首页资源分类应用技术汽车电子 > 汽车ADAS原理及技术的最新进展

汽车ADAS原理及技术的最新进展

已有 445148个资源

下载专区

上传者其他资源

    文档信息举报收藏

    标    签:ADAS

    分    享:

    文档简介

    由于各国汽车安全标准的不断提高, 导致主动

    安全技术先进驾驶辅助系统(ADAS) 近年来呈快

    速发展趋势。据PRWeb公司2013年11月预测, 全球

    ADAS市场在2012~2016年期间将保持22.59%的复合

    增长率。目前ADAS中应用最广的三大技术是自适

    应巡航控制、车道偏离预警和侧面物体探测, 预计

    到2015年, 由这3种技术组成的ADAS系统的市场价

    值将达到62.1亿美元。ADAS这种最初只应用于奔

    驰和宝马等豪华车中的技术, 正在快速进入中级甚

    至入门级乘用车。

    文档预览

    ●综 述● ●Overview● 2014年汽车ADAS技术的最新进展 张翔 (东软集团股份有限公司, 上海 200241) 张翔 中图分类号: U463.675 文献标识码: A DOI:10.13273/j.cnki.qcdq.2014.08.002 文章编号: 1003-8639(2014)08-0004-04 由于各国汽车安全标准的不断提高, 导致主动 安全技术先进驾驶辅助系统 (ADAS) 近 年 来 呈 快 速发展趋势。 据PRWeb公司2013年11月预测, 全球 ADAS市场在2012~2016年期间将保持22.59%的复合 增长率。 目前ADAS中应用最广的三大技术 是 自 适 应巡航控制、 车道偏离预警和侧面物体探测, 预计 到2015年, 由这3种技术组成的ADAS系统的市场价 值 将 达 到62.1亿 美 元 。 ADAS这 种 最 初 只 应 用 于 奔 驰和宝马等豪华车中的技术, 正在快速进入中级甚 至入门级乘用车。 的。 超声波雷达具有成本低的优势, 但是探测距离 近 , 存 在 探 测 盲 区 , 不 能 保 证100%的 正 确 性 , 主 要应用于前、 后倒车报警系统中。 摄像头具有探测 距离远, 没有盲区, 但是图像识别算法复杂, 同一 算法对于不同的车型需要标定。 未来发展趋势是摄 像头会取代超声波雷达。 1 ADAS系统的工作原理 根据Wikipedia在线百科全书的定义, 汽车高级 辅助驾驶系统通常包括 导 航 与 实 时 交 通 系 统TMC、 电 子 警 察 系 统 ISA ( Intelligent speed adaptation 或 intelligent speed advice) 、 车 联 网 ( Vehicular communication systems)、 自适应巡航ACC (Adaptive cruise control) 、 车 道 偏 移 报 警 系 统 LDWS ( Lane departure warning system) 、 车 道 保 持 系 统 ( Lane change assistance) , 碰 撞 避 免 或 预 碰 撞 系 统 (Collision avoidance system 或 Precrash system) 、 夜 视系统 (Night Vision)、 自适应灯光控制 (Adaptive light control)、 行人保护系统 (Pedestrian protection system)、 自动泊车系统 (Automatic parking)、 交通 标 志 识 别 ( Traffic sign recognition) 、 盲 点 探 测 ( Blind spot detection) 、 驾 驶 员 疲 劳 探 测 ( Driver drowsiness detection)、 下坡控制系统 (Hill descent control) 和电动汽车报 警 (Electric vehicle warning sounds) 系统。 本文主要分析2013年全球汽车销量 排名前三的日本本田、 美国通用和德国大众3家公 司的ADAS产品研发和规划情况。 ADAS系统工作原 理 如 图1所 示 。 目 前ADAS系 统的主要传感器包括超声波雷达和摄像头, 通过对 汽车周边汽车、 障碍物和行人的识别和提前报警, 从而避免交通事故的发生, 实现主动安全驾驶的目 图 1 ADAS 系统工作原理 2 主要ADAS车型分析 2.1 日本丰田汽车 丰田2013年 汽 车 销 量 处 于 全 球 第 一 , 达 到998 万辆, 这与丰田一直注重汽车的主动安全技术有密 切关系。 丰田旗下的高端豪华车雷克萨斯就配备了 众多的ADAS安全设备。 雷 克 萨 斯 最 高 端 的 车 型 是 混 合 动 力 LS600hL, 中 国 市 场 的 厂 商 建 议 零 售 价 238.8万元。 根据丰田官方网站资料显示, LEXUS雷 克萨斯搭载了带语音识别功能的硬盘导航系统、 LEXUS G-BOOK雷克萨斯智能副驾、 自适应巡航控 制、 带引导功能的倒车影像监视系统、 停车辅助雷 达、 带制动保持功能的电动驻车EPB、 自适应照明 系统AFS、 车道保持辅助 系 统LKA、 并 线 盲 点 监 视 器BSM、 倒 车 侧 后 方 盲 点 警 示 系 统 RCTA、 预 碰 撞 安全系统 (包括前部和后部)、 夜视系统、 驾驶员 红外线闭眼监测器系统。 丰田公司的另外一款高级轿车皇冠的安全性能 收稿日期: 2014-01-26; 修回日期: 2014-03-27 作者简介: 张翔 (1971-), 男, 工学博士, 副研究员, 担任东软集团战略咨询部汽车电子领域资深顾 问, 工作 领 域 包 括 汽车导航、 车联网、 ADAS和智能汽车, E-mail: xiang-zhang@neusoft.com。 4 《汽车电器》2014 年第 8 期 ●Overview● ●综 述● 同样非常出色。 皇冠轿车在中国市场的厂商建议零 售 价 是 31.98~51.98 万 元 , 搭 载 了 如 下 ADAS 设 备 : 预碰撞安全系统PCS、 上坡辅助控制系统、 智能泊 车辅助系统、 倒车影像显示系统、 8眼测距雷达、 超声波侵入传感器、 自适应雷达巡航控制系统 ACC、 G-Book智能副驾、 导航系统 (根据不同车型 分别配备硬盘HDD式或存储卡SD式)。 2013年1月, 丰田公司在美国拉斯维 加 斯 消 费 电 子 展 CES2013 上 发 布 了 正 在 研 发 中 的 新 车 型 — — — 搭载Lexus INTEGRATED SAFETY系统的雷克萨斯 LS ( 图 2) 。 该 车 搭 载 了 立 体 型 高 像 素 摄 像 头 、 GPS、 360°激光追踪技术, 其中立体型高像素摄像 头可以感知车前方150 m的 行 人 和 物 体 。 汽 车 顶 篷 装备有检测车辆方向和角度的GPS天线, 还组合搭 载了拥有360°激光追踪技术的机器, 追踪范围可以 达到汽车周边70 m。 据丰田介绍, 通过三者组合可 以每天获取周边数据, 以支持安全地自动驾驶。 该 车在驾驶员不操作的情况下也能自动躲避障碍物, 信号灯变红时可以自动停车, 可以防止驾驶时或进 车 库 时 的 碰 撞 , 大 大 提 高 安 全 性 能 。 Lexus INTEGRATED SAFETY系统是由分别位于静冈县裾 野市和美国密歇根州安娜堡的东富士研究所共同研 发。 目前雷克萨斯LS的目标并不是实现完全的自动 驾驶, 只是实现辅助驾驶功能。 图 2 丰田自动驾驶汽车雷克萨斯 LS 丰田公司正在研发的汽车自动驾驶技术的目标 是, 不仅用于改善驾驶者的驾驶技巧, 也帮助驾驶 者坐在驾驶室中监控车辆的行驶。 丰田汽车自动驾 驶技术拥有一个车辆循迹控制系统, 使用无线通信 技术使受控车辆与周边汽车进行数据交换, 以判断 和控制受控车辆的轨迹。 此外, 丰田汽车自动驾驶 技术在道路偏移监控系统的帮助下, 可以使受控车 辆准确地按预定轨迹行驶。 丰田汽车自动驾驶技术 是通过结合先进技术与驾驶员的驾驶技术, 来帮助 汽车更加安全稳定地行驶。 丰田公司所研发的汽车 自动驾驶技术不但通过适应性巡航控制改善了车辆 的安全性, 还通过大量的信息交互提升驾驶员的操 控便捷性。 2013年11月9日, 日本首相安倍晋三在 日本国会周边的道路上, 试乘丰田、 本田和日产公 司研制的可自动操纵转向盘和制动的自动驾驶汽车 后, 表示了肯定和赞扬。 2.2 美国通用汽车 通用汽车2013年全球销 量 是971万 辆 , 位 于 全 球第二。 通用旗下的豪华车凯迪拉克搭载了很多 ADAS设备, 其高端车型加长型ESV铂金版SUV凯雷 德, 国内价格168.8万元, 搭载了侧面盲区接近预警 SBZA、 可 视 影 像 倒 车 辅 助 系 统 、 智 能 导 航 GPS 系 统、 安吉星信息通信系统OnStar。 其中SBZA系统的 功能是, 当汽车侧后方车辆驶入后视镜的盲区时, 后视镜上的标识就会闪烁警示, 提醒驾驶者当前不 是变道的时机, 应当注意观察确保安全后再完成变 道。 另外, 通用旗下的别克君越轿 车 搭 载 的ADAS 设备有: 前瞻性智能主动安全系统IntelliSafe、 全车 速自适应巡航系统、 碰撞预警系统、 车道偏离预警 系统、 车道变更辅助系统和泊车预警系统。 在 自 动 驾 驶 方 面 , 2012年4月 通 用 汽 车 宣 布 , 到2017 年 将 以 凯 迪 拉 克 品 牌 推 出 限 定 在 高 速 公 路 上 行驶的自动驾驶汽车 (图3), 这是全球第一个汽车 厂商公布 “自动驾驶汽车” 的实用化时间。 2013年 10月 , 通 用 汽 车 电 气 控 制 和 主 动 安 全 技 术 总 监 约 翰·凯普 (John Capp) 在东京举办的 “智能交通ITS 世界会议 东京2013” 表示, 通用正在 开 发 结 合 了 自动调整车速和保持车道的半自动驾驶技术 “Super Cruise”, 可以在某些特定的驾驶条件下, 让车辆自 动完成按车道行驶、 制动以及速度控制等操作, 可 以减轻驾驶员在高速公路长途驾驶以及路面拥堵的 情况下的工作负荷。 但是, 驾驶者对行驶的控制仍 是必要的。 “Super Cruise” 技术目前仍处于实际道 路测试及评估阶段, 预计2020年前在部分凯迪拉克 量产车型上率先投入使用。 量产后的凯迪拉克自动 驾驶汽车在汽车专用道路上行驶时, 不用握转向 盘 ; 在 “Super Cruise” 判 断 需 要 人 进 行 操 作 时 , 系统会提醒驾驶者介入驾驶操作。 但是约翰·凯普 表示: 凯迪拉克汽车要实现只需输入目的地便可自 动到达的全自动驾驶技术还需要一些时间。 2013年 图 3 凯迪拉克自动驾驶汽车 《汽车电器》2014 年第 8 期 5 ●综 述● ●Overview● 10月 , 通 用 汽 车 公 司 的 “Super Cruise” 半 自 动 驾 驶 技 术 荣 获 美 国 权 威 杂 志 《大 众 机 械 》 (Popular Mechanics) 授予的2013年度突破创新奖。 该奖项旨 在表彰科技、 医药、 太空探索、 汽车设计及其它领 域的杰出发明者及创新产品。 另外在美国, 政府在制度方面给予了大力支 持。 目前美国已有加利福尼亚州、 佛罗里达州、 内 华达州以及密歇根州4个州批准了无人驾驶车辆公 路测试。 2.3 德国大众汽车 德 国 大 众 汽 车 公 司 在 2013 年 全 球 汽 车 销 量 是 970万辆, 位于第三。 大众汽车的豪华车奥迪A8的 中国市场价格是87.1~250.1万元, 搭载的ADAS设备 包括增强型汉语语音导航系统、 自适应巡航系统 (带Stop&Go和Audi Pre Sense Front功能)、 带 前 后 声音报警的驻车辅助系统、 保持辅助系统、 车道辅 助系统、 高级驻车辅助系统、 倒车影像 / 全景影像 系统、 夜视辅助系统和行人识别系统。 一 汽 大 众 公 司 生 产 的 迈 腾 轿 车 , 价 格 18.28~ 29.78万元, 同样也搭载了众多的ADAS设备, 包括 智能驾驶辅助系统IDAS、 自适应巡航系统和预碰撞 安全系统。 其中自适应巡航系统的车距雷达隐藏在 车头大众标志后, 时刻监测前方车距, 同时采集车 速信号, 与预碰撞安全系统默契合作。 当车距过近 时, 系统立刻与制动防抱死系统及发动机控制系统 通力协作, 使车轮适当制动, 以确保预设的安全距 离。 当车距增加后, 系统控制车辆自动加速以始终 保持安全距离不变。 另外, 迈腾轿车搭载的第2代 智能泊车辅助系统, 不但能水平泊车还能垂直泊 车, 即使在很小的间隙 (车长+0.8 m) 也可以让泊 车变得轻松自如。 智能泊车辅助系统配备的12个超 声波探头, 可以在最大车速不超过40 km / h情况下, 寻找合适泊车空间。 泊车空间的要求是与泊车位置 旁边车辆距离0.5~2 m, 泊车速度最大为7 km / h。 迈 腾轿车搭载的智能卫星导航DVD系统, 由30G硬盘 存储地图, 支持导航语音回放功能, 拥有超过500 条的语音识别控制信息。 另外, 在德国畅销的第7 代大众高尔夫轿车还具备识别速度限制牌等交通标 志功能, 这一功能最先搭载在大众辉腾高级轿车上。 2013年1月, 奥迪自动驾驶汽车 (图4) 在美国 内华达州获得上牌资格。 2013年2月, 奥迪在美国 CES展会上展示自动驾驶系统, 奥迪下一代A8轿车 也将成为第一款装备该系统的奥迪汽车。 奥迪自动 驾驶系统主要采用2个雷达、 1个广角摄像头和8个 超声波传感器来帮助车辆进行无人驾驶。 其中2个 雷达传感器用来扫描车辆前方35°的角度以及250 m 以内的距离, 以控制车辆的车速; 1个广角镜头负 责监测路面标记、 道路上的行人以及其他车辆等; 8个超声波传感器分布在车辆前方与两侧, 结合1个 监 测 视 角 是 140° 、 辐 射 距 离 达 到 80 m 的 镭 射 扫 描 仪, 共同监测、 控制车辆与周围车辆的行驶状况。 图 4 奥迪自动驾驶轿车 在2014年1月的美国CES国际消费电子展上, 奥 迪 宣 布 了 为 自 动 驾 驶 汽 车 研 制 的 TJA (Traffic Jam Assistant) 辅助驾驶系统, 这是奥迪未来的 全 自 动 驾驶技术的基础。 TJA的工作原理是, 采用激光探 测与测距系统LiDAR, 其作用是充当自动驾驶汽车 的 “眼 睛 ”。 通 过 数 台LiDAR传 感 器 , 为 自 动 驾 驶 汽车的控制系统提供周边环境的实时变化数据。 TJA系统还包括1台超声波传感器、 1组车内 / 外摄像 头以及1个CPU芯片组。 这些ADAS设备都布置在车 辆发动机盖的下方位置。 目前, 在CES举办地拉斯 维加斯, 一台搭载TJA技术的奥迪A7向媒体演示了 道路测试的表现。 TJA系统在车速处于64 km / h以下 时, 可以接管驾驶员的工作, 来控制车辆行驶。 同 时奥迪也介绍了 “奥迪未来城市计划”, 它通过大 量的数据模拟人们日常出行方式, 并展示了奥迪如 何在未来日常通勤中, 为人们提供高效、 舒适的解 决方案。 “奥迪未来城市计划” 介绍了3种最具代 表性的日常通勤方式, 帮助 “私家车通勤者” (Road Warrior)、 “公交通勤者” (Straphanger) 和 “逆向 通勤者” (Reverse Commuter) 获得高效、 顺畅的出 行体验。 未来支撑自动驾驶汽车的奥迪connect互联 科 技 、 Car-to-X、 自 动 泊 车 (piloted parking)、 自 动驾驶 (piloted driving) 产品将逐步推向市场。 3 ADAS零部件供应体系 目前大规模ADAS零部件供 应 能 力 仍 然 掌 握 在 国际汽车巨头手中, 具体资料见表1。 国内的少数企业和高校开始为商用车提供小规 模的ADAS零部件, 这些单位包括东软集 团 、 清 华 大学等。 东软集团自从2004年 开 始 研 究ADAS算 法 和产品, 目前已经具备车道保持报警、 交通标志识 别、 驾驶员状态识别、 车辆识别、 行人识别、 障碍 6 《汽车电器》2014 年第 8 期 ●Overview● ●综 述● 公司 电 装 Denso 大陆 Continental AG 爱信精工 AISIN 莫比斯 Mobis 博世 Bosch 德尔福 Delphi 天合 TRW 富士通天 FUJITSU TEN Mobileye 表 1 国际汽车供应商的 ADAS 零部件 ADAS 产品 驾驶安全:雷达传感器,视频传感器,驾驶辅助 ECU 乘用车:交通堵塞辅助,停车辅助,高速公路辅助驾驶,高速公路自动驾驶,自适应巡航,盲点监测, 倒车后视预警,紧急制动辅助,车道偏移报警,交通标志识别;商用车:自适应巡航,紧急制动辅助,盲 点监测,车道偏移报警 / 车道保持系统,交通标志识别 停车辅助,车道偏移报警,智能停车辅助,车前 & 车侧监视系统,驾驶员监视系统 先进汽车业务:车道偏移报警,车道保持系统,自适应巡航,智能停车辅助 ACC,ACC+,预测碰撞报警 PCW,夜视系统,自动驾驶汽车,77GHz 中距离雷达传感器 自 适 应 巡 航 系 统 ACC,前 向 碰 撞 预 警 系 统 FCW,紧 急 自 动 制 动 和 制 动 辅 助 AB / ABA,车 道 偏 离 报 警 LDW,驾驶员驾驶状态监测 LKP,主动夜视系统 ANV FCW,ACC,LDW,LKA,LCA(Lane Centering Assist) 汽车全方位监控系统,汽车周边环境监控,eCALL 紧急通报系统,车联网,车辆之间的通信,车辆与 道路间的通信,VICS / ETC 智能交通,毫米波雷达(用于自动跟踪与降低撞车速度系统中) 车道识别,雷达视觉集成(前碰撞报警),车辆识别,行人识别,障碍物识别,环视系统,交通标志识 别,后视摄像头识别,前照灯控制 物识别等算法和产品研制能力。 图5是东软集团的 车道保持报警系统在黎明、 白天、 黑夜和隧道等不 同情况下进行道路试验, 准确地识别出道路车道标 志的照片。 种车在进入高速公路后可以离开人的控制和干预, 但是在市区道路情况下仍需要人为驾驶。 很多国际 车 厂 都 宣 布 推 出 自 动 驾 驶 汽 车 的 初 步 时 间 是 2020~ 2025年。 在国内, 2012年, 由军事交通学院研制的自动 驾驶智能汽车圆满完成京津高速公路测试, 测试线 路从京津高速台湖收费站出发, 抵达天津东丽湖收 费站结束。 2013年, 上汽集团已经与中国航天科工 三院签订了战略合作项目, 启动了自动驾驶技术的 科研项目。 因此, 我们可以看到未来汽车的发展趋 势是, ADAS产品逐渐成为汽车的标配 , 自 动 驾 驶 汽车和无人驾驶汽车将在10年后走向市场。 (编辑 文 珍) ●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●●●●● 作者自校特别提示 ●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● ●● ●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● ●● 图 5 车道保持报警系统道路试验 4 结论 目前除了日本、 美国和德国的汽车制造商在推 广ADAS产品外, 韩国、 法国、 意大利等 国 的 汽 车 制造商都在加紧研发ADAS产品。 ADAS技术的终极 目标就是无人驾驶汽车, 无人驾驶汽车是指在任何 道路环境下都可以自动行驶的汽车。 目前国际上将 无人驾驶汽车的初级阶段定义为自动驾驶汽车, 这 为了确保 《汽车电器》 杂志的编校品质, 本刊特 设作者自校流程。 经过几年的实践, 确实收到一定效 果, 作者在自校稿中发现的问题都得到了及时更正。 但也发现部分作者对自校稿很敷衍, 草草看一眼便回 复 “没问题”, 而事实上确实仍有问题。 因此, 诚恳希望每一位作者收到自校函后, 将其 打印出来 (因在电脑上有时确实不太容易看出错误), 认真逐字逐句通读, 核对底图, 看是否有漏、 误之 处, 并及时回复, 以免影响您文章的及时刊出或出版 后造成遗憾! 出版的一半是校对,印前作者自校至关重要! 对杂志负责!对读者负责!对自己负责! 汽车电器杂志社 《汽车电器》2014 年第 8 期 7

    Top_arrow
    回到顶部
    EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。