重型卡車ADAS 系統應用

趙 陽，王衛翼

（北京福田戴姆勒汽車有限公司，北京 101400）

隨著汽車智能化的迅速發展，ADAS系統（高級駕駛輔助系統）逐步開始在重卡車型上應用，目前可實現的功能包括：車道偏離預警（LDW）、碰撞預警（FCW）、自動緊急制動（AEB）、自適應巡航（ACC）等。

1 ADAS系統組成

ADAS系統由傳感器（輸入信號）、控制器、執行器（輸出信號）3部分組成。傳感器包括前置單目攝像頭、毫米波雷達；執行系統為發動機和EBS電子制動系統。ADAS系統組成如圖1所示。

ADAS系統電路如圖2所示。雷達與攝像頭之間有專用CAN線通信，以實現數據融合。攝像頭內置的控制器通過PCAN實現與EBS、發動機ECU、BCU、儀表等電控單元通信。

圖1 ADAS系統組成

雷達、攝像頭安裝位置如圖3所示。

1）毫米波雷達

ADAS系統的前置毫米波雷達安裝在車輛前保險杠內側。由于毫米波遇到金屬會被反射，因此根據雷達被前車反射回來的時間，就可計算出前方目標車輛的距離和相對速度。雷達的優勢就在于縱向距離的測量。國標要求雷達有效測試距離不小于150m。

2）單目攝像頭

安裝于風擋玻璃下部內側中間位置的攝像頭用于識別車道線、車輛和行人目標。攝像頭的優勢在于橫向角度及位置關系檢測。系統依據攝像頭信號實現車道偏離預警功能；而FCW、AEB、ACC等功能的實現，則需要雷達和攝像頭信號相融合。

2 ADAS系統功能

2.1 車道偏離預警功能

車道線可識別（符合國標的白色或黃色實線、虛線），且車速在60～110km/h范圍內，當車輛無意識偏離自車道時，就會觸發車道偏離報警（儀表報警燈閃亮的同時蜂鳴器鳴叫）。

LDW系統對車道條件也有要求。車輛行駛在急彎（轉彎半徑小于250m）和狹窄（車道寬度小于2.5m）路段時，車道偏離預警將不能工作。

車輛偏離自車道，但駕駛員有主動駕控行為時，系統也不會報警。這些行為包括：開啟轉向燈、急打方向盤、踩制動、拉手剎等。

圖2 ADAS系統電路

圖3 雷達、攝像頭安裝位置

圖4 鎖定關聯目標

2.2 自動緊急制動

系統通過數據融合確定與自車最相關的目標（即與自車具有相同行駛軌跡，同向行駛，且距離最近的前方車輛），而相鄰車道的車輛則被忽略。AEBS系統工作車速范圍：15～110km/h。圖4為車輛鎖定關聯目標示意圖。

當發現有碰撞危險時，AEBS系統進行干預。干預過程分為預警、部分制動和全制動3個階段。AEBS系統三級響應如圖5所示。

1）警告階段：通過黃色報警燈閃爍、蜂鳴器鳴叫（一級報警）來提醒駕駛員接管車輛。如果駕駛員沒有接管車輛，則進入部分制動干預。

圖5 AEBS系統三級響應

2）部分制動階段：系統會向EBS系統發出制動指令，同時進行二級報警（紅色報警燈閃爍、蜂鳴器鳴叫）。如果在此階段車輛仍未被接管，接著會觸發全制動。

3）全制動階段：系統會向EBS系統發出全制動指令，同時進行三級報警（紅色報警燈閃爍、蜂鳴器高頻鳴叫）。

AEBS系統能夠降低碰撞前車速、減緩沖擊，但不能夠完全避免碰撞發生，特別是目標為靜止狀態，或為橫穿車輛的時候。AEB功能激活時，系統通過整車CAN網絡向發動機ECU發出限扭指令。AEBS功能適用目標包括客車、貨車、乘用車、摩托車、自行車、行人。

駕駛員下列操作，系統認定駕駛員主動接管，系統退出干預：①方向盤轉動速率和轉動量均超過一定閾值；②油門踏板行程增量和踩下速率均超過一定閾值；③油門踏板超過強制降擋閾值（85%）達到一定時間；④制動踏板位置和時間均超過一定閾值；⑤轉向指示燈和時間均超過一定閾值；⑥操作AEBS開關。

以下條件下AEBS功能禁用：①速度太慢（14.4km/h）或速度太快（126km/h）；②自車與目標的相對速度太慢；③自車在倒行；④EBS系統故障；⑤ESP功能異常；⑥雷達或攝像機故障。

2.3 自適應巡航

自適應巡航（ACC，Adaptive Cruise Control）系統通過單目攝像頭與雷達數據融合來鎖定前方同軌跡行駛的目標車輛，再通過控制油門和行車制動來實現以目標時距跟隨前方車輛行駛。在沒有前方車輛時，系統自動轉入定速巡航工作模式。

1）ACC巡航操作：車速達到預期車速后，按下巡航開關，開啟進入定速巡航模式。在定速巡航開啟后，按下ACC開關（圖6），即可進入自適應巡航模式。

圖6 開啟ACC

2）跟隨控制功能：自車以駕駛員設定的車間時距跟隨前車巡航。駕駛員可通過ACC+、ACC-開關對跟車時距進行調整。跟車時距設置如圖7所示。

圖7 跟車時距設置

3）定速控制：駕駛員通過巡航開關設定目標巡航車速，速度范圍為30-100km/h。在無前方目標車輛或目標車輛車速大于目標巡航車速時，系統以定速控制模式工作，通過發動機扭矩控制，保持車輛恒速行駛。

4）適用目標：ACC對乘用車、貨車、客車等車輛后端場景（不包括相向行駛車輛和橫穿車輛）做出反應；對于自行車、摩托車、電動車、三輪車等特殊車輛，只有在快速行駛時才能夠被選為目標車輛。

ACC解除條件有兩種。

立即解除條件：①踩制動踏板；②拉手剎；③車速高于110km/h；④AEB功能激活；⑤駕駛員關閉巡航；⑥ACC相關系統故障。

軟解除條件：①發動機關閉；②換擋桿未在前進擋；③ABS激活；④ASR激活；⑤ESC（ESP）激活；⑥車速低于25km/h；⑦ACC主控開關關閉；⑧定速巡航進入關閉狀態。

3 結論

ADAS系統通過感知車身周圍環境，采集并處理分析數據，能提前預警駕駛員，并在緊急情況下有效干預，能夠顯著增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

ADAS系統是未來要探索的自動駕駛實現的前提條件，目前ADAS的駕駛操作主體是駕駛員本身，駕駛員仍然需要保持駕駛狀態，以便隨時接管車輛。未來自動駕駛的主體是系統，基于多傳感器融合和深度學習，同時對技術和車輛性能要求更嚴格。