基于伯特利單目攝像頭坡道跟車起步慢問題研究

張敬醫(yī)　陳雪丹　王昊

摘 要：隨著疫情后市場對汽車行業(yè)影響，包括芯片資源、單目攝像頭獨立供貨能力等。都是對國內(nèi)汽車企業(yè)帶來不斷考驗，如何在疫情影響下，保證車輛生產(chǎn)以及開發(fā)替代產(chǎn)品，滿足或者超過國際壟斷大牌企業(yè)。因此，我們將工作側(cè)重在單目攝像頭開發(fā)，做好性能和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先。伯特利單目攝像頭系統(tǒng)誕生，為了更好取代國際巨頭4+2-ADAS系統(tǒng)做好鋪墊。然而，當(dāng)前伯特利單目攝像頭性能，在驗收階段，發(fā)現(xiàn)坡道跟車起步慢問題，已經(jīng)不能滿足不產(chǎn)品和性能要求，若想解決這個問題，就必須對其自身進(jìn)行不斷優(yōu)化與創(chuàng)新，來滿足市場對產(chǎn)品和性能需求。

關(guān)鍵詞：單目攝像頭 坡道跟車 起步

1 引言

如今以汽車零部件頭部企業(yè)為代表智能駕駛模式產(chǎn)品，已經(jīng)在國產(chǎn)汽車品牌中大規(guī)模應(yīng)用，已經(jīng)成為國產(chǎn)中高端汽車產(chǎn)品標(biāo)配產(chǎn)品。

隨著智能駕駛技術(shù)和芯片產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展呈現(xiàn)迅猛態(tài)勢，未來智能駕駛技術(shù)，會因為消費者應(yīng)用習(xí)慣和產(chǎn)品依賴，從而實現(xiàn)在專屬領(lǐng)域廣泛深入擴大市場份額。之前，因為疫情和芯片供需緊張原因，國內(nèi)汽車產(chǎn)品配置智能駕駛功能收到來自頭部供應(yīng)商供貨產(chǎn)能限制壓力，隨時會出現(xiàn)斷供情況。上述情況對國內(nèi)汽車企業(yè)是一種沉重打擊。因為智能模塊從選擇到應(yīng)用，投入了大量試驗和驗證。斷供會很大程度影響整體車輛交付進(jìn)度，嚴(yán)重可能會導(dǎo)致產(chǎn)品，甚至是企業(yè)倒閉。面對這種“卡脖子”情況，國內(nèi)汽車企業(yè)沒有向困難低頭，為了改變現(xiàn)狀，公司和配套企業(yè)，通過自主研發(fā)，實現(xiàn)自己產(chǎn)能供應(yīng)充足情況下，解決“卡脖子”問題。

為此，在單目攝像頭智能駕駛系統(tǒng)開發(fā)短周期過程中，遇到各種各樣問題。經(jīng)過項目專業(yè)和供應(yīng)商團隊齊心協(xié)力下，從而形成具備合格條件上市產(chǎn)品。本次撰寫目，針對在單目攝像頭開發(fā)過程中，遇到問題，以及在過程中如何測試？如何驗證？如何找到解決方案？最終形成解決問題關(guān)鍵路徑和凍結(jié)措施，通過終驗收總結(jié)和分享。

2 單目攝像頭介紹

單目攝像頭，是基于單個攝像頭來實現(xiàn)對前方路況和信息進(jìn)行采集和識別功能。

3 伯特利單目攝像頭開發(fā)過程問題

3.1 坡道跟車起步慢

情況設(shè)定：配置單目攝像頭試驗車輛，在試驗條件下，進(jìn)行坡道跟車測試，針對測試情況，進(jìn)行整理和分析，形成最終測試結(jié)論。

試驗環(huán)境：天門山坡道，坡道整體坡度13度，坡道長度32米。環(huán)境溫度12度。

測試車輛：T1D 2.0T 兩驅(qū)舒適，同時配置單目攝像頭作為試驗車，目標(biāo)靶車為T1D 1.6T 兩驅(qū)舒適型。

測試開始：目標(biāo)靶車分別從坡地停車，坡中和坡頂進(jìn)行停車后起步，對試驗車輛坡道起步跟車問題進(jìn)行測試。

測試駕駛員直觀感覺，前車距離至少20米時車輛自適應(yīng)巡航方啟動工作，開始跟車運動前行。初步測試結(jié)論，整體不滿足用戶使用要求，針對問題點，我們做了如下分析和整理。

3.2 跟車距離偏大

在測試驗收階段，跟車距離偏大主要表現(xiàn)是，在測試環(huán)境下，當(dāng)前車起步后，距離前車離開距離達(dá)到20米距離時，跟車起步方啟動工作。通過分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致跟車距離偏大原因，從表象看是整車響應(yīng)慢。從供應(yīng)商專業(yè)角度分析，響應(yīng)慢原因是，整車起步扭矩釋放不夠大，導(dǎo)致無法驅(qū)動車輛第一時間響應(yīng)跟著動作。

為此，我們結(jié)合供應(yīng)商反饋建議，把解決問題方向，朝著軟件方向開始，對軟件進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)修改，來實現(xiàn)調(diào)整扭矩，驗證扭矩提高后跟車效果。

3.3 主觀感受不佳

將焦點聚焦回駕駛員和成員角度，我們對參與測試成員，對測試時跟車距離問題進(jìn)行調(diào)研，形成結(jié)論（參見跟車情況統(tǒng)計表1）。

通過跟車情況統(tǒng)計表1結(jié)論，參與測試人員對，未修改軟件車輛測試結(jié)果均不滿意。

3.4 容易被插隊

在測試階段，我們嘗試模擬插隊情況。通過測試發(fā)現(xiàn)，未改進(jìn)前，因為前后車輛距離較大，給雙車道中另外車道車輛有插隊機會。這樣顯然不是我們產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)初衷。

4 單目攝像頭問題分析

4.1 工作原理

通過攝像頭和前雷達(dá)實現(xiàn)對前方物體進(jìn)行探測，達(dá)到識別前方物體目，目前支持最小識別物體為電動自行車。當(dāng)識別到電動自行車后，駕駛屏幕會顯示電動車圖標(biāo)。見表２。

4.2 分段監(jiān)測

將整車工作分成4段，分別為t1，t2，t3，t4，其中t1為前車運動到ACC工作發(fā)出加速度請求階段，t2，為ACC加速度請求到VLC響應(yīng)時間階段，t3為VLC響應(yīng)到no brake force 時間階段，t4為從no brake force到整車運動時間階段，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和整理。

4.3 對比數(shù)據(jù)

對比數(shù)據(jù)做成表格如表３所示：

其中主要對比車型包括范圍如下：同樣動總不同車型，同樣車型不同動總。以及標(biāo)桿車型不同動總。試驗車數(shù)據(jù)，對比同樣動總不同車型T1A2.0T 時間偏差為-468ms，對比同樣車型不同動總T1D 1.6T車型偏差為-348ms，對比不同車型不同動總，T1A 1.6T 車型偏差為-577ms。

4.4 找出問題點

對比數(shù)據(jù)后，如圖所示，問題車型時間段分別為t1，359ms；t2，418ms；t3，587ms；t4，738ms從ACC起步到車輛響應(yīng)起步，時間為t2+t3+t4時間之和，即418ms+587ms+738ms=1743ms，前車起步到本車起步時間t1+t2+t3+t4之和，359ms+418ms+587ms+738ms=2102ms。試驗車數(shù)據(jù)，對比T1A2.0T 時間偏差為468ms。

4.5 竟品數(shù)據(jù)

對比標(biāo)桿車型配置博世系統(tǒng)1.6T車型偏差1012ms之大。其中博世車型分階段表現(xiàn)如下t1，240ms比目標(biāo)車響應(yīng)時間快119ms， t2，階段表現(xiàn)70ms，相比目標(biāo)車型響應(yīng)快348ms，t3，表現(xiàn)為600ms，相比目標(biāo)車型慢13ms，t4，階段表現(xiàn)為180ms，相比目標(biāo)車型響應(yīng)快558ms。從競品車數(shù)據(jù)表現(xiàn)，除t2階段目標(biāo)車輛優(yōu)于競品車12ms外，其他三個時間段，均大幅落后于競品車。

5 單目攝像頭問題解決

5.1 數(shù)據(jù)比對

完成了車輛數(shù)據(jù)測量記錄后，針對目標(biāo)車和其他車型比對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析t1；359ms t2； 418ms t3； 587ms t4；738ms，針對各個時間段偏差進(jìn)行比對分析。發(fā)現(xiàn)t3-t4階段數(shù)據(jù)有提升空間。

5.2 修改數(shù)據(jù)

通過分析，有兩方面可以修改，一方面為通過修改整車起步扭矩數(shù)據(jù)，另一方面通過修改整車動總適配標(biāo)定數(shù)據(jù)方式，來調(diào)整起步時間。

5.3 檢驗效果

從方案一開始，初始10NM開始測試，跟車起步時間在4S，提高到20NM時，跟車起步響應(yīng)時間2S，扭矩調(diào)整到30NM時，跟車起步時間在3S，當(dāng)扭矩調(diào)整到50NM時，起步時間還是在3S。從方案一測試結(jié)果看，單純改動增加扭矩，對起步響應(yīng)時間壓縮，效果不明顯。

繼續(xù)從方案二上入手，通過對動總數(shù)據(jù)進(jìn)行適配，針對t3+t4響應(yīng)時間進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過對ACCTarAcc調(diào)整后，使t3+t4響應(yīng)時間縮短400ms，從而改善了整車起步相應(yīng)時間慢問題。

再次對參與測試成員，進(jìn)行跟車距離問題調(diào)研，形成結(jié)論（參見跟車情況統(tǒng)計表４）。

通過統(tǒng)計表４結(jié)論，參與測試人員對，修改軟件后車輛跟車結(jié)果均表示滿意。

5.4 形成結(jié)果

策略一：WCBS將初始請求扭矩提高到30N/M（之前在10N/M）

動總表現(xiàn)：輸出起始扭矩增大到20.5N/M，隨后發(fā)動機曲軸端輸出扭矩保持80ms初始值后就一直在降低，在116.74秒時，扭矩降到13N/M，然后發(fā)動機才開始升扭。從初始20.5N/M到降扭、到再次升扭到20.5NM共用了0.393秒;同時相對之前數(shù)據(jù)坡道從ACCTarAcc發(fā)請求到退出standstill時間并未改善;整車表現(xiàn)：WCBS將初始請求扭矩提高到30N.M乃至60N/M，無改善。

策略二：針對動總進(jìn)行了適配性標(biāo)定，縮短起步時間（t3+t4）

整車表現(xiàn)：ACCTarAcc發(fā)請求到起步時間縮短了400ms左右，總起步時間在2s以內(nèi)。

結(jié)論：按策略二優(yōu)化，同時，從性能和模擬用戶角度，可以接受優(yōu)化后整車表現(xiàn)。

最終，跟隨公司零件號設(shè)變進(jìn)行變更。將整車動總進(jìn)行了適配性標(biāo)定，縮短起步時間（t3+t4），達(dá)到跟車起步響應(yīng)時間最短。并對整車起步數(shù)據(jù)進(jìn)行控制數(shù)據(jù)刷寫，達(dá)到具備全天候執(zhí)行狀態(tài)。

完成刷寫后，在此進(jìn)行跟車測試，實測跟車響應(yīng)時間在2S內(nèi)，與測試最佳狀態(tài)保持一致。因為對整車數(shù)據(jù)進(jìn)行固化和更新，在全部該動總車型上，進(jìn)行刷寫體現(xiàn)。

6 結(jié)論

跟車起步響應(yīng)時間測試結(jié)果來看，不是簡單增加整車扭矩就可以實現(xiàn)加速起步響應(yīng)。當(dāng)扭矩增大后，跟車時間沒有明顯變好，而且還有數(shù)據(jù)變差情況，為此，整車跟車響應(yīng)數(shù)據(jù)，需要結(jié)合車輛狀態(tài)和綜合情況，找到最佳起步扭矩，達(dá)到最終實現(xiàn)跟車快速響應(yīng)目。

參考文獻(xiàn)：

[1]許端.一種車載單目攝像頭外部參數(shù)自標(biāo)定方法[D]. 武漢：武漢極目智能技術(shù)有限公司，2017.

[2]沈念偉.基于單目攝像頭車輛前方障礙物檢測研究[D].上海：上海理工大學(xué)機械工程學(xué)院，2022.