一種AEBS毫米波雷達(dá)的測(cè)試方法及其應(yīng)用

陳尊煌，馮作居，歐敏輝

(廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建 廈門 361023)

AEBS[1]技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為環(huán)境感知模塊[2]、中央處理器分析模塊[3-4]、指令執(zhí)行控制模塊[5-6]。車載毫米波雷達(dá)作為環(huán)境感知模塊的核心傳感器，對(duì)汽車的主動(dòng)安全具有重要作用[7-9]。JT/T 1242—2019標(biāo)準(zhǔn)[10]規(guī)定了營(yíng)運(yùn)車輛AEBS測(cè)試規(guī)范，其主要體現(xiàn)在AEBS指令控制模塊的測(cè)試方法和要求[11]，并沒有對(duì)AEBS的環(huán)境感知模塊的測(cè)試方法和要求。因此本文參考JT/T 1242—2019,并結(jié)合毫米波雷達(dá)的性能提出一種應(yīng)用于AEBS的毫米波雷達(dá)的感知測(cè)試方法及要求。該方法是對(duì)現(xiàn)版JT/T 1242—2019的有益補(bǔ)充，通過設(shè)計(jì)包含圖像實(shí)時(shí)顯示和采集、毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和采集的上位機(jī)軟件，結(jié)合距離、目標(biāo)車輛、目標(biāo)行人進(jìn)行測(cè)試。該方法不需要使用復(fù)雜的測(cè)試設(shè)備，可以適配不同廠家的毫米波雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試,對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義。

1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)攝像頭圖像和毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)的上位機(jī)軟件[12]設(shè)計(jì)，包括功能選擇、運(yùn)行控制、雷達(dá)目標(biāo)顯示、視頻顯示、危險(xiǎn)目標(biāo)信息顯示等5個(gè)模塊。其主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

1) 功能選擇模塊。實(shí)現(xiàn)不同功能的需求，包括CAN口設(shè)置，離線處理，實(shí)時(shí)測(cè)試，數(shù)據(jù)采集等。

2) 運(yùn)行控制模塊。通過具體控制選擇，可對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和濾波處理，得到選擇性更多的數(shù)據(jù)。

3) 雷達(dá)目標(biāo)顯示模塊。周期性顯示雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)，其中危險(xiǎn)目標(biāo)障礙物設(shè)置高亮識(shí)別，數(shù)據(jù)包含目標(biāo)的縱向距離及速度。

4) 視頻顯示模塊。展示攝像頭信息，同步顯示測(cè)試環(huán)境，方便與雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。

5) 危險(xiǎn)目標(biāo)信息顯示模塊。該模塊輸出危險(xiǎn)目標(biāo)的具體數(shù)據(jù)，能夠反映出障礙物與自車的相對(duì)位置，更加直觀地表現(xiàn)當(dāng)前測(cè)試結(jié)果。

2 毫米波雷達(dá)感知測(cè)試方法及要求

本文提出的對(duì)JT/T 1242—2019進(jìn)行補(bǔ)充的毫米波雷達(dá)感知測(cè)試方法及要求的具體內(nèi)容如下。

2.1 最小和最大探測(cè)距離測(cè)試

1) 測(cè)試方法。①最小探測(cè)距離：自車靜止，目標(biāo)車輛或行人從相距20 m處慢慢靠近自車，直至上位機(jī)中顯示的目標(biāo)車輛或行人消失；記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。②最大探測(cè)距離：自車靜止，目標(biāo)車輛或行人從相距60 m處遠(yuǎn)離自車，直至上位機(jī)中顯示的目標(biāo)車輛或行人消失；記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。

2) 要求。毫米波雷達(dá)的最小檢測(cè)距離應(yīng)不大于2 m，對(duì)目標(biāo)車輛的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于150 m，對(duì)行人的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于60 m。

2.2 水平橫向?qū)挾葴y(cè)試

1)測(cè)試方法。自車靜止，目標(biāo)車輛或行人和自車的方向一致。在測(cè)試開始前，自車位于車道線中心，分別將目標(biāo)車輛或行人置于車道最左側(cè)和最右側(cè)，車頭方向應(yīng)與自車一致，各進(jìn)行一次測(cè)試。左/右側(cè)寬度測(cè)試時(shí)，目標(biāo)車左/右側(cè)車輪分別壓自車左/右側(cè)車道線。當(dāng)自車距離目標(biāo)車輛200 m時(shí)，測(cè)試開始，目標(biāo)車輛倒車接近自車，當(dāng)自車與目標(biāo)車輛距離150 m時(shí)應(yīng)檢測(cè)出車輛。自車與行人距離60 m時(shí)應(yīng)在規(guī)定橫向距離內(nèi)檢測(cè)出行人。

2) 要求。毫米波雷達(dá)對(duì)目標(biāo)車輛或行人在最大檢測(cè)距離位置的最小檢測(cè)水平橫向?qū)挾葢?yīng)不小于3.75 m。

2.3 定點(diǎn)精度測(cè)試

1) 測(cè)試方法。自車靜止，目標(biāo)車輛或行人在10 m處時(shí)，上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；目標(biāo)車輛或行人移動(dòng)到20 m處，上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；目標(biāo)車輛或行人從30 m、40 m、50 m、……一直到180 m處結(jié)束。

2) 要求。算法計(jì)算得到的目標(biāo)車輛或行人位置與實(shí)際位置數(shù)值偏差不超過±10%。

2.4 不同車速下最大檢測(cè)目標(biāo)距離

1) 測(cè)試方法。目標(biāo)車輛或行人靜止，和自車的方向一致，在測(cè)試開始前，自車和目標(biāo)車輛或行人中心線保持一致。當(dāng)自車距離目標(biāo)車輛或行人250 m時(shí)，測(cè)試開始。自車分別以車速15 km/h、20～60 km/h(其間隔為10 km/h)的速度勻速接近目標(biāo)車輛或行人；記錄識(shí)別最大檢測(cè)距離值。

2) 要求。毫米波雷達(dá)在不同車速下目標(biāo)車輛的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于150 m，對(duì)行人的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于60 m；誤差范圍在5%以內(nèi)。

2.5 不同車速下檢測(cè)目標(biāo)精度

1) 測(cè)試方法。目標(biāo)車輛或行人靜止，和自車的方向一致，在測(cè)試開始前，自車和目標(biāo)車輛或行人中心線保持一致。當(dāng)自車距離目標(biāo)車輛或行人250 m時(shí)，測(cè)試開始。自車分別以15 km/h、20～60 km/h(其間隔為10 km/h)的速度勻速向目標(biāo)車輛或行人行駛，并記錄傳感器CAN數(shù)據(jù)(識(shí)別目標(biāo)的總幀數(shù)、虛報(bào)數(shù)量、漏報(bào)數(shù)量)；進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理分析。

2) 要求。車輛運(yùn)行時(shí)，記錄毫米波雷達(dá)CAN數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)識(shí)別目標(biāo)的總幀數(shù)、虛報(bào)數(shù)量、漏報(bào)數(shù)量，虛報(bào)占比應(yīng)小于5%，漏報(bào)占比應(yīng)小于5%。

2.6 動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)試

1) 測(cè)試方法。在封閉場(chǎng)景下和公共道路上進(jìn)行跟車行駛，對(duì)車輛前方路況進(jìn)行拍攝，記錄毫米波雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)，通過分析判斷目標(biāo)距離準(zhǔn)確性和跟蹤穩(wěn)定性。

2) 要求。在動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)試中，毫米波雷達(dá)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確識(shí)別車前方障礙物，錯(cuò)檢、漏檢率應(yīng)低于5%。

3 實(shí)車測(cè)試與結(jié)果分析

本次測(cè)試包括測(cè)試車輛1輛、目標(biāo)車輛1輛、目標(biāo)行人1個(gè)、測(cè)試用前向中距雷達(dá)IRAM300 1個(gè)、筆記本電腦1臺(tái)、USBCAN卡1張、50 m卷尺1把、標(biāo)記物若干個(gè)。雷達(dá)安裝位置位于車輛縱向中心線上(偏移量為0)。試驗(yàn)場(chǎng)地道路長(zhǎng)300 m左右，車道線類型符合GB 5768.3—2009[13]。通過設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件對(duì)毫米波雷達(dá)的感知性能進(jìn)行實(shí)車測(cè)試，并保存完整的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行離線后處理，測(cè)試結(jié)果及分析如下。

3.1 最大最小檢測(cè)距離試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次實(shí)車測(cè)試毫米波雷達(dá)識(shí)別車輛或行人的最小距離為0.1 m，識(shí)別車輛最大距離為159.3 m，識(shí)別行人最大距離為129.4 m，滿足前述要求。

3.2 水平橫向?qū)挾葴y(cè)試試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次實(shí)車測(cè)試毫米波雷達(dá)，當(dāng)車道寬度為4.69 m時(shí)對(duì)目標(biāo)車輛或行人在最大檢測(cè)距離位置都可以識(shí)別到，滿足前述要求。

3.3 定點(diǎn)精度測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果及分析

毫米波雷達(dá)對(duì)固定點(diǎn)目標(biāo)的探測(cè)距離結(jié)果見表1。

表1 定點(diǎn)精度測(cè)試結(jié)果 m

表1中，毫米波雷達(dá)算法計(jì)算得到的目標(biāo)車輛或行人位置信息與實(shí)際位置信息偏差最大值為4%，小于±10%，該毫米波雷達(dá)滿足要求。

3.4 不同車速下目標(biāo)最大檢測(cè)距離試驗(yàn)結(jié)果分析

不同車速下毫米波雷達(dá)感知目標(biāo)最大檢測(cè)距離結(jié)果見表2。

表2 不同車速下最大檢測(cè)目標(biāo)距離測(cè)試結(jié)果

表2中，毫米波雷達(dá)僅在一個(gè)車速下對(duì)目標(biāo)車輛的最大檢測(cè)距離(147 cm)小于150 m，其誤差為1.5%，滿足誤差范圍；毫米波雷達(dá)在不同車速下對(duì)行人的最大檢測(cè)距離都大于60 m，滿足要求。

3.5 不同車速下檢測(cè)目標(biāo)精度試驗(yàn)結(jié)果及分析

不同車速下毫米波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 不同車速下檢測(cè)目標(biāo)精度測(cè)試結(jié)果

表3中，毫米波雷達(dá)對(duì)目標(biāo)車輛的識(shí)別中，虛報(bào)和漏報(bào)占比都小于5%，具備較好的識(shí)別穩(wěn)定性，毫米波雷達(dá)在不同車速下對(duì)車輛識(shí)別精度滿足要求；毫米波雷達(dá)對(duì)目標(biāo)行人的識(shí)別中，虛報(bào)和漏報(bào)占比大于5%，虛報(bào)漏報(bào)情況較為明顯，毫米波雷達(dá)在不同車速下對(duì)行人識(shí)別精度不滿足要求。

3.6 動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果及分析

1) 在封閉場(chǎng)景下，路面場(chǎng)景比較簡(jiǎn)單，雷達(dá)探測(cè)的穩(wěn)定性比較好，探測(cè)距離精度比較高。在本車道內(nèi)，基本都能穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)車輛，錯(cuò)檢、漏檢率低于5%，滿足要求。

2) 在公共道路上，路面場(chǎng)景比較復(fù)雜，雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)車輛穩(wěn)定性比探測(cè)目標(biāo)行人穩(wěn)定性好。在探測(cè)車輛方面，基本都能穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)車輛，錯(cuò)檢、漏檢率小于5%，滿足要求。在探測(cè)行人方面，虛報(bào)漏報(bào)情況相對(duì)較多，錯(cuò)檢、漏檢率大于5%，不滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)JT/T 1242—2019現(xiàn)版本的不足，通過設(shè)計(jì)毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示和采集前方目標(biāo)的距離標(biāo)識(shí)、種類等，也能夠保存完整的測(cè)試數(shù)據(jù)并且進(jìn)行后期離線處理，最大程度上減少測(cè)試次數(shù)，得到有效的測(cè)試結(jié)果，不需要使用復(fù)雜的測(cè)試設(shè)備，具有測(cè)試方便、效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以適配不同廠家的毫米波雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試，也減少了去測(cè)試場(chǎng)測(cè)試的成本。但是還存在數(shù)據(jù)處理不夠系統(tǒng)化的不足，需要不斷改進(jìn)。后續(xù)的工作可以從以下方面展開：

1) 針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的信號(hào)處理算法進(jìn)行優(yōu)化，以提高毫米波雷達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。

2) 引入車道線作為輔助，在4條車道線范圍內(nèi)跟蹤前方目標(biāo)障礙物，得到更有效的目標(biāo)識(shí)別，減少錯(cuò)檢、漏檢情況。