陳思宇，烏偉民，童 杰，姜海濤，孫志濤

(1.南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院；2.同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院)

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從ADAS系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展看未來(lái)無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)前景

陳思宇1，烏偉民2，童 杰2，姜海濤2，孫志濤2

(1.南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院；2.同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院)

自從越來(lái)越多豪華車(chē)型配備了各種各樣的ADAS系統(tǒng)技術(shù)，使得ADAS系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)成本也逐漸降低，為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)無(wú)人駕駛提供了一個(gè)可靠的平臺(tái)。

汽車(chē)無(wú)人駕駛；ADAS系統(tǒng)；技術(shù)前景

1 引 言

隨著汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，汽車(chē)也越來(lái)越安全智能化。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2012年我國(guó)民用汽車(chē)擁有量10 933.09萬(wàn)輛，交通事故死亡人數(shù)59 997人，受傷人數(shù)224 327人。另外，根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的預(yù)測(cè)，道路交通傷害在全球疾病或受傷死亡原因排名中將不斷上升，2030年將成為第五大死亡原因。車(chē)輛安全技術(shù)不僅是各大汽車(chē)制造商的企業(yè)良心，也是各大主機(jī)廠競(jìng)爭(zhēng)制勝的銷(xiāo)量賣(mài)點(diǎn)。據(jù)了解，比亞迪ADAS系統(tǒng)將在年內(nèi)推出的新車(chē)上率先搭載，包括比亞迪旗艦SUV“S7”、首款新能源SUV“唐”、全新家用轎車(chē)“G5”，上述產(chǎn)品將應(yīng)用車(chē)道保持、行車(chē)記錄、360度全景影像等配置。行人檢測(cè)、車(chē)距檢測(cè)、疲勞檢測(cè)、前碰撞預(yù)警等安全系統(tǒng)則將于2015年在旗下量產(chǎn)車(chē)上應(yīng)用。所以不僅是國(guó)外品牌還是自主品牌的車(chē)企，都極力開(kāi)發(fā)高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)。隨著ADAS系統(tǒng)逐步將裝備各大車(chē)型中，以為的傳感器成本也隨之降低，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)提供了一個(gè)可靠的平臺(tái)。

2 無(wú)人駕駛汽車(chē)

自動(dòng)駕駛汽車(chē)，又稱(chēng)為無(wú)人駕駛汽車(chē)、電腦駕駛汽車(chē)、或輪式移動(dòng)機(jī)器人，是一種通過(guò)電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能式汽車(chē)。自動(dòng)駕駛汽車(chē)依靠人工智能、視覺(jué)計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置、ADAS系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒(méi)有任何外界主動(dòng)的控制下，自動(dòng)安全地行駛機(jī)汽車(chē)。無(wú)人駕駛系統(tǒng)的組成由智能感知設(shè)備和智能控制系統(tǒng)構(gòu)成，其中智能感知設(shè)備是由各種硬件組成，而智能控制系統(tǒng)是由各種軟件組成。硬件主要包括激光測(cè)距儀、車(chē)載雷達(dá)、視頻攝像頭、微型傳感器、GPS導(dǎo)航定位和電腦資料庫(kù)等。軟件主要包括自動(dòng)巡航/主動(dòng)巡航、智能剎車(chē)輔助、車(chē)道偏離/保持、自動(dòng)泊車(chē)、路邊識(shí)別和碰撞預(yù)警等。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)，又稱(chēng)無(wú)人駕駛汽車(chē)，區(qū)別與其他普通汽車(chē)的主要不同點(diǎn)有：第一，根據(jù)自身大致位置及路徑規(guī)劃，可以采用現(xiàn)有的GPS和電子地圖，位置能夠精確到10米左右，也就能夠判斷自己所處的大概位置，比如某條街道。第二，探測(cè)汽車(chē)的周?chē)h(huán)境，比如行人、車(chē)輛、路況、障礙物等，建立周邊環(huán)境關(guān)系，這是目前研究的關(guān)鍵技術(shù)。第三，根據(jù)汽車(chē)獲取的周邊環(huán)境情況，給汽車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)轉(zhuǎn)彎、加速減速指令。

3 ADAS系統(tǒng)

在實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車(chē)的過(guò)程中，其中汽車(chē)的ADAS系統(tǒng)(ADAS，Advanced Driver Assistance Systems,先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng))占據(jù)非常重要的地位。ADAS系統(tǒng)指通過(guò)安裝在車(chē)體上的智能感知設(shè)備，無(wú)時(shí)無(wú)刻收集車(chē)輛外部環(huán)境信息，識(shí)別周?chē)h(huán)境中的靜止和運(yùn)動(dòng)物體，對(duì)識(shí)別的物體進(jìn)行測(cè)量和跟蹤，再通過(guò)算法，判斷物體是否是目標(biāo)物體，目標(biāo)物體對(duì)自身車(chē)輛的威脅程度。在最短時(shí)間內(nèi)通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)等方式提醒駕駛員即將發(fā)生的情況，如果系統(tǒng)判定該情況危險(xiǎn)，駕駛員又來(lái)不及做出相應(yīng)的避讓措施，系統(tǒng)將自動(dòng)剎車(chē)或者轉(zhuǎn)向來(lái)避讓?zhuān)瑥亩苊饣蛘邷p輕事故發(fā)生。

首先要實(shí)現(xiàn)真正意義上的汽車(chē)完全不依靠人為的操控，必須得借助于汽車(chē)的ADAS系統(tǒng)。通過(guò)利用ADAS系統(tǒng)判斷周?chē)h(huán)境，規(guī)劃最佳路徑，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的自動(dòng)駕駛功能。目前國(guó)外對(duì)于ADAS系統(tǒng)已經(jīng)有了很多研究成果，而我國(guó)還處于起步階段。

主要的ADAS系統(tǒng)有ACC(Adaptive Cruise Control,自適應(yīng)巡航系統(tǒng))、AEB(Autonomous Emergency Braking,自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng))、FCW(Forward Collision Warning,前碰撞預(yù)警系統(tǒng))、LDW(Lane Departure Warning,車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng))、LKS(Lane Keeping Support,車(chē)道保持輔助系統(tǒng))、PDS(Pedestrian Detection System,行人檢測(cè)系統(tǒng))、TSR(Traffic Sign Recognition,交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng))、AFS(Adaptive Front-lighting System，隨動(dòng)轉(zhuǎn)向照明系統(tǒng))、NV(Night Vision,主動(dòng)夜視系統(tǒng))、DSM(Driver Status Monitor,駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)功能)、CTA(Cross Traffic Assist,側(cè)向交通輔助系統(tǒng))、BSD(Blind Spot Detection,盲點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng))、LCA(Lane Change Assist,變道輔助系統(tǒng))、PAS(Parking Assist System,泊車(chē)輔助系統(tǒng))、BUA(Bake-up Aid,倒車(chē)輔助系統(tǒng))、RCW(Rear Collision Warning,后碰撞預(yù)警系統(tǒng))。

如上所訴，ADAS系統(tǒng)有很多種。這些系統(tǒng)主要通過(guò)毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超生波、攝像頭、紅外等傳感器對(duì)周?chē)?chē)輛、行人、燈光、交通標(biāo)志等目標(biāo)物體進(jìn)行識(shí)別。無(wú)人汽車(chē)的實(shí)現(xiàn)，就得依賴(lài)ADAS系統(tǒng)。將這些系統(tǒng)應(yīng)用到汽車(chē)上去，再通過(guò)電腦終端向汽車(chē)發(fā)出指令，使得汽車(chē)實(shí)現(xiàn)不完全依賴(lài)與人為的控制，而依賴(lài)與電腦對(duì)其發(fā)布的操作指令。

4 總 結(jié)

ADAS得到廣泛應(yīng)用的決定性因素還是成本。雖然ADAS技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，但是，傳感器和處理器技術(shù)的進(jìn)步——在很少的元器件中集成多種功能，現(xiàn)在可以支持工程師以中端甚至是經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)能夠承受的價(jià)格來(lái)設(shè)計(jì)ADAS應(yīng)用。成本的降低以及通過(guò)功能集成來(lái)降低復(fù)雜度是推動(dòng)ADAS技術(shù)在各類(lèi)車(chē)輛中得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

ADAS系統(tǒng)發(fā)展得益于各個(gè)傳感器的成本降低，但是完全把這些系統(tǒng)應(yīng)用到整車(chē)上去。目前最關(guān)鍵的研究方向是基于各個(gè)傳感器的信息融合技術(shù)。將這些傳感器探測(cè)到的具體信息反饋給電腦終端，終端服務(wù)器將整合這些具體信息，再向汽車(chē)發(fā)布可靠的指令。如果這項(xiàng)研究若解決，ADAS系統(tǒng)將完全成功應(yīng)用到整車(chē)中，真正的無(wú)人汽車(chē)將指日可待。

[1] 陳赟,章婭瑋,陳龍.傳感器技術(shù)在無(wú)人駕駛汽車(chē)中的應(yīng)用和專(zhuān)利分析[J].功能材料與器件學(xué)報(bào),2014,20(1).

[2] 高學(xué)敏. 汽車(chē)毫米波雷達(dá)的波形設(shè)計(jì)與信號(hào)處理方法基礎(chǔ)研究[D]. 同濟(jì)大學(xué) 汽車(chē)工程學(xué)院碩士學(xué)位論文，2015.

2015-06-04

陳思宇(1991-)，男，江西南昌人，碩士生，主要從事汽車(chē)毫米波雷達(dá)研究與開(kāi)發(fā)。

U415.1

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1008-3383(2015)11-0176-01