重型卡車ADAS 系統(tǒng)應(yīng)用

趙 陽，王衛(wèi)翼

（北京福田戴姆勒汽車有限公司，北京 101400）

隨著汽車智能化的迅速發(fā)展，ADAS系統(tǒng)（高級駕駛輔助系統(tǒng)）逐步開始在重卡車型上應(yīng)用，目前可實(shí)現(xiàn)的功能包括：車道偏離預(yù)警（LDW）、碰撞預(yù)警（FCW）、自動緊急制動（AEB）、自適應(yīng)巡航（ACC）等。

1 ADAS系統(tǒng)組成

ADAS系統(tǒng)由傳感器（輸入信號）、控制器、執(zhí)行器（輸出信號）3部分組成。傳感器包括前置單目攝像頭、毫米波雷達(dá)；執(zhí)行系統(tǒng)為發(fā)動機(jī)和EBS電子制動系統(tǒng)。ADAS系統(tǒng)組成如圖1所示。

ADAS系統(tǒng)電路如圖2所示。雷達(dá)與攝像頭之間有專用CAN線通信，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合。攝像頭內(nèi)置的控制器通過PCAN實(shí)現(xiàn)與EBS、發(fā)動機(jī)ECU、BCU、儀表等電控單元通信。

圖1 ADAS系統(tǒng)組成

雷達(dá)、攝像頭安裝位置如圖3所示。

1）毫米波雷達(dá)

ADAS系統(tǒng)的前置毫米波雷達(dá)安裝在車輛前保險杠內(nèi)側(cè)。由于毫米波遇到金屬會被反射，因此根據(jù)雷達(dá)被前車反射回來的時間，就可計算出前方目標(biāo)車輛的距離和相對速度。雷達(dá)的優(yōu)勢就在于縱向距離的測量。國標(biāo)要求雷達(dá)有效測試距離不小于150m。

2）單目攝像頭

安裝于風(fēng)擋玻璃下部內(nèi)側(cè)中間位置的攝像頭用于識別車道線、車輛和行人目標(biāo)。攝像頭的優(yōu)勢在于橫向角度及位置關(guān)系檢測。系統(tǒng)依據(jù)攝像頭信號實(shí)現(xiàn)車道偏離預(yù)警功能；而FCW、AEB、ACC等功能的實(shí)現(xiàn)，則需要雷達(dá)和攝像頭信號相融合。

2 ADAS系統(tǒng)功能

2.1 車道偏離預(yù)警功能

車道線可識別（符合國標(biāo)的白色或黃色實(shí)線、虛線），且車速在60～110km/h范圍內(nèi)，當(dāng)車輛無意識偏離自車道時，就會觸發(fā)車道偏離報警（儀表報警燈閃亮的同時蜂鳴器鳴叫）。

LDW系統(tǒng)對車道條件也有要求。車輛行駛在急彎（轉(zhuǎn)彎半徑小于250m）和狹窄（車道寬度小于2.5m）路段時，車道偏離預(yù)警將不能工作。

車輛偏離自車道，但駕駛員有主動駕控行為時，系統(tǒng)也不會報警。這些行為包括：開啟轉(zhuǎn)向燈、急打方向盤、踩制動、拉手剎等。

圖2 ADAS系統(tǒng)電路

圖3 雷達(dá)、攝像頭安裝位置

圖4 鎖定關(guān)聯(lián)目標(biāo)

2.2 自動緊急制動

系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)融合確定與自車最相關(guān)的目標(biāo)（即與自車具有相同行駛軌跡，同向行駛，且距離最近的前方車輛），而相鄰車道的車輛則被忽略。AEBS系統(tǒng)工作車速范圍：15～110km/h。圖4為車輛鎖定關(guān)聯(lián)目標(biāo)示意圖。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)有碰撞危險時，AEBS系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)。干預(yù)過程分為預(yù)警、部分制動和全制動3個階段。AEBS系統(tǒng)三級響應(yīng)如圖5所示。

1）警告階段：通過黃色報警燈閃爍、蜂鳴器鳴叫（一級報警）來提醒駕駛員接管車輛。如果駕駛員沒有接管車輛，則進(jìn)入部分制動干預(yù)。

圖5 AEBS系統(tǒng)三級響應(yīng)

2）部分制動階段：系統(tǒng)會向EBS系統(tǒng)發(fā)出制動指令，同時進(jìn)行二級報警（紅色報警燈閃爍、蜂鳴器鳴叫）。如果在此階段車輛仍未被接管，接著會觸發(fā)全制動。

3）全制動階段：系統(tǒng)會向EBS系統(tǒng)發(fā)出全制動指令，同時進(jìn)行三級報警（紅色報警燈閃爍、蜂鳴器高頻鳴叫）。

AEBS系統(tǒng)能夠降低碰撞前車速、減緩沖擊，但不能夠完全避免碰撞發(fā)生，特別是目標(biāo)為靜止?fàn)顟B(tài)，或為橫穿車輛的時候。AEB功能激活時，系統(tǒng)通過整車CAN網(wǎng)絡(luò)向發(fā)動機(jī)ECU發(fā)出限扭指令。AEBS功能適用目標(biāo)包括客車、貨車、乘用車、摩托車、自行車、行人。

駕駛員下列操作，系統(tǒng)認(rèn)定駕駛員主動接管，系統(tǒng)退出干預(yù)：①方向盤轉(zhuǎn)動速率和轉(zhuǎn)動量均超過一定閾值；②油門踏板行程增量和踩下速率均超過一定閾值；③油門踏板超過強(qiáng)制降擋閾值（85%）達(dá)到一定時間；④制動踏板位置和時間均超過一定閾值；⑤轉(zhuǎn)向指示燈和時間均超過一定閾值；⑥操作AEBS開關(guān)。

以下條件下AEBS功能禁用：①速度太慢（14.4km/h）或速度太快（126km/h）；②自車與目標(biāo)的相對速度太慢；③自車在倒行；④EBS系統(tǒng)故障；⑤ESP功能異常；⑥雷達(dá)或攝像機(jī)故障。

2.3 自適應(yīng)巡航

自適應(yīng)巡航（ACC，Adaptive Cruise Control）系統(tǒng)通過單目攝像頭與雷達(dá)數(shù)據(jù)融合來鎖定前方同軌跡行駛的目標(biāo)車輛，再通過控制油門和行車制動來實(shí)現(xiàn)以目標(biāo)時距跟隨前方車輛行駛。在沒有前方車輛時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入定速巡航工作模式。

1）ACC巡航操作：車速達(dá)到預(yù)期車速后，按下巡航開關(guān)，開啟進(jìn)入定速巡航模式。在定速巡航開啟后，按下ACC開關(guān)（圖6），即可進(jìn)入自適應(yīng)巡航模式。

圖6 開啟ACC

2）跟隨控制功能：自車以駕駛員設(shè)定的車間時距跟隨前車巡航。駕駛員可通過ACC+、ACC-開關(guān)對跟車時距進(jìn)行調(diào)整。跟車時距設(shè)置如圖7所示。

圖7 跟車時距設(shè)置

3）定速控制：駕駛員通過巡航開關(guān)設(shè)定目標(biāo)巡航車速，速度范圍為30-100km/h。在無前方目標(biāo)車輛或目標(biāo)車輛車速大于目標(biāo)巡航車速時，系統(tǒng)以定速控制模式工作，通過發(fā)動機(jī)扭矩控制，保持車輛恒速行駛。

4）適用目標(biāo)：ACC對乘用車、貨車、客車等車輛后端場景（不包括相向行駛車輛和橫穿車輛）做出反應(yīng)；對于自行車、摩托車、電動車、三輪車等特殊車輛，只有在快速行駛時才能夠被選為目標(biāo)車輛。

ACC解除條件有兩種。

立即解除條件：①踩制動踏板；②拉手剎；③車速高于110km/h；④AEB功能激活；⑤駕駛員關(guān)閉巡航；⑥ACC相關(guān)系統(tǒng)故障。

軟解除條件：①發(fā)動機(jī)關(guān)閉；②換擋桿未在前進(jìn)擋；③ABS激活；④ASR激活；⑤ESC（ESP）激活；⑥車速低于25km/h；⑦ACC主控開關(guān)關(guān)閉；⑧定速巡航進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。

3 結(jié)論

ADAS系統(tǒng)通過感知車身周圍環(huán)境，采集并處理分析數(shù)據(jù)，能提前預(yù)警駕駛員，并在緊急情況下有效干預(yù)，能夠顯著增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

ADAS系統(tǒng)是未來要探索的自動駕駛實(shí)現(xiàn)的前提條件，目前ADAS的駕駛操作主體是駕駛員本身，駕駛員仍然需要保持駕駛狀態(tài)，以便隨時接管車輛。未來自動駕駛的主體是系統(tǒng)，基于多傳感器融合和深度學(xué)習(xí)，同時對技術(shù)和車輛性能要求更嚴(yán)格。