重型載貨汽車全景環(huán)視系統(tǒng)的應(yīng)用研究

趙 陽

（北京福田戴姆勒汽車有限公司， 北京 101400）

1 研究背景

在駕駛中，駕駛員80%以上的路況信息是依靠視覺獲得的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國因視覺盲區(qū)造成的車禍約占30%，在高速公路上因變換車道所發(fā)生的車禍，其中有70%是由于后視鏡盲區(qū)造成的。

與轎車相比，重型載貨汽車的盲區(qū)更為嚴(yán)重，盲區(qū)分為半盲區(qū)和全盲區(qū)。除了本身的盲區(qū)和半盲區(qū)，重型載貨汽車還有巨大的內(nèi)輪差。巨大的盲區(qū)和內(nèi)輪差導(dǎo)致重型載貨汽車事故起數(shù)最多，如圖1所示。

圖1 重型載貨汽車事故統(tǒng)計(jì)占比

全景環(huán)視系統(tǒng)利用安裝在車輛周邊的攝像頭，同時(shí)采集車輛四周的圖像并處理合成一幅車輛周圍環(huán)視圖，通過車載多媒體屏顯示，讓駕駛員清楚查看車輛周邊是否存在障礙物并了解相對方位與距離，可以幫助駕駛員變道、泊車、轉(zhuǎn)彎以及通過復(fù)雜狹窄路面，減少事故，實(shí)現(xiàn)安全駕駛。

對于重型載貨汽車，基于全景環(huán)視系統(tǒng)的駕駛輔助系統(tǒng)的應(yīng)用意義很大。

2 全景環(huán)視系統(tǒng)構(gòu)成

通過對行業(yè)需求和行業(yè)現(xiàn)狀的分析，策劃適用于重型載貨汽車的全景環(huán)視系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

1） 系統(tǒng)支持5～8路攝像頭輸入，可根據(jù)實(shí)際選擇使用。分別為：①前部攝像頭；②左側(cè)向下攝像頭；③左側(cè)向后攝像頭；④右側(cè)向下攝像頭；⑤右側(cè)向后攝像頭；⑥駕駛室后攝像頭；⑦后攝像頭；⑧貨廂內(nèi)監(jiān)控?cái)z像頭。其中前5路攝像頭安裝在駕駛室上，分別位于前遮陽罩處和左右后視鏡下方，此5路攝像頭用于實(shí)現(xiàn)270°的圖像拼接；序號⑥～⑧攝像頭用于單視圖顯示，可按需安裝相應(yīng)的攝像頭。

2） 支持兩路視頻輸出：一路輸出給多媒體屏顯示，用于駕駛輔助的人機(jī)交互界面；另一路輸出給存儲設(shè)備，用于視頻記錄。

3） 系統(tǒng)可支持的功能如下：①全景環(huán)視系統(tǒng)，即AVM（Around View Monitor）；②基于全景的行車記錄，即VDR（Vehicle Driving Record）；3） 基于全景的近距離移動物體監(jiān)測預(yù)警，即MOD （Moving Object Detection）。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成圖

4） 硬件原理框圖如圖3所示。

圖3 硬件原理框圖

3 系統(tǒng)功能

功能列表見表1。

表1 系統(tǒng)功能列表

各模式功能描述如下。

3.1 用戶被動進(jìn)入模式

倒車輔助：車輛倒車時(shí)，強(qiáng)制開啟全景，多媒體屏顯示全景圖+后視圖的模式。

3.2 用戶主動進(jìn)入模式

用戶需要全景環(huán)視系統(tǒng)功能時(shí)，可點(diǎn)擊車載多媒體屏UI界面上的“全景環(huán)視”圖標(biāo)開啟，則可進(jìn)入此系統(tǒng)界面。

用戶主動進(jìn)入此功能界面后，可實(shí)現(xiàn)不同模式下的輔助功能。

1） 前行：車輛前行時(shí)，顯示全景圖+左視圖的模式。

2） 左右轉(zhuǎn)彎：開啟轉(zhuǎn)向燈，車速≤30km/h，進(jìn)入轉(zhuǎn)彎模式。當(dāng)“左轉(zhuǎn)”時(shí)，顯示全景圖+左視圖的模式；當(dāng)“右轉(zhuǎn)”時(shí)，顯示全景圖+右視圖的模式。

3） 左右變道：開啟轉(zhuǎn)向燈，車速＞30km/h。當(dāng)左右變道時(shí)，通過左或右側(cè)向后攝像頭清楚顯示左或右后側(cè)視頻圖像，顯示全景圖+左/右后視圖。將左或右后側(cè)方的情況進(jìn)行展示，防止后視鏡的盲區(qū)造成的事故，還可俯看全車周邊整體情況。

4） 倒車輔助：車輛倒車時(shí)，多媒體屏顯示全景圖+后視圖的模式。

5） 視頻記錄存儲：全景環(huán)視系統(tǒng)具有本地行車記錄存儲功能，記錄的視頻畫面格式為6宮格形式（若安裝6個(gè)攝像頭）。視頻存儲在SD卡上，并能通過多媒體屏上“視頻回放”菜單進(jìn)行回放操作。若控制器里沒有安裝SD卡，中控顯示屏上可提醒“請安裝SD卡”字樣（SD卡由用戶自行購買安裝，可支持128G）。

6） 近距離移動物體偵測：車輛靜止?fàn)顟B(tài)下，對2m 內(nèi)的移動物體進(jìn)行偵測并提醒用戶，如圖4所示。

圖4 報(bào)警區(qū)域圖示

4 實(shí)施意義

解決重型載貨汽車盲區(qū)問題，不僅與攝像頭本身硬件、主機(jī)軟件算法相關(guān)，也與攝像頭安裝位置和角度息息相關(guān)，要確保攝像頭安裝后盡可能覆蓋盲區(qū)范圍。

1） 從車側(cè)方看，安裝攝像頭后視角覆蓋范圍如圖5所示。

圖5 側(cè)方-攝像頭視角覆蓋范圍

2） 俯視角度看，安裝攝像頭后視角覆蓋范圍如圖6所示。

圖6 俯視-攝像頭視角覆蓋范圍

從以上兩個(gè)視圖角度分析，幾乎能覆蓋全部視覺盲區(qū)。且若為牽引車，還可以滿足掛車的不確定性，若掛車貨廂比駕駛室寬一些，會有不可避免的微小盲區(qū)，預(yù)計(jì)20cm以內(nèi)，俯視角度如圖7所示。

圖7 掛車寬度大于主車-盲區(qū)范圍

綜上，此方案彌補(bǔ)了后視鏡觀測的半盲區(qū)和全盲區(qū)以及內(nèi)輪差引起的視線死角。且對于重型載貨汽車帶掛行駛時(shí)，左右轉(zhuǎn)彎時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)轉(zhuǎn)向的危險(xiǎn)區(qū)域的無死角。避免了重型載貨汽車在道路行車中，最容易產(chǎn)生事故的各種情況，確保了安全駕駛。

5 結(jié)論

通過對重型載貨汽車本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行研究，開發(fā)全景環(huán)視系統(tǒng)應(yīng)用于重型載貨汽車，具有實(shí)際應(yīng)用意義。從用戶角度出發(fā)，真實(shí)地給用戶帶來行車中的便利和安全。在車輛起步、行車轉(zhuǎn)彎、窄道會車、變道、規(guī)避障礙等情況時(shí)，輔助用戶合理駕駛，有效提升行車安全，減少車輛刮蹭、碰撞等事故的發(fā)生。

相信隨著時(shí)間的推移，全景系統(tǒng)功能逐漸完善和普及，安全性能方面會取得顯著進(jìn)展。