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智能化使汽车更安全

Robert Cravotta?? EDN技术编辑?? 2006年09月21日 ?? 收藏0

到的物体发生碰撞时告知驾驶者盲区的情况。这种要求超出了单纯检测物体的范畴,使通知驾驶者盲区状况的任务更加复杂。只检测一个驾驶者的操控(如转动方向盘的信号)不足以准确地判定驾驶者换道的意图。

  除了用于检测车外环境的传感器以外,预测驾驶者意图的传感器可以从多处获得输入,如方向盘、刹车踏板、转向信号、汽车的惯性与加速度测量系统,甚至通过车内的可视系统检查驾驶者的肢体语言。现在不存在预测驾驶者换道意图的工业标准算法,这些算法都是一级汽车供应厂商们独自专门开发的结果。

  传感器融合

  为了支持在危险情况下动作时对高精度的要求,这些系统会从各种类型的多个传感器接受输入。每种类型的传感器都有长处和短处,而将不同类型的传感器交叉关联冗余信息组合在一起,系统就可以作出更好的决策。制造商们正在采用或探索的环境感知技术有雷达、LIDAR(光探测与测距)、红外、超声以及视频等(图 3)。这些传感器技术中,每一种都与其它技术有重合之处,但用在汽车不同部位有各自独特的优势。

传感器融合


  有些汽车厂会在车里和车身上安装摄像头。摄像头不仅指向车外,而且还指向车内。向外的摄像头作为向外传感器的补充,提供更多的细节,使

系统不仅完成物体探测,还用物体识别来支持行为预测。向内的摄像头为系统提供乘员信息,如大小、在车座上的位置、肢体语言,甚至面部表情等。向内的摄像头支持的功能包括智能气囊的部署,以及驾驶者困倦与醉酒检测等。

  摄像头传感器在不断改进。例如,与线性动态范围的摄像头相比,支持 HDR(大动态范围)的摄像头可以在范围更宽的光照条件下获得更好的图像细节。汽车使用配备 HDR 功能的传感器很关键,因为它们必须能在阴暗和明亮的环境中工作。与线性传感器相比,HDR 传感器可以检测到被强光环境洗去的细节,在黑暗环境下丢失的细节也较少(图 4)。在画面中同时存在明亮和黑暗的情况下,HDR 尤为出色。如果画面保持在一个亮度水平上,则线性工作模式能更好地区分出不同亮度级别之间的差异。

与线性传感器相比,HDR 传感器可以检测到被强光环境洗去的细节,在黑暗环境下丢失的细节也较少


  其它相关传感器输入用于捕获汽车的行为信息。这些传感器包括陀螺仪、加速度计、方向盘与刹车踏板位置探测器,以及轮胎转速检测系统。其它信息源包括车内环境信息,以及GPS 定位系统的数字图像。道路上的嵌入设备能以无线方式为车辆提供更多的局部和实时信息。

  “数据融合”既是指这些传感器的组合,也指与它们输入的关联。这些输入可以使车辆电子系统判定自己的位置,以及相对于其它车边物体的路径,但是,当这些系统从多类型传感器采集数据时,就会增加需要的实时处理能量和必须经过车载网络的数据量(见附文“车载网络”)。

  车载网络不仅能减少部件而降低汽车的成本与重量,还能使设计者减少或去除冗余传感器。例如,气囊和底盘系统可以共享一个陀螺仪来检测汽车的稳定性以及翻车或碰撞情况。传感器或数据的融合甚至可以使设计者取消一些传感器,或用虚拟传感器测量难以放置传感器位置的变量。虚拟传感器的可能机会包括测量轮胎压力和道路表面类型以及摩擦力。

  人机界面

  电子辅助、便利和安全功能的最大挑战可能是实现 HMI(人机界面)。HMI 必须保证车上每个预测、主动和预防性系统的运行都能根据期望、人类工程学以及驾驶者的认知限制。这些功能为驾驶者提供支持,而对不同情况下驾驶者行为的如何变化,这些支持具有不可预知的结果。

  随着这些系统越来越自主,驾驶者对车辆的控制也在减少。部分自主的系统可能会使驾驶更加危险,因为它们会让驾驶者更粗心大意,驾驶者可能会因为要对事件作判断而影响到响应时间。例如,如果快要发生碰撞,哪辆车应先撞以避免撞到另一辆?如果是两个行人呢?制造商不可能把所有决策都交给车辆控制系统,除非它能准确地识别这些概念,并根据事故当时的各种外部因素,作出适当的决策。

  HMI 必须考虑到驾驶者的认知负担。将数据呈现给驾驶者的方式是一个重要的考虑因素。用一个显示屏把一切都展示给驾驶者是一个不错的想法,但显示屏要吸引驾驶者的注意力,并且他会不断地查看并理解当前的数据。显示屏可能成为分散驾驶者对道路注意力的诱因,如果显示屏成为驾驶中警告提示的一种机制,则认知负担可能过重。驾驶期间,显示屏上显示的信息越多,就需要驾驶者分出更多的认知能力来过滤和解析数据。

  Telematic 系统可以为驾驶者提供大量的便利与价值,但重要的是驾驶者如何与这些系统交互。收音机换台已被证明是驾驶者的一个重要认知负担,或者会分散驾驶者对道路的注意力。VoiceBox 的 Telematics Navigator 是一种降低驾驶者使用无线电台和其它远程信息处理服务等认知负担的方案。使用这个系统,驾驶者能用会话语言完成搜索与导航。点击这里可获得长度为四分钟的系统演示视频。

  随着这些类型系统所使用的部件价格持续下跌,新型车载电子便利与安全功能的机会将增加。伴随元器件价


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