。除了熟知的智慧家居,汽車領域似乎是科技公司下一個要“入侵”的領域。此次展會中,Sony 的CEO極力宣傳自家一款專為汽車打造的圖像感測器,並向Ford、GM、Toyota等汽車公司“推銷”自己的攝影機,SONY之所以如此的費盡心思,實因看透了當下的趨勢:小型創業公司造產品,科技巨頭則著力於打造將這些設備統一起來的系統- 而ADAS高級駕駛輔助系統正是作為切入設備溝通與互聯的不二人選。

什麼是ADAS

ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)先進駕駛輔助系統,是指利用安裝在車上的各式各樣感測器(這些感測器可以通過探測光、熱、壓力或其他用於監測汽車狀態的變數),在第一時間收集到車身內外的環境資料,進行靜、動態物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理,從而使駕駛者在最快的時間內察覺可能發生的危險並避免的一套系統。

ADAS是基於感測器的系統與技術,通過感測器收集到的資訊進行整合,向駕駛者提供建議並引起注意,從而提高行駛的安全性。而這些感測器通常利用攝影機、雷達、雷射和超音波等形式佈置在汽車上的任何位置,如前後保險杠、側視鏡、駕駛杆內部或者擋風玻璃處,還有一些則是嵌入在汽車及其系統之中,肉眼卻無法看到。

ADAS系統提供的功能包括自我調整巡航控制、夜視、車道偏離預警、車道保持輔助和碰撞警告系統等,具有自動轉向和制動干預的功能。預測式ADAS可部分控制車輛的移動,預防事故發生於未然。

ADAS的重要性

近年來豪華汽車所具備的高階特性隨著時間的推移,最終慢慢地都應用到中階和經濟型汽車上,成為必備的電子和電氣系統,ADAS系統也不例外。而之所以ADAS系統應用拓展的如此之快,部分原因是出於廠商們對競爭的考慮,增強自家產汽車的吸引力;再則,成本的大大降低是關鍵因素,雖然ADAS技術越來越複雜,但現階段已實現將多種感測器和處理器的技術集成在很少的元件中,以中階甚至經濟型汽車能夠承受的價格來設計ADAS應用;最後,則是政府規章規制度的原因,一些國家的政府要求安裝某些得到驗證的ADAS技術,作為汽車中的標準配置,以確保駕駛者、乘客、行人以及其他道路用戶的安全。據說,美國高速運輸安全管理局正在制定強制安裝後視攝影機的政策,預計2018年車載攝影機將達6千萬台。那麼,為何安裝ADAS系統如此重要呢?

  1. 提高安全性:主動和被動式安全系統有助於降低駕駛風險,當駕駛員駕駛車輛開始偏離車道時,系統會發出警告;在夜間,還能夠增加駕駛員的能見度,從而避免事故的發生,並爭取最終實現零事故的目標。
  2. 讓汽車更環保:車輛可以更高效地管理導航與油耗,通過智慧控制減少二氧化碳的排放量。
  3. 催生新型汽車:根據分析人員的推測,隨著共享經濟的發展,未來越來越多的汽車將實現多人共用,新的技術可為每名駕駛人員保存獨立的個人配置方案。
  4. 在路途中的連接:應時代的需求,汽車與IOT(物聯網)的融合日漸深入,ADAS系統會通過車輛收集更多的資訊資料,根據使用的需求催生私人定制的互聯駕乘新體驗。

論ADAS的重要性

ADAS技術在汽車領域的具體應用

【系統:適應性巡航系統(ACC);感測器:雷達】

以77GHz的雷達為例,該系統通過使用安裝在車輛前部的感測器來實現測量前方車輛的速度以及判斷兩車間的距離。同時還可以監測自身的車速和距離,若太近,則會自動降速調整。這種雷達已經在高級轎車的ACC系統上應用多年了,相比之下,目前已在中階和經濟型轎車上應用的機載雷射雷達感測器是遠端感測器中較經濟的選擇,其原理是通過發射雷射脈衝,檢測從其他物體反射回來的光線信號所用的延時時間,來計算物體之間的距離,協助駕駛人員進行判斷;還有一種短程雷達感測器的工作頻率是24GHz,用於監測車輛附近的物體,這種感測器一般安裝在車輛的側面,收集的資訊則用於盲點檢測和並線輔助的功能。因駕駛過程中存在盲點,此功能當盲點中出現物體時,會向駕駛提出預警,以避免發生碰撞。歐洲的福特Focus就具備了ACC技術和自動刹車等以前只會安裝在高階車款上的功能。

【系統:夜視(NV);感測器:熱成像攝影機】

有調查顯示60%的交通事故都發生在夜間及天氣不好的情況下,夜視系統的最大功能在於幫助駕駛員在很暗的條件下識別物體,這些物體一般超出了車輛大燈所能照射到的視線範圍,針對在前方道路上行駛的車輛提前發出報警,避免撞車事件的發生。目前汽車夜視系統主要使用的是熱成像技術(紅外線成像技術),其原理是通過紅外線感知熱量不同區分人、動物和行駛的車輛與周圍環境的差別,將收集來的資訊轉變成可視的圖像,把原本在夜間看不到的物體清楚的呈現在眼前,增加夜間行車的安全性。然而,其成本造價較高,國外各大車廠只是在其頂級豪華車型中搭載此系統,如BMW 7系、賓士S級等。伴隨著科技的發展和夜視系統成本的降低,車載夜視系統未來也會逐漸全面的普及。

【車道偏離預警(LDW);感測器:影像處理晶片、處理器】

根據美國聯邦公路局的估計,美國2012年所有致命的交通事故中44%跟車道偏離有關,同時,車道偏離也被是車輛側翻事故的主要元兇。車道偏離預警系統主要由HUD抬頭顯示器、攝影機、控制器以及感測器組成,當該系統開啟後,安置在車身側面或後視鏡位置的攝影機會時刻採集行駛車道的標識線,通過影像處理獲得汽車當前車道中的位置參數進行匹配,當檢測到汽車偏離車道時,感測器會及時收集車輛資料和駕駛員的操作狀態,再由控制器發出警報信號,整個過程的完成大約只需0.5秒左右,為駕駛者提供更多的反應時間。目前,車道偏離預警系統在福斯CC、BMW 5系、賓士E級、英菲尼迪M系等車型上均已配備,有趣的一點是在不同品牌汽車中,除稱呼各有差異外,提醒駕駛員的方式也略有不同。最初,當行駛軌跡偏離車道後,會在儀錶盤中亮起預警燈,並在車內發出鳴音提醒駕駛者,但遇到雜亂的環境就會有聽不清提示音的情況,針對此種情況,一些品牌車型進行了改進,賓士採用方向盤震動+蜂鳴的形式警示駕駛員;奧迪採用方向盤振動提示+自動修正的模式;而沃爾沃更是採用三種方式結合的模式即方向盤振動提示+蜂鳴+自動修正將安全性做足,此外還有一些品牌車型採用了座椅震動的提醒方式。

ADAS技術在汽車領域的具體應用

以上介紹了ADAS系統中的幾個單獨應用,雖然能有效的幫助駕駛者減少發生事故的機率,但仍存在很大的危險性。畢竟機器的智慧化是有限度的,並不能像人類一樣真正的進行思考與判斷,當感測器等設備損壞或探測資料不準時,若過分的依賴該系統,仍會釀成悲劇。

ADAS未來的發展

ADAS技術的發展歷史並不長,仍存在著許多進步的空間。一方面,ADAS系統間各自獨立,更多的是需要考慮到協同和融合等因素的開發和實現。若一個感測器只能實現一個功能,很難獲得成本更為優化的解決方案。如何將不同的感測器獲取到的資料進行相互融合,如雷達、攝影機和機載雷射雷達與導航資料的融合對改善車輛的性能十分的重要,從而增加系統功能或強化現有功能。而協同功能就是允許系統通過增加部分軟體來方便地實現功能的增加,如複合感測器應用到一輛汽車上,感測器間提供的資料就能夠進行相互融合,使探測到的目標資訊更為準確可信。另一方面,將主動安全與被動安全系統真正的結合起來,目前碰撞中的被動安全(比如安全氣囊和預縮式安全帶)與主動安全系統(ADAS)之間聯繫並不是很大,能做到通過感測器監測到不可避免的碰撞時就讓安全氣囊做好準備的系統也只是少數品牌車型有應用到,其功能多半有限且應用的範圍仍較小。

ADAS的普及和完善仍是需要努力的方向。最終,隨著汽車智慧化颶風的來襲,ADAS產業的爆發也是指日可待,而這些主動安全功能都是為今後的自主駕駛汽車最終目標做準備- 無人駕駛。

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