基于前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合的自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)

摘? 要：基于前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合的自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB），采用前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合的系統(tǒng)方案測(cè)出與前車(chē)或者障礙物的距離，預(yù)測(cè)汽車(chē)潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，主動(dòng)干預(yù)制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)避免事故或減輕事故的傷害，提高車(chē)輛安全性能。

關(guān)鍵詞：前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合;自動(dòng)緊急制動(dòng); AEB;

汽車(chē)安全是評(píng)價(jià)汽車(chē)的重要指標(biāo)之一，也是汽車(chē)廠商一直努力追求的目標(biāo)。AEB（自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)）是一種汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)系統(tǒng)，它采用傳感器測(cè)出與前車(chē)或者障礙物的距離，然后預(yù)測(cè)汽車(chē)潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，主動(dòng)干預(yù)制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)避免事故或減輕事故的傷害。調(diào)研顯示，車(chē)輛在裝備AEB之后能減少27%的事故，尤其是城市路況中，低速AEB系統(tǒng)（工作時(shí)速范圍在30km/h以下）能使追尾事故發(fā)生率大幅度減少。隨著AEB技術(shù)的發(fā)展，為提高車(chē)輛安全性能，減小事故發(fā)生率，眾多車(chē)企在新車(chē)型中開(kāi)發(fā)配備了AEB系統(tǒng)，歐美發(fā)達(dá)地區(qū)已強(qiáng)制要求部分道路車(chē)輛裝備AEB系統(tǒng)。中國(guó)交通部2018年發(fā)布的《JT/T 325營(yíng)運(yùn)客車(chē)類(lèi)型劃分及等級(jí)評(píng)定》要求符合條件的車(chē)輛必須裝備AEB系統(tǒng)。

目前自動(dòng)緊急制動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)組成的硬件主流方案為純視覺(jué)方案，以及前毫米波雷達(dá)和攝像頭組成多傳感器融合方案。攝像頭與人眼類(lèi)似，對(duì)行人障礙物等進(jìn)行跟蹤識(shí)別，識(shí)別感知距離120米，感知環(huán)境信息豐富，可識(shí)別目標(biāo)類(lèi)型，但是無(wú)法精確計(jì)算本車(chē)與物體的相對(duì)距離，而且受天氣、光線的影響較大;毫米波雷達(dá)的感知距離約為150米以上，可精確得出目標(biāo)距離，但是因?yàn)樘炀€和尺寸的物理特性，毫米波雷達(dá)角度分辨率較為有限，對(duì)行人等障礙物識(shí)別能力較差，且存在二次反射問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)誤識(shí)別的問(wèn)題。

東風(fēng)柳汽量產(chǎn)的自動(dòng)緊急制動(dòng)是基于前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合的自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)，車(chē)身搭載了一顆單目攝像頭及一顆毫米波雷達(dá)。其中攝像頭實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)檢測(cè)、多目標(biāo)跟蹤、單目測(cè)距、目標(biāo)類(lèi)型的視覺(jué)感知，前毫米波雷達(dá)進(jìn)行編碼解算、多目標(biāo)超分辨測(cè)角、虛擬天線面陣、分集成像，更精確地判斷與障礙物距離信息。將攝像頭及毫米波雷達(dá)的信息進(jìn)行融合，兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以多傳感器相關(guān)概率綜合決策航跡屬性。充分發(fā)揮各個(gè)傳感器檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高可靠性、高精度、復(fù)雜對(duì)象的分類(lèi)處理，全方位的為自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)提供高性能可靠的環(huán)境感知信息。

自動(dòng)緊急制動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程可分為三個(gè)模塊：感知模塊、算法融合模塊、控制模塊。

自動(dòng)緊急制動(dòng)-系統(tǒng)架構(gòu)

1、感知模塊

利用前毫米波雷達(dá)和駕駛輔助攝像頭對(duì)周邊環(huán)境，目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，輸出目標(biāo)的ID，相對(duì)速度，相對(duì)加速度等信息到算法融合模塊。

自動(dòng)緊急制動(dòng)-感知模塊

2、算法融合模塊

將攝像頭識(shí)別的多目標(biāo)檢測(cè)、多目標(biāo)跟蹤、外參自標(biāo)定、單目測(cè)距的視覺(jué)識(shí)別數(shù)據(jù)，以及毫米波雷達(dá)的編碼解算、多目標(biāo)超分辨測(cè)角、虛擬天線面陣、分集成像的感知所獲取的數(shù)據(jù)融合集成，采用傳感器航跡與融合航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)和狀態(tài)估計(jì)，以多傳感器相關(guān)概率綜合決策航跡屬性。充分發(fā)揮各個(gè)傳感器檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，全方位的為智能駕駛系統(tǒng)提供高性能可靠的環(huán)境感知信息。

3、控制模塊

AEB系統(tǒng)主要依據(jù)融合后計(jì)算處理得到以下三方面信息，自動(dòng)檢測(cè)碰撞風(fēng)險(xiǎn)：

（1）本車(chē)到前方車(chē)輛的距離;

（2）前方車(chē)輛相對(duì)于本車(chē)的相對(duì)速度;

（3）前方車(chē)輛是否在本車(chē)行駛路徑上。

基于獲得的信息，控制器自動(dòng)計(jì)算出TTC。TTC作為碰撞風(fēng)險(xiǎn)的很重要的依據(jù)。對(duì)TTC設(shè)置不同的閾值，再加上一些內(nèi)部算法邏輯實(shí)現(xiàn)不同的危險(xiǎn)等級(jí)。當(dāng)控制器判斷碰撞風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到最危險(xiǎn)的時(shí)刻，自動(dòng)發(fā)出最大制動(dòng)力請(qǐng)求。ESC通過(guò)CAN通信網(wǎng)絡(luò)接收到制動(dòng)請(qǐng)求后，自動(dòng)為駕駛員提供最大的制動(dòng)力，以此盡可能的避免碰撞或者降低碰撞損失。

自動(dòng)緊急制動(dòng)-控制模塊

4、結(jié)束語(yǔ)

基于前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合的自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)，相比純視覺(jué)識(shí)別方案，具有更高的容錯(cuò)性、可靠性。有研究數(shù)據(jù)表明，車(chē)輛在裝備AEB之后能減少27%的事故，尤其是城市路路況中，低速AEB系統(tǒng)（工作時(shí)速范圍在30km/h以下）能使追尾事故發(fā)生率大幅度減少。也正是因此，各國(guó)都越發(fā)重視AEB的研發(fā)和搭載。美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)（IIHS）于2013年年底正式將AEB納入測(cè)試項(xiàng)目，歐洲的E-NCAP和美國(guó)交通運(yùn)輸部（NHTSA）分別于2014年和2015年將AEB納入測(cè)試項(xiàng)目，中國(guó)C-NCAP于2018版測(cè)試項(xiàng)目中正式加入對(duì)AEB的測(cè)試。東風(fēng)柳汽基于前毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)的量產(chǎn)，適應(yīng)車(chē)輛安全技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，極大地提高了整車(chē)的安全性和品牌的競(jìng)爭(zhēng)力。

【作者簡(jiǎn)介】梁遠(yuǎn)桂，男，廣西玉林人，本科，東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司助理工程師，從事ADAS開(kāi)發(fā)工作。