智能網聯汽車基礎

◆文/北京 馮永忠 康永祿

馮永忠

全球汽車翻譯。一帶一路汽保設備譯者，美國汽車優質服務(ASE)電動汽車專業認證標準譯者，德國雙元制職業教育汽車機電工程師認證標準譯者。編審《汽車專業英語教程》等十本汽車新技術圖書。

當今汽車工業正處于新技術革命的前沿。智能網聯汽車的無人駕駛汽車安全技術的應用，可能是汽車普及以來，汽車消費者出行最大的變化。

對智能網聯汽車的關注始于交通安全。90%以上的交通事故是由于駕駛員的錯誤操作。智能網聯汽車的一個重要承諾是減少汽車發生碰撞。無論是通過糾正駕駛員的人為錯誤，還是通過承擔全部駕駛責任，自動駕駛可以大大降低撞車次數。雖然人類駕駛汽車時可能會出現上百萬次同樣的錯誤，但智能網聯汽車可以從成千上萬的其他車輛上獲得經驗數據，包括汽車所在位置的緯經度、車速、制動狀態、轉向信號狀態、汽車長度、寬度、保險杠高度等數據，如圖1所示。同時智能網聯汽車要逐步實現V2X協同控制，包括車-車、車-人、車-路等通信，增加交通安全性能。智能網聯汽車還可以節約能源和減少空氣污染。

圖1 智能網聯汽車

智能網聯汽車分為駕駛輔助、部分自動駕駛、有條件自動駕駛、高度自動駕駛和完全自動駕駛五個等級，如下表(表1)所示。

以全新寶馬5系等車型為例，介紹智能網聯汽車具有的停車和起步功能的主動巡航系統、碰撞警告、側碰撞警告、車道偏離警告系統、盲點監測系統、交叉行駛警告系統等常見系統。傳感器位置圖如圖2所示。

表1 智能網聯汽車駕駛的五個等級

具有停車和起步功能的主動巡航系統，在交通順暢或堵車情況下都可為駕駛員提供最佳支持。該系統在高速行駛直至車輛靜止期間均可發揮作用。在此范圍內，系統對車距和車速進行自動調節。如圖3所示。

具有停車和起步功能的主動定速巡航控制系統在前方沒有車輛時調節車速，雷達傳感器識別到自身車道前方有緩慢行駛車輛時，自動切換到車距調節功能。系統的一個77GHz雷達傳感器可以主要根據天氣情況識別出最遠200m的前方車輛。通過改進后的雷達傳感器探測功能可以根據駕駛員輔助立體攝像機的圖像數據進行校準，也可以識別出相鄰車道上的車輛。如果這些車輛駛入您的車道，具有停車和起步功能的主動定速巡航控制系統就會根據駛入或前方車輛從而調節車速。隨后將恒定保持駕駛員所選的時間間隔。如圖4所示。

圖2 傳感器位置圖

圖3 主動巡航系統

圖4 監測范圍

碰撞警告：預警在與前方車輛速度差較高或前方靜止車輛距離很近而存在碰撞危險時，就會發出預警。發出預警時，在組合儀表上亮起紅色車輛符號。增大車距，必要時制動。如圖5所示。預警只針對車輛、不針對行人而發出。

嚴重警告：車輛以相對較高的速度差接近前方車輛或行人，即將遇到碰撞危險時，系統會盡可能晚地且僅在即將發生碰撞危險時才發出嚴重警告。嚴重警告觸發時，只有通過馬上進行最大制動或避讓繞行才能避免發生碰撞。

發出嚴重警告時，在組合儀表上閃爍紅色車輛符號和行人符號。要求通過制動器進行干預，必要時避讓繞行。如圖6和圖7所示。此外還發出一個聲音警告信號。在約10～60km/h車速范圍內發出針對行人的嚴重警告。在約5km/h以上車速發出針對車輛的嚴重警告。

圖5 預警

圖6 嚴重警告1

帶城市制動功能的碰撞警告為駕駛輔助立體攝像機的碰撞警告增加了一種制動功能，該功能在約5～80km/h車速范圍內執行。在此車速范圍內，如果發出嚴重警告后駕駛員尚未做出任何反應，就會以最高4m/s2的加速度進行車輛減速。如圖8所示。

圖8 駕駛輔助立體攝像機識別車輛

帶城市制動功能的行人警告用于避免在市內與行人發生碰撞并減輕事故后果。在約10～60km/h車速范圍內，系統發出可能與行人碰撞的警告，并在即將發生碰撞前通過制動干預提供支持。駕駛輔助立體攝像機探測車輛前方情況，并通過圖像處理識別出探測區域內的行人。如圖9所示。

根據計算出的所識別行人的位置、距離和移動情況，在緊急情況下觸發嚴重警告。配備帶城市制動功能的行人警告時，不提供預警功能。發出嚴重警告時以大約4m/s2的減速度使車輛減速。制動干預時限約為1.5s。通過這種方式避免對后方交通造成附加危險。

圖9 駕駛輔助立體攝像機識別行人

側面碰撞警告系統支持駕駛員避免發生側面碰撞。識別出自身車輛側面有車輛或護欄等。在可能發生側面碰撞時，就會提醒駕駛員避免發生碰撞，如圖10所示。

圖10 避免側碰撞

四個雷達傳感器監控車輛旁邊區域，可在任何光線條件下，主要根據天氣情況進行工作。雷達傳感器進行側面碰撞警告系統車輛進行識別。出現碰撞危險時，車外后視鏡內的相應顯示，較高強度閃爍，且方向盤開始振動。

通過主動轉向干預，駕駛員使車輛進入自身車道安全區域內。如圖11所示。在70～210km/h車速范圍內，進行輔助式轉向干預。轉向干預可通過方向盤感知，但駕駛員可隨時對其進行手動控制。

車道偏離警告系統在約70km/h以上車速記錄車道標線，并在無意間離開車道時向駕駛員發出警告。輔助駕駛立體攝像機提供有關可用車道和道路標線的所需信息。根據計算出的相對于自身車輛的相對位置偏差，發出相應警告。如圖12所示，已識別出至少一條車道分界線，可發出警告。

如果駕駛員無意間超出道路標線或離開車道分界線，就會通過方向盤輕微振動，接收到觸覺警告并可做出相應反應。方向盤的振動與越過異形標記線時的振動類似。如果駕駛員未對車道偏離警告系統發出的警告做出反應并越過道路標線，就會通過短時主動轉向干預輔助使其保持車道，如圖13所示。如果駕駛員越過車道時已經操作轉向信號燈，車道偏離警告系統就會發出信號，說明此為所需車道變更，不發出警告信號。

圖13 車道偏離警告主動轉向干預

盲點監測系統也叫車道變更警告系統，可識別出自身車輛變更車道可能會發生危險的交通情況。例如遠處車輛快速從后方駛近本車或車輛位于死角區域時，就會出現這種交通情況，如圖14所示。

駕駛員自己可能無法或很難對這種情況做出評估，特別是在光線陰暗的條件下。雷達傳感器可識別出死角區域內的車輛并在任何光線條件下進行工作。為此，這些傳感器能夠主要根據天氣情況，在最遠70m距離內進行有效探測。在70～210km/h車速范圍內進行輔助式轉向干預。如圖15所示。主動轉向干預可通過方向盤感知，但駕駛員可隨時對其進行控制。

圖14 盲點監測

圖15 盲點監測主動轉向干預

交叉行駛警告系統可識別出車輛前方或后方從側面接近的目標?？稍谲囕v駛出停車位和進入交叉行駛車流時，提醒駕駛員注意交叉行駛情況并在必要時發出警告。如圖16所示。

圖16 駛出停車位交叉行駛警告

如果識別出有移動目標以當前車速會在接下來約3s內進入車輛前方或后方區域內，就會發出視覺和聲音警告。在約7km/h以下車速時，交叉行駛警告功能啟用。雷達傳感器可探測距離車輛約30～40m范圍內的目標。