汽車注意力輔助系統淺析

◆文/福建 邱躍龍

汽車注意力輔助系統淺析

◆文/福建 邱躍龍

一、概述

汽車注意力輔助系統(Attention Assist)在長途、單調的旅程中(例如在高速公路和干道上)，可探測到駕駛員出現的疲勞或注意力分散等情況，并提醒駕駛員稍事休息。該系統在60km/h至200km/h的車速范圍內啟用。本文將以以新款奔馳S級(W222車型)為例，介紹該功能。

二、部件介紹

1.雨量/光線傳感器：如圖1所示，位于內部后視鏡的風擋玻璃內側，監測環境光線強度和風擋玻璃上的潮濕度，據此檢測一天當中時間的合理性和天氣狀況，并對夜晚和白天的不同操縱特性進行評估。傳感器的信號傳送至前SAM控制單元。

圖1 雨量/光線傳感器

2.橫擺率、橫向和縱向加速度傳感器(B24/15)：如圖2所示，位于車輛左側腳部位置中，測量沿縱軸方向的轉動速度，其信號由電控車輛穩定行駛系統 (ESP)控制單元(N30/4)通過CAN總線讀取。

圖2 橫擺率傳感器

3.電控車輛穩定行駛系統(ESP)控制單元：如圖3所示，位于發動機艙中制動助力器(A7/7)的左側，是注意力輔助系統的主控單元，其通過收集CAN網絡中的數據及橫擺率、橫向和縱向加速度傳感器(B24/15)的數據進行評估駕駛員疲勞程度，并將評估數據傳輸至儀表，從而給駕駛員適當的視覺和聽覺提示。

圖3 ESP控制單元

4.儀表：如圖4所示，位于駕駛員側儀表板處，將注意力輔助系統傳輸過來的相關信息顯示在儀表盤上，并發出提示音，以提醒駕駛員。

圖4 儀表信息

5.轉向柱模塊(N80)：如圖5所示，位于多功能方向盤的正后方，轉向柱的轉向柱管上。收集轉向柱上各開關和轉向角信號來評估駕駛行為，并通過Flex E網絡傳輸至ESP控制單元。

三、功能介紹

當駕駛員長時間行車而進入疲勞狀態時，ESP通過收集來自N80信號、駕駛員對A40/3操作情況、陽光傳感器信號及自身收集到的車身橫擺率信號，綜合評估駕駛員的疲勞情況，然后通過儀表中的注意力級別條形或咖啡杯圖像和發出聲音來警示駕駛員。

注意力輔助功能可以在儀表“輔助”(Assist)菜單中啟用或關閉，并且駕駛員可以選擇以下工作模式(圖6)：

1.“標準” (Standard)；

2.“敏感”(Sensitive)；

3.“關閉”(OFF)。

在"敏感"模式下，注意力輔助系統反應比“標準”模式更加敏感，且更快地發出警告信息，在這兩種模式下，儀表均不會顯示咖啡杯圖像。在"關閉"模式下，警告輸出受到抑制，儀表會顯示咖啡杯圖像。

同時，首屆進口博覽會的火爆讓人們對第二屆進博會充滿了期待。相關負責人表示，200多家企業已經簽署了參加第二屆展會的協議，意向的協議展覽面積達到3萬平方米。第二屆展會總體面積計劃仍將保持30萬平方米，展區分五個板塊，有裝備制造、消費、食品、健康、服務。展期與第一屆基本一致，時間初步定在明年的11月5日到10日。

圖5 系統部件位置

圖6 注意力輔助系統工作模式

駕駛員可通過儀表盤菜單級的“注意力輔助系統”(Attention Assist)中的“信息頁”(Info page)調用以下附加信息，如圖7所示。

圖7 附加信息

1.“注意力級別”(Attention-Level)(條形圖，5級)；

2.自上次點火循環的行駛時間 (以小時和分鐘顯示)；

3.注意力輔助系統所處的模式。

如果注意力缺失、疲勞程度增加或在較長駕駛距離的情況下，注意力等級會逐漸減少并變色(綠色、黃色、紅色)，當超過警告閾值 (僅顯示一個紅色條)時，儀表盤中隨后出現警告信息“注意力輔助系統:請休息!”(Attention Assist: Break!)，并顯示自上次休息以來的行駛時間和通過儀表盤揚聲器發出聲訊警告。此時可使用方向盤上的OK按鈕，確認警告信息。只有經過15min后，才會重復發出警告信息，如圖8所示。

圖8 警告信息

四、系統原理

整個系統可通過通信框圖(圖9)來加深理解。

圖9中CAN總線具有雙向性，即能傳輸又能接收信息。N73作為中央網關構成了Flex ray與CAN B 車內控制器區域網絡(CAN)的數據接口，不同CAN網絡之間的通信需要借助N73來完成，即N73確定信號優先權和轉換為CAN信號類型。箭頭指向代表信號的傳輸方向或控制方向，如：B38/2將信號傳送至N10/6分析，以計算得出時間點，然后N10/6將數據通過CAN B傳輸至N73，經N73確定優先權后發送至Flex E網絡。這樣，N30/4在網絡中獲取數據，據此進一步分析。此外，注意力輔助系統的功能依照人類生物節律根據時間做出不同的反應(例如正午較低，便會提前發出警報)。根據網絡圖我們提取三個要點做詳細分析。

1.車輛行駛狀況

通過收集各傳感器信號評估不同的路況:如B24/15測得橫向/縱向加速度信號，通過CAN H傳輸至ESP主控單元。在不同的路況將出現不同的評估結果，如頻繁改道、道路彎曲、路面起伏存在側風或動態駕駛方式，即使在車速測試范圍內，操作特性評估的功能也不啟用。

2.個人駕駛行為

通過收集N80或A40/3等控制單元信號，注意力輔助系統檢測駕駛行為的變化。這些變化不會總被理解為疲勞或注意力分散，而是會根據駕駛員特定行為做出不同的評估結果。如：只是少數幾次操作娛樂系統或轉向柱模塊開關時，這些行為將被評估為注意力分散；而在頻繁操作時，不會被評估為疲勞駕駛的行為方式。

3.行駛時間的影響

行駛時間的加權是基于調查并符合一般疲勞特性的，隨著不間斷行駛時間的延長，注意力輔助系統的靈敏度也會提高。

圖9 通信框圖