【有车以后 技术解析】AEB全称为Automatic Emergency Braking,中文翻译过来为自动紧急制动,大概意思就是通过毫米波雷达和摄像头,实时监测车辆前方的行驶环境。当雷达或摄像头判断你会与前方障碍物发生碰撞时,便自动启动制动系统使车辆减速,以避免碰撞或减轻碰撞后果。要注意的是这里说的是减轻碰撞后果,并不意味能万无一失。这么个举例你就明白了,它就像你在学车时坐在副驾的教练,当教练感觉你要往树上撞时,他会先提醒你,再者大声呵斥你,如果你还是一股脑们要往上撞,那只能教练帮你踩刹车了。显然教练只是充当辅助作用,关键还是看你。
与其它驾驶辅助功能一样,AEB系统的组成主要包括了:感知、决策和执行。工作原理与人相似,将看到、触摸到的事物传递给大脑,通过大脑一系列的运算分析,再将结果传递给肢体。
所以先从感知说起吧,常见的传感器有毫米波雷达、视频摄像头、毫米波雷达融合视频摄像头。
毫米波雷达是通过发射电磁波来实现目标探测的一种车用雷达,博世的第四代毫米波雷达工作频段在76-77GHz,是一种全天候传感器,可以在雨、雪、雾等这些不利于摄像头等视觉传感器的情况下仍能稳定工作。在160m的范围内可以同时追踪多达32个目标,并且利用雷达本身的物理特性对目标物的距离、速度等信息探测精度达到厘米级别。所以我们经常用探测的距离和探测距离、相对速度、角度的精确度,来评判雷达的性能,其中影响因素包括精度、分辨力和分辨率。
精度很好理解,就是雷达探测到的测量值与真值的接近程度,越接近精度越高。分辨力则是对两个信号强度相同的目标,进行单次探测,测出其中的差异值,若差值较大,则分辨力较差。分辨率则是对同一个目标进行多次探测,看其中的差异值。这么看来,毫米波雷达存在一个弊端,就是当两个目标物体同为静止时,该怎么把它们区分开来?
而视频摄像头它好比我们的手机,通过前方的光学组件,即由光学玻璃镜片组成的镜头,将进入镜头的光反映在成像传感器上,产生一帧一帧的数字图像,再通过内置在摄像头中图像信息处理单元对图像进行分析,从而实现对画面中的车辆及其灯光、行人、车道线等目标进行探测。而摄像头的弊端就是受环境因素影响较大,例如雨天、雾霾、冰雪等。
所以工程师就将毫米波雷达和视频摄像头结合起来,互补各自的劣势。例如用毫米波雷达较好的角分辨率和感知距离,判断与障碍物的距离信息,用视频摄像头识别目标类型,综合两者信息,取各自传感器所探测到的精度最优的属性,做到取长补短。
当然还需要对传感器传递的信息作出判断,其中决策的就是汽车的ECU,ECU能根据传感器的信息,按照设定的逻辑进行计算分析,得出执行命令,最后将执行命令传递给执行机构。
所以执行机构通常就是ESP或者其它装置,最终结果都是对刹车盘施加不同的制动力。那么搞清楚大概的工作原理,就可以来到博世测试场上见证实际成效了。
此次我受邀来到位于连云港东海的博世汽车测试技术中心,其中测试区域分为两个制动测试区、动态测试区和TCS坡道等,我们试乘的地方被安排在动态测试区。此次体验的项目主要是车辆以匀速行驶时,如果遇到前方有静止和行驶的车辆,或者行人和自行车横穿马路,在人不主动采取刹车的情况下,车辆采取紧急制动的情况。
事先要声明一下的是,该实验的道具例如气球车和假人都不是随随便便做成模样像就可以,而是在里面加入了一些特殊的物质,来保证雷达或者摄像头能够识别该物体。这对于摄像头来说是比较简单的,因为只需要识别验证该车的外观即可,但是对于雷达来说就不一定了,因为雷达发出的电磁波它是有一定的穿透性,像广告布等一些材质都是可以直接穿透过去的,所以对于雷达来说可能无法探测到该物体。
拿气球车来说,在车内的中下部会装有三个三角反射锥,它利用直角反射的原理,能将射过来的电磁波按照原来方向反射回去,因此它能够利用一个非常小的反射面积,达到非常强的回波的性能。然后通过三个反射锥,可以达到和真车的一个反射强度。除此之外,在气球车的上下部有两条铝箔,用来保证雷达探测到的目标的宽度。
当车辆以50km/h左右的时速驶向气球车时,毫米波雷达和多功能摄像头会同时检测前方障碍物,探测该物体是否为移动目标、距离、形状、大小等参数,如果该目标为移动的气球车,那么当后方车辆与气球车的距离小于安全距离时,后车就会采取类似点刹的形式制动,最终保持与气球车同样的速度行驶。如果是静止的气球车或者是横穿马路的假人和自行车,那么车辆将直接刹停(限定速度范围内)。
当然,AEB的工作范围还是非常有限的,它不能避免或者完全避免事故的发生。举个例子,对于行人,当该车的行驶速度在30km/h以内时,能够做到避免碰撞;而当时速在30-80km/h时,就只能够缓解碰撞;如果时速高达80km/h以上的时候,AEB可能不会起到作用了。除了速度限制之外,一般AEB只能够识别行人、车辆,部分AEB也具有骑行识别功能,而如果是面对柱子、树木等等,有可能也不起作用。
我们经常在汽车上看到的一些配置如ACC自适应巡航、车道偏离预警、交通标识识别功能、自动泊车等等,这些配置都是基于开雷达和摄像头来完成各种不同的任务,只是执行机构不同罢了。另外以目前的技术,千万不要完全依赖于车辆,或许犹如开头我所说的那样,它更像坐在你副驾驶的教练,只是在危急关头帮你踩一脚刹车,但你能确保教练不是刚喝完酒吗?
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