在文章“自动驾驶的6个级别”中介绍了自动驾驶的6个级别,以目前的科技水平还未达到完全自动驾驶的高度,但是也出现了一些高级辅助驾驶功能,也就是ADAS(Advanced Driving Assistant System)。

一、什么是ADAS

Advanced driver assistance systems (ADAS) support the driver in various areas of everyday driving situations and provide more safety and comfort.

ADAS的目的是为驾驶员提供安全舒适的驾驶环境。

Safety features are designed to avoid collisions and accidents by offering technologies that alert the driver to potential problems or to avoid collisions by implementing safeguards and taking over control of the vehicle. Features that provide more comfort may automate lighting, enable adaptive cruise control, automate braking, incorporate GPS/traffic warnings, connect to smartphones, alert driver to other cars or dangers, keep the driver in the correct lane or show what there is in blind spots.

ADAS的实现方法是利用安装于车上的各式各样的传感器,在第一时间收集车内外的环境数据,进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理,从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险,以引起注意和提高安全性的主动安全技术。

ADAS systems are based on:

Radar/ LIDAR/ Video/ Range Imager
Interaction with Steering, Braking, passive safety and engine management
Video, audio and haptic actuators for driver notification
Complex object identification and decision making algorithms

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。对于最新的ADAS 技术来说,主动式干预也很常见。

二、ADAS都有哪些系统

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(Collisionavoidance 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)

电动汽车报警(Electric vehicle warning sounds)系统。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 车道偏离警示系统

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。

2.4 碰撞预防系统

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。

2.5 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。

2.6 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。

2.7 主动车距控制巡航系统

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。

2.8 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。

三、ADAS各系统的处理机制

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的目的,毕竟自动驾驶所需具备的汽车技术层面更高、更复杂。

ADAS系统能有如此高智能的反应,除了传感器的发展日益齐全外,处理器的反应速度增长与分析数据库的不断建立也是功臣,否则大量收集到的信息无法有效分析与反应,还是无法达到闪避危险的目的。