汽車駕駛輔助裝置詳解(上)

2021-01-22 06:36:40北京李玉茂

汽車維修與保養 2020年10期

關鍵詞：系統

◆文/北京李玉茂

一、預備知識

1.國際汽車工程師學會于2014年發布，自動駕駛技術分為L0至L5共6個級別：L0—非自動化，L1—輔助駕駛，L2—部分自動化，L3—有條件的自動駕駛，L4—高度自動化，L5—全自動化?，F在世界上最先進的車輛是L3級，汽車裝備的各種駕駛輔助裝置，就是為了邁向L5級。

2.測距傳感器利用機械波、電磁波等進行工作。機械波，由機械振動產生，只能在空氣中傳播，機械波包括聲浪、超聲波。聲波，人耳能聽到的頻率為20Hz～20kHz，汽車用于揚聲器、蜂鳴器。超聲波，頻率高于20kHz，人耳聽不到，方向性好，反射能力強，用于前/后駐車、泊車輔助、涉水深度傳感器，相關裝置安裝在保險杠等處，從車輛外觀可以看到。電磁波，具有電磁輻射特性，在空氣和真空中傳播，頻率由低到高排列：無線電波-微波-紅外線-可見光-紫外線……無線電波，頻率300kHz～300MHz，用于胎壓傳感器、汽車鑰匙。微波，頻率300MHz～3000GHz，包括分米、厘米、毫米、亞毫米波段，穿透性強，用于ACC、盲點監測、倒車車側傳感器，安裝在車標或保險桿里面，從車輛外觀看不到。紅外線，用于汽車烤漆和測溫儀?？梢姽?，人眼感知頻率為380～750THz。紫外線，用于汽車空調殺菌。

二、ACC自適應巡航系統

ACC的中文是自適應巡航系統，多裝備在中高檔及以上乘用車上。ACC是CCS(巡航系統)的升級版，設有單獨的ACC控制單元，是一種智能化的自動控制系統，屬于自動駕駛技術的L2級。大眾帕薩特前車標后面裝有雷達傳感器(圖1)，頻率76.5GHz，有效探測范圍150m，水平視角12°，垂直視角±4°，車速范圍30～210km/h，通過多普勒效應進行速度比較。

圖1 雷達傳感器

傳感器持續掃描前方道路，輪速傳感器提供車速信號，與前車之間的距離過小時，ACC控制單元通知發動機、制動等控制單元，降低發動機輸出功率，適當采取車輪制動，依據駕駛人的設定，自動控制跟車距離。當前方車輛突然緊急制動，ACC控制單元發出聲光信號，通知駕駛人立即踩制動踏板。本車與前車之間增加到安全距離時，ACC控制單元按設定的車速巡航。

ACC系統激活，組合儀表顯示“主動狀態”或“被動狀態”，主動狀態是系統監測前方移動物體的相對速度，依據駕駛人設定的安全距離自動控制車距。被動狀態是系統監測前方移動物體的相對速度，不進行車距控制，必須由駕駛人控制車距。ACC由主動狀態轉為被動狀態的條件：按“巡航取消”鍵、踩制動踏板、長時間踩加速踏板、ABS、ESP、TCS功能介入工作。

三、IACC集成式自適應巡航系統

IACC的中文是集成式自適應巡航系統，裝備在新款乘用車上，例如長安CS75，該車是A+級SUV車。IACC采用多傳感器融合技術，融合毫米波雷達、多功能攝像頭和導航地圖(與高德合作)，感知道路環境，通過發動機、制動系統、轉向控制系統，自動加速系統、減速及轉向系統，將車輛保持在車道內或跟隨前方目標車軌跡自動駕駛。IACC激活后，有以下功能。

1.單車道輔助駕駛，車輛自動保持在車道內行駛。

2.偏離車道輔助駕駛，車速65km/h以上，車輛即將偏離車道時，儀表發出糾偏提示，并自動將車輛糾正到車道內。

3.交通擁堵輔助駕駛，堵車情況下，車輛自動保持在車道內行駛或跟隨前車行駛。

4.彎道輔助，攝像頭識別出前方彎道，如果當前車速過高，自動減速進入彎道，出彎道后自動加速到設定車速。

5.預警輔助，高速行駛時距前車距離過近，提醒駕駛人注意車距；與前車存在碰撞危險，警示駕駛人采取制動；碰撞即將發生且駕駛人未制動，車輛主動制動。

6.語音設定巡航速度，也可以手動設定。

7.智能限速輔助，巡航車速大于識別到的限速標志牌，IACC自動將標志牌限速設定為巡航速度。

8.IACC增加“L2級自動駕駛”鍵(圖2)。

圖2 L2級自動駕駛鍵

四、預碰撞安全系統

大眾汽車公司將預碰撞安全系統命名為Front Assist，中文是前部輔助系統，俗稱“碰撞報警/主動剎車”。該系統與ACC協調工作，ACC在巡航狀態或關閉狀態該系統均工作，防止碰撞前車，將制動距離縮至最短。前車標后面的雷達傳感器，監測前方移動和靜止目標的距離，分步完成預處理車輛、警告駕駛人、主動制動干預。設有2個子系統，HBA(液壓制動輔助系統)和ATB(自動部分制動)。

1.預處理車輛，車速5～210 km/h，系統感知碰撞危險性略高，HBA預充制動液壓力，并自動降低觸發閾值。

2.警告駕駛人，車速30～210 km/h，感知碰撞危險性較高，分兩步警告駕駛人：(1)預警告，發出警告音及圖標；(2)主警告，發出制動聳車警告。

圖3 城市緊急制動

3.主動制動干預，車速5～210km/h，感知碰撞危險性最高，如果駕駛人未采取制動，(1)HBA預充制動液壓力升高；(2)ATB自動制動，車速小于30km/h執行“城市緊急制動”，車速大于30km/h執行“自動部分制動”。

城市緊急制動(圖3)：(1)感知碰撞危險性略高，HBA預充制動液壓力，執行“較高敏感度”閾值，不發出警告；(2)感知危險性較高，HBA切換到“高靈敏度”閾值；(3)感知危險性最高，ATB以6.0m/s2減速度制動，此時駕駛人必須緊急制動，否則會發生碰撞事故。

自動部分制動(圖4)：(1)感知碰撞危險性略高，發出圖像及聲音警告，HBA預充制動液壓力，切換至“較高敏感度”；(2)感知危險性較高，如果駕駛人未制動，發出短時制動聳車警告，切換至“高敏感度”；(3)感知危險性最高，如果駕駛人仍未制動，ATB以1.0m/s2減速度制動；(4)如果駕駛人仍然置之不理，ATB以3.5m/s2減速度制動，此時駕駛人必須緊急制動，否則發生碰撞事故。

圖4 自動部分制動

五、車道偏離系統

車道偏離系統的功用是行車中識別偏離車道，通過顯示屏、蜂鳴器、轉向盤振動發出報警，適于長途及疲勞駕駛。有些車型只作警示，有些車型通過助力電機自動修正行駛方向。大眾CC車道偏離系統(圖5)，主要由安裝在后視鏡底座的攝像頭和偏離預警控制單元、電動助力轉向控制單元、助力電機、轉向柱控制單元、轉向盤、組合儀表組成。

圖5 車道偏離系統

攝像頭掃描道路前方20～60m范圍，每秒鐘拍攝25幀圖像，當車輛輕微偏離車道，如圖6所示，液晶屏顯示“道路輔助，請控制轉向”、蜂鳴器發出鑼音，轉向盤振動(奧迪車有此功能)，該系統通過轉向系統自動修正行駛方向。

圖6 車道偏離報警

工作原理：

1.識別車道線，攝像頭拍攝前方路面，根據標線與路面的灰階對比值確定標記點。

2.計算車道，彎道半徑大于250m自動切換為被動模式。被動模式只是監測，主動模式監測、報警、修正。

3.偏離修正，(1)未開轉向燈出現偏離，系統認為是客觀偏離，轉向盤修正力矩小于3N·m，修正時間小于100s；如偏離過大，說明駕駛人忘開轉向燈而變換車道。(2)開轉向燈出現偏離，系統認為是主觀偏離，由主動模式自動切換至被動模式，變道完成后自動恢復主動模式。

4.主動模式條件，車速小于65km/h，道路寬2.45～4.60m，攝像頭視野清晰必須能夠識別出道路邊界，車道標志線虛長不超過實長的2倍。

5.車道偏離指示燈有3種狀態，關閉偏離開關指示燈熄滅，打開偏離開關處于主動模式為綠色，處于被動模式為黃色(圖7)。

6.轉向盤振動，轉向盤上裝有振動電機，握住轉向盤雙手感覺振動。

圖7 車道偏離指示燈

7.如果車道偏離功能與ACC功能同時啟用，ACC功能優先。

六、并線輔助系統

1.沃爾沃將并線輔助系統命名為BLIS，中文是盲點信息系統。車身兩側后部裝有雷達傳感器，探測車外后視鏡盲區內的車輛(圖8)。駕駛人在變換車道時，BLIS提醒駕駛人注意盲區內同方向行駛的車輛，在多車道、大交通流量的道路上最能發揮作用。

圖8 BLIS監測范圍

主要由盲點監測開關、攝像機模塊、雷達模塊、盲點監測警示燈等組成。盲點監測開關(圖9)集成在中控臺控制面板，盲點監測開關信號首先進入自動空調控制單元，再由其發送到CAN總線。

圖9 盲點監測開關

攝像機模塊與電動后視鏡集成在一起(圖10)，攝像機模塊對拍攝的照片進行處理，同時通過LIN線獲取車速信號，識別本車是否正在超越其他車輛，或被其他車輛超越。

兩個雷達模塊安裝在后保險杠兩側的內部(圖11)，當雷達傳感器探測到物體時，通過盲點監測警示燈警示駕駛人。

兩個盲點監測LED警示燈安裝在兩個前門三角窗(圖12)，若盲區內有車輛，LED點亮呈橘黃色并閃爍。

2.奧迪汽車公司將并線輔助系統命名為Audi Side Assist，中文是側向輔助系統，兩個倒車鏡分別裝有頻率為24kHz的超聲波傳感器，監測汽車側后方70m范圍內的情況。車速大于60km/h，側向輔助系統激活，當檢測到盲區內有汽車出現，系統進入“提示”階段，倒車鏡上的LED黃色燈點亮(圖13)。LED點亮不會干擾駕駛人，因為駕駛人直視倒車鏡才能看到LED。