自動駕駛的核心要義之一,就是要實現(xiàn)一種“超視距”的能力。也就是說,車輛要能夠看到駕駛員看不到的、或者是先于駕駛員看到潛在的危險,并提醒駕駛員提前處置,避免事故的發(fā)生;或者在完全自動駕駛的模式下,車輛基于這種超視距的觀察去主動執(zhí)行安全措施。
在相關(guān)的“超視距”技術(shù)中,盲點探測(BSM)和夜視系統(tǒng)(NAS)是最具代表性的兩個。
盲點探測
大家都有經(jīng)驗,在車輛行駛的過程中,并線是一個“危險”的動作,因為汽車后視鏡存在盲區(qū),可能無法觀察到側(cè)后方的來車。這時盲點探測系統(tǒng)就能發(fā)揮作用了。
盲點探測系統(tǒng)通常是在車輛行駛超過一定的速度后,啟動加裝在后保險杠和車身上的毫米波雷達(dá),向側(cè)后方發(fā)射電磁波,如果有車輛侵入探測范圍,其反射的電磁波并被雷達(dá)“看到”,這時盲點探測系統(tǒng)會在后視鏡上通過燈光的點亮或者閃爍對駕駛員進(jìn)行提醒;如果駕駛員沒有注意到提示燈而繼續(xù)并線,就會觸發(fā)座艙中的聲音報警或者觸覺反饋機構(gòu),發(fā)出更強烈的警報。
圖1:盲點探測原理示意圖
除了變道并線輔助之外,盲點探測系統(tǒng)還可用在車輛停止或低速行駛中的開門防撞和倒車防撞預(yù)警,防止突然亂入的電動自行車,以及在車后盲區(qū)中的障礙物和行人。當(dāng)然,在這些低速的盲點探測場景中,360°視覺環(huán)視系統(tǒng)可以作為毫米波雷達(dá)的一個替代方案,這一視覺方案還可以與泊車輔助功能整合在一起。
圖2:基于環(huán)視系統(tǒng)的移動障礙物檢測
不論采用哪種方案,這些年盲點探測技術(shù)的成熟度都更高,成本也在逐漸被拉低,因此在越來越多的中檔車型中已經(jīng)可以看到其身影。
夜視系統(tǒng)
和駕駛視覺盲點類似,另一個令駕駛員視覺范圍嚴(yán)重受限的場合,就是夜間行車了。夜間由于光照不足、視野小,尤其是會車時的遠(yuǎn)光燈會使駕駛員產(chǎn)生眩目,形成盲區(qū),縮小了駕駛員的可視距離,這也就帶來了安全隱患。根據(jù)美國國家公路交通安全管理局的統(tǒng)計,汽車夜間行駛的時間只占總駕駛時間的約1/4,卻有超過50%的重大交通事故發(fā)生在夜間。
因此人們就開始設(shè)想,如何將在軍事中應(yīng)用的夜視儀,搬到自己的愛車上,讓愛車也具備夜視能力。目前的車用夜視系統(tǒng)采用的都是紅外探測模式,但根據(jù)原理不同分為被動方式和主動方式兩種。
圖3:夜視系統(tǒng)顯示效果圖
被動夜視系統(tǒng)的原理是,利用人和動物都能夠發(fā)出遠(yuǎn)紅外輻射的特性,通過熱成像相機去接收由這些生命體發(fā)出的紅外信號,在進(jìn)行放大和處理后輸出到顯示器上。雖然這種夜視系統(tǒng)無法探測到“無生命”的其他道路環(huán)境物體,但是行人等發(fā)熱物體在圖像中反而特別突出,圖像對比度更高。
主動夜視系統(tǒng)從字面上就能夠看出,它不是被動地接收被探測對象的紅外信號,而是通過紅外光源發(fā)出的近紅外線主動照射目標(biāo),再由紅外CCD或CMOS探測器接受目標(biāo)反射的紅外光線,通過處理后輸出到顯示裝置上,它可以對道路環(huán)境信息有更全面而詳細(xì)的反饋,包括行人、車輛、車道標(biāo)志線、交通信號、道路上散落的物體等——即使它們不發(fā)熱——都可以顯示出來。
兩者相較,主動紅外夜視系統(tǒng)在探測的精度和分辨率上更勝一籌,但是探測距離較短(約為150-200米),而被動紅外夜視系統(tǒng)雖然“看”到的東西和細(xì)節(jié)不是那么多,但探測距離更遠(yuǎn)(可達(dá)300米以上),且系統(tǒng)相對簡單,成本更加親民,所以也是大多數(shù)商用車輛的首選方案。
被動車用夜視系統(tǒng)通常由兩部分組成:一部分是紅外線攝像機,另一部分是顯示系統(tǒng)——顯示系統(tǒng)可以是一塊液晶屏幕,也可以投射到前擋風(fēng)玻璃上與HUD抬頭顯示系統(tǒng)融為一體。無論是什么樣的技術(shù)方案,都會為夜間行車多增加一分安全保障。
解決方案
車載盲點探測和夜視系統(tǒng)雖好,但是想要形成成熟的產(chǎn)品并“上車”付諸實用,還是需要有不少技術(shù)考量,比如:
不同技術(shù)方案的選擇,特別是要考慮到方案是否能夠滿足法規(guī)(及未來法規(guī))的要求。
系統(tǒng)的性能參數(shù)要求,為了達(dá)到這樣的性能要求,如何對硬件和軟件算法進(jìn)行優(yōu)化。
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原文標(biāo)題:ADAS/自動駕駛主題月 | 盲點探測與夜視系統(tǒng):你看不見的,Ta能看見!
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