2011款途銳駕駛輔助系統(tǒng)解析(上)

文/山東 劉春暉 張文

(作者劉春暉、張文單位：山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

一、多功能攝像頭系統(tǒng)

2011款新途銳的多功能攝像頭與攝像頭控制單元J852構(gòu)成了一個(gè)技術(shù)結(jié)構(gòu)單元。借助操作和顯示協(xié)議(BAP)，J852通過(guò)擴(kuò)展CAN數(shù)據(jù)總線將信息發(fā)送給照明輔助系統(tǒng)和車通保持輔助系統(tǒng)。

如果途銳上裝配有自動(dòng)車距調(diào)節(jié)裝置(ACC)，則會(huì)另外配備圖像處理控制單元J851，該控制單元通過(guò)一條快速LVDS導(dǎo)線(低電壓差分信號(hào))獲取J852的圖像信息。此控制單元在快速FlexRay數(shù)據(jù)總線上發(fā)送與安全相關(guān)的信號(hào)，同時(shí)將從圖像信息中獲取的信息提供給位于FlexRay連接裝置中的車距控制裝置控制單元J428和J850控制單元，其信息傳輸過(guò)程如圖1所示。

為了可以快速準(zhǔn)確地計(jì)算車輛相對(duì)Y軸的俯仰角，新途銳為攝像頭控制單元提供了一個(gè)俯仰角傳感器(通過(guò)擴(kuò)展CAN連接)。

(一)多功能前置攝像頭

多功能前置攝像頭內(nèi)置在后視鏡下方(圖2)，其具有以下特征：①采用彩色攝像頭，分辨率為1024×512像素；②視域范圍與系統(tǒng)有關(guān)，最大為800m；③水平方向上的探測(cè)角度為42°，垂直方向?yàn)?1°。

攝像頭可用于途銳內(nèi)的多個(gè)功能接口，為以下駕駛輔助系統(tǒng)提供不同視域范圍的圖像信息：①車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(ACC)和帶有制動(dòng)距離縮短系統(tǒng)的前車距離控制系統(tǒng)(60m)；②車道保持輔助系統(tǒng)(Lane Assist)(80m)；③動(dòng)態(tài)車燈輔助系統(tǒng)(DLA(400/800m)；④交通標(biāo)志識(shí)別系統(tǒng)(以后裝配)。

(二)俯仰角傳感器G752

俯仰角傳感器G752位于行駛方向長(zhǎng)椅支承板下側(cè)的右后方(圖3)。該傳感器用于提供車輛相對(duì)橫軸(Y軸)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，并將此信號(hào)通過(guò)擴(kuò)展CAN傳輸至J852，由此算出的俯仰角用于攝像頭圖像處理功能。俯仰角傳感器不具備自診斷功能，因此也沒(méi)有自己的診斷地址碼，其診斷通過(guò)J852執(zhí)行，地址碼為85。

二、車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置

車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(ADR)也被稱為自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(Adaptive Cruise Control，ACC)，帶有雙雷達(dá)和前車距離控制系統(tǒng)，是常規(guī)定速巡航裝置(GRA)的一項(xiàng)擴(kuò)展功能。

(一)系統(tǒng)描述

車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置可以將車輛速度調(diào)節(jié)到駕駛員事先設(shè)定的數(shù)值，包括在路面無(wú)其他車輛時(shí)(30～250km/h)和在跟隨其他車輛行駛時(shí)(0～250km/h)。車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置還能確保車輛與前車保持安全距離，這個(gè)距離可以由駕駛員選擇。在這個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)確保車輛本身的速度與前面車輛的速度協(xié)調(diào)一致，與前車的間距可以在四個(gè)等級(jí)(約1～2.5s)中進(jìn)行調(diào)節(jié)(圖4)。此外，系統(tǒng)還可以為駕駛員提供標(biāo)準(zhǔn)、舒適和動(dòng)態(tài)三個(gè)行駛程序，在路面無(wú)其他車輛行駛時(shí)，可以加速到期望的速度。如果在車道上發(fā)現(xiàn)一輛行駛緩慢的車輛，系統(tǒng)會(huì)以適當(dāng)?shù)拈g距跟隨前車行駛。

攝像頭車道識(shí)別功能、導(dǎo)航系統(tǒng)路段數(shù)據(jù)以及通過(guò)兩個(gè)前置雷達(dá)的幫助，對(duì)靜止和前方行駛車輛的識(shí)別功能，改進(jìn)了車輛對(duì)車道走向的評(píng)估。在使用轉(zhuǎn)向信號(hào)燈時(shí)，系統(tǒng)可以識(shí)別到超車要求，并在考慮后方交通狀況的情況下改進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。

1.停車/起步(Stop&Go)功能

如果前方行駛的車輛開(kāi)始減速直到停止行駛，途銳會(huì)自動(dòng)制動(dòng)并停在該車后方。如果前方車輛在3s內(nèi)重新啟動(dòng)行駛，途銳同樣會(huì)跟隨自行起步。如果停車的時(shí)間超過(guò)3s，駕駛員可以按下轉(zhuǎn)向柱開(kāi)關(guān)上的RES按鍵，在15s內(nèi)激活車輛并自動(dòng)跟隨前方行駛的車輛前行。開(kāi)啟跟車功能(按下RES按鍵，兩輛車靜止時(shí))，可自動(dòng)緊跟前車行駛。

2.前車距離控制系統(tǒng)

途銳的前車距離控制系統(tǒng)不僅是帶有警告功能的輔助系統(tǒng)(預(yù)防發(fā)生追尾碰撞)，在第三代系統(tǒng)中還提供了車輛制動(dòng)功能(同樣在無(wú)駕駛員介入的情況下)。這些功能有助于降低事故的嚴(yán)重程度，在特定的邊緣條件下(取決于車速)可以避免事故的發(fā)生。

自動(dòng)緊急制動(dòng)功能(ANB)是通過(guò)制動(dòng)距離縮短裝置AW V3實(shí)現(xiàn)的。A M V3與制動(dòng)距離縮短裝置AWV1和制動(dòng)距離縮短裝置AW V都是前車距離控制系統(tǒng)的組成部分。

3.制動(dòng)距離縮短裝置AWV3

在制動(dòng)距離縮短裝置2發(fā)出振動(dòng)警告后，系統(tǒng)會(huì)將反應(yīng)時(shí)間延遲至3m/s2。如果駕駛員沒(méi)有充分進(jìn)行制動(dòng)，則系統(tǒng)會(huì)提供制動(dòng)支持。如果駕駛員根本沒(méi)有反應(yīng)，系統(tǒng)會(huì)將延遲時(shí)間提高到5m/s2。如果無(wú)法避免與前行的車輛發(fā)生碰撞，系統(tǒng)會(huì)在后方交通狀況允許的情況下以9m/s2的全減速方式進(jìn)行緊急制動(dòng)。由此可以將車速降低40km/h，避免發(fā)生嚴(yán)重的交通事故。在減速期間通過(guò)報(bào)警信號(hào)(報(bào)警燈應(yīng)急閃爍)提醒后方車輛注意，其控制過(guò)程如圖5所示。

(二)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置是系統(tǒng)功能一個(gè)突出的亮點(diǎn)。此系統(tǒng)最多可連接27個(gè)控制單元，確保舒適度和安全性的提升。2011款新途銳的車距自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的創(chuàng)新之處不僅在于此輔助系統(tǒng)具有在多個(gè)控制單元上的分布式功能，而且輔助系統(tǒng)還可以將完全不同的任務(wù)委托給調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行。另外，系統(tǒng)還包括換道輔助系統(tǒng)雷達(dá)傳感器、多功能攝像頭系統(tǒng)、在車道保持功能中使用的其他裝置以及停車距離控制系統(tǒng)的超聲波傳感器。所有部件和系統(tǒng)都用于對(duì)車輛前后空間進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)可能出現(xiàn)的障礙物進(jìn)行識(shí)別，以下將進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。

1.超聲波傳感器

超聲波傳感器的信號(hào)在“停車/起步功能”中用于車輛的再次啟動(dòng)。

2.多功能攝像頭系統(tǒng)

多功能攝像頭系統(tǒng)作為冗余信號(hào)的“發(fā)射器”，用來(lái)檢查前方雷達(dá)傳感器的信號(hào)是否真實(shí)。此外，系統(tǒng)還彌補(bǔ)了超聲波傳感器和雷達(dá)傳感器之間的監(jiān)測(cè)盲區(qū)。通過(guò)為ACC和AVVV3功能提供的視域距離為60m的攝像頭系統(tǒng)及導(dǎo)航數(shù)據(jù)(無(wú)視域限制)，不僅可以減少相鄰車道的干擾，而且可以更好地預(yù)測(cè)道路行駛情況以及給出車道數(shù)量信息。通過(guò)彩色攝像頭可以更好地識(shí)別路面標(biāo)記(包括國(guó)外的其他顏色路面標(biāo)記)。

3.前方雷達(dá)傳感器

前方雷達(dá)傳感器位于霧燈旁邊，其安裝位置如圖6所示。該傳感器屬于第3代雷達(dá)傳感器，具有以下特征：①傳感器中集成有4個(gè)雷達(dá)天線單元；②按照遠(yuǎn)程傳感器原理工作，發(fā)射頻率為77GHz；③內(nèi)置的傳感器加熱裝置的工作溫度范圍在-5℃～+5℃之間；④雷達(dá)傳感器工作范圍為200m；⑤水平方向上的探測(cè)角度為40°。

隨著新一代雷達(dá)傳感器的使用，可以檢測(cè)到車輛前方大約30m處、總寬度為3個(gè)車道的相關(guān)路面情況。

(三)ACC系統(tǒng)功能

1.識(shí)別車道變更

多功能攝像頭系統(tǒng)可以根據(jù)前方車輛向其車道邊界靠近的情況，識(shí)別出前方車輛的車道變更行為。在攝像頭系統(tǒng)中保存了不同的特性曲線，可以區(qū)分載貨車、轎車或是雙輪車輛之間的區(qū)別。無(wú)論前方行駛車輛是變更到自己的車道內(nèi)或是離開(kāi)自己的車道，系統(tǒng)都可以識(shí)別出來(lái)，如圖8所示。這些信息將傳輸至ACC系統(tǒng)，并按照其運(yùn)算方法進(jìn)行計(jì)算，用于準(zhǔn)確檢測(cè)前方的交通情況。

2.相鄰區(qū)域的障礙物識(shí)別

多功能攝像頭系統(tǒng)和超聲波傳感器的信息，首先用于相鄰5m距離內(nèi)的障礙物識(shí)別，以減少再啟動(dòng)操作。在此范圍內(nèi)，基于輻射特性和探測(cè)角度的限制雷達(dá)傳感器無(wú)法完全探測(cè)到周圍環(huán)境的情況。

3.跟行監(jiān)測(cè)

后方傳感器允許前車距離控制系統(tǒng)在沒(méi)有跟行信息情況下、在發(fā)出駕駛員警告后將制動(dòng)加速度從3m/s2提高到最大9m/s2。