智能网联汽车 课件 项目六 任务三 认知预警类ADAS技术；项目六 任务四 认知自主类ADAS技术

项目六智能网联汽车先进驾驶辅助技术导入由于驾驶人的主观因素导致的交通事故占比最高，若在交通事故发生前的1.5s给驾驶人发出预警，可避免90%的碰撞事故，大大降低交通事故发生率。预警类ADAS就是通过雷达、摄像头等环境感知传感器实时监测行车环境信息，并在车辆可能发生危险时发出警告信息，从而防止发生危险或减轻事故伤害。认知预警类ADAS技术Annualworksummary3目录01教学目标02教学内容教学目标0103能解释环境感知的应用范围01能描述环境感知系统概念和内容02能描述环境感知系统组成01通过环境感知系统的学习，让学生知道技术不断进步，激发学生不断学习的兴趣。知识目标素质目标教学内容02

目前应用较多的预警类ADAS，包括前向防撞预警系统、车道偏离预警系统和盲区监测系统等，如表6-3-1所示。一、预警类ADAS的类型、功能二、前方防碰撞系统01前方防碰撞系统概念前方防碰撞系统（FCW）是通过摄像头、雷达等传感器实时感知车辆前方的物体，并检测车辆与目标之间的距离并警示驾驶员的一种系统，如图6-3-1所示。二、前方防碰撞系统02前方防碰撞辅助系统的组成前方防碰撞辅助系统主要由环境感知单元、控制单元和执行单元构成，其组如图6-3-2所示。二、前方防碰撞系统03前方防碰撞辅助系统的原理汽车前方防碰撞辅助系统的工作原理是：利用摄像头识别出前方物体，并通过毫米波雷达感测与前车或前方障碍物的距离，通过电子控制单元对物体进行识别并对距离进行测算，同时判断当前的工况。如果观测距离小于报警距离，那么车辆就会进行报警提示，如果观测距离小于安全距离，车辆就会启动自动制动。二、汽车自适应前照明系统02车辆自适应照明系统的组成汽车自适应前照明系统主要由环境感知单元、控制单元、执行单元构成，如图6-2-2所示所示。二、汽车自适应前照明系统03车辆自适应照明系统的原理车辆通过光照强度传感器不断感知环境的亮度，汽车车速传感器和方向盘转角传感器不断地把检测到的信号传递给控制ECU进行处理，对运算处理后的数据进行综合判断来控制前照灯转过相应的角度。车辆的灯光自动开启控制可采用阈值控制法，如果当前环境的亮度小于开启阈值，那么车辆前照灯将不开启；反之开启。车灯的电机控制一般使用PID控制方法进行控制，通过当前车灯的实际位置和实际角度与预设位置和预设角度的差值进行算法调控。三、车道偏离预警系统01车道偏离预警系统概念车道偏离预警系统（LDW）使用摄像头作为视觉传感器检测车道线，计算车辆在车道中的位置信息及运动信息，判断车辆当前是否偏离车道。如果车辆偏离车道且驾驶员没有进行纠正时，系统会发出警告或通过方向盘振动的方式提示驾驶员，如图6-3-3所示。三、车道偏离预警系统02车道偏离预警系统组成车道偏离预警系统主要由环境感知单元、电子控制单元、执行单元组成，如图6-3-4所示。三、车道偏离预警系统03车道偏离预警系统原理通常一个或多个图像传感器提供道路的多帧图像，这些传感器连接至处理器的多个视频端口。数据进入系统后，它被实时地变换成可处理的格式，在处理器内部，首先进行预处理，过滤掉图像捕获期间混入的噪声。然后探测车辆相对于车道标志线的位置，道路图像的输入信息流被变换为一系列画出道路表面轮廓的线条，在数据字段内寻找边缘就能发现车道标志线，这些边实际上形成了车辆向前行驶应保持的边界。处理器则要时刻跟踪这些标志线，以确定行车路线是否正常。一旦发现车辆无意间偏离车行道，处理器做出判断后输出一个信号驱动报警电路，让驾驶员立即纠正行车路线。报警形式可以是蜂鸣器或喇叭，也可以用语言提示，还有用振动座椅或方向盘来提醒驾驶员，如图6-3-5所示。三、车道偏离预警系统03车道偏离预警系统原理LDW系统还要考虑到汽车正常使用的制动装置和转向装置。这些装置会影响LDW的工作，使系统复杂化。因此在慢速行驶或制动、正常转向时，LDW系统是不工作的，如图6-3-6所示。LDW系统系统在行驶速度高于一定车速时才可以启动，可检测当前车辆是否压线或即将偏离车道。如果检测到车辆偏离或压线时，仪表盘会显示红色的报警标志，并发出报警声音提示驾驶员，同时，方向盘会振动来提醒驾驶员。如果车辆打转向灯或驾驶员有转向、加速、加速时该系统认为驾驶员在控制车辆，系统不工作，如图6-3-7所示。四、车辆盲区监测系统01车辆盲区监测系统概念车辆盲区监测系统（BCA）通过安装在左右后视镜或其它位置的传感器感知后方道路信息。如果后方有车辆、行人、自行车及其它移动物体靠近时，盲区监测系统就会通过声光报警器提醒驾驶员或在紧急情况下进行制动，如图6-3-8所示。四、车辆盲区监测系统02车辆盲区监测系统的组成车辆盲区监测系统一般由感知单元、电子控制单元和执行单元等组成，其如图6-3-9所示。四、车辆盲区监测系统03车辆盲区监测系统的原理车辆盲区监测系统的是通过安装车辆后视镜或其它位置的传感器（主要为摄像头、毫米波雷达等）来检测后方的车辆、自行车等，如图6-3-10所示。四、车辆盲区监测系统03车辆盲区监测系统的原理电子控制单元对感知单元的数据进行计算及判断，如果检测到盲区中有车辆或者自行车，声光报警器会发出警报，后视镜上显示碰撞危险图标并闪烁提示，如图6-3-11所示。四、车辆盲区监测系统03车辆盲区监测系统的原理电子控制单元对感知单元的数据进行计算及判断，如果检测到盲区中有车辆或者自行车，声光报警器会发出警报，后视镜上显示碰撞危险图标并闪烁提示，如图6-3-11所示。部分车型还可以进行紧急制动。车辆盲区监测系统主要由安装在左右两个后视镜上面的毫米波雷达完成。毫米波雷达可以感知后方来到的车辆、自行车等移动物体，电子控制单元可以计算移动物体和当前车辆的相对速度，如果相对速度大于系统设定的阈值，则此时车辆盲区监测系统启动，车辆外后视镜指示灯常亮。若此时驾驶员试图变更车道到危险车道，此时车辆外后视镜指示灯会闪烁，警报蜂鸣器发出报警声音提示驾驶员有碰撞危险。谢谢项目六智能网联汽车先进驾驶辅助技术导入自主控制类ADAS是指通过雷达、视觉等环境感知传感器实时检测行车环境信息，并在车辆可能发生危险时发出警告信息，并在必要时会主动介入车辆的横纵向运动控制，从而防止发生危险或减轻事故伤害。有些自动控制类ADAS是在预警类ADAS的基础上进行设计开发的，比如车道保持辅助系统包含车道偏离预警和车道保持辅助功能。图8-4-1所示为目前应用较多的自主控制类ADAS，包括车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、自适应巡航控制系统和自动泊车辅助系统等。认知自主类ADAS技术Annualworksummary4目录01教学目标02教学内容教学目标0103能解释环境感知的应用范围01能描述环境感知系统概念和内容02能描述环境感知系统组成01通过环境感知系统的学习，让学生知道技术不断进步，激发学生不断学习的兴趣。知识目标素质目标教学内容02

目前应用较多的自主控制类ADAS，包括车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、自适应巡航控制系统和自动泊车辅助系统等，如表6-4-1所示。一、自主控制类ADAS的类型、功能二、车道保持辅助系统01车道保持辅助系统概念车道保持辅助LKA（LaneKeepingAssist）用于辅助驾驶员将车辆保持在车道线内行驶，属于智能驾驶辅助系统中的一种。是一项在车道偏离预警LDW（LaneDepartureWarning）功能上发展而来的横向运动控制ADAS功能。车道保持辅助系统通过前视摄像头实时监测车辆与车道线的相对位置，持续或在必要情况下介入车辆横向运动控制，使车辆保持在原车道内行驶，如图6-4-1所示。二、车道保持辅助系统01车道保持辅助系统概念此系统有两种功能可供选择：车道偏离辅助修正功能和车道保持功能。目前该系统主要应用于结构化的道路上，如在高速公路和路面条件较好(车道线清晰)的公路上行驶时，当车速达到65km/h或以上才开始启动运行，如图6-4-2所示。该系统主要应用于结构化的道路上，如高速公路和路面条件较好（车道线清晰）的公路上行驶。当车速达到65km/h或以上才开始运行。二、车道保持辅助系统02车道保持辅助系统组成车道保持辅助系统主要由环境感知单元、电子控制单元和执行单元组成，其组成如图6-4-3所示。二、车道保持辅助系统03车道保持辅助系统原理车道保持辅助系统是利用摄像头等传感器感知并计算车辆在车道中的位置信息及运动信息，利用车辆的转向和制动系统对车辆进行控制，防止车辆偏离车道而发生事故。车道保持辅助系统会对车辆的转向进行微调，使车辆驶回原车道行驶。车道保持辅助系统利用车辆行驶时借助一个摄像头识别行驶车道的标识线将车辆保持在车道上提供支持采集道路图像，利用车速传感器采集车速信号，利用转向盘转角传感器采集转向信号。如果识别出两侧的车道边界线，控制单元会计算车道宽度和曲率，同时计算车辆处于当前车道的位置，并根据转向盘转角传感器计算车辆接近车道边界线的角度。根据综合计算的数值和车辆当前位置确定警报提醒，如所示。二、车道保持辅助系统03车道保持辅助系统原理如果车辆接近识别到的标记线并可能脱离行驶车道，那么会通过方向盘的振动，或者是声音来提请驾驶员注意，并轻微转动方向盘修正行驶方向，使车辆处于正确的车道上，若方向盘长时间检测到无人主动干预，则发出报警，用来提醒驾驶人员，如所示。如果驾驶员打开转向灯，正常进行变线行驶，那么系统不会做出任何提示。三、汽车自动制动辅助系统01汽车自动制动辅助系统概念汽车自动制动辅助（AEB）系统是一种可以防止汽车发生碰撞的一种智能装置系统。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生，如图6-4-6所示。三、汽车自动制动辅助系统02汽车自动制动辅助系统组成念汽车AEB系统主要由行车环境信息采集单元、电子控制单元和执行单元等组成，如图6-4-7所示三、汽车自动制动辅助系统03汽车自动制动辅助系统的工作原理汽车AEB系统采用测距传感器测出与前车或障碍物的距离，然后利用电子控制单元将测出的距离与报警距离、安全距离等进行比较，小于报警距离时就进行报警提示，而小于安全距离时，即使在驾驶员没来得及踩制动踏板的情况下，AEB系统也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航，其工作一般分为四个阶段。三、汽车自动制动辅助系统03汽车自动制动辅助系统的工作原理⑴声音与警告灯警告当低速安全系统检查到有碰撞的可能时，先点亮仪表上的警告灯。仪表点亮。如果驾驶没有响应，距离更近，仪表点亮，并有报警声音提醒，如图6-4-所示。三、汽车自动制动辅助系统03汽车自动制动辅助系统的工作原理⑵轻微制动当驾驶员没有采取措施继续前行时，低速安全系统，会采用轻微的制动，建立预备制动压力。但此时驾驶员只会有轻微的颠簸感，如图6-4-9所示。三、汽车自动制动辅助系统03汽车自动制动辅助系统的工作原理⑶增大制动力如果驾驶员仍没有采取措施继续前行时，低速安全系统，会继续增大的制动力，使其能够达到目标减速度，如图6-4-10所示。三、汽车自动制动辅助系统03汽车自动制动辅助系统的工作原理⑷自动全制动如果驾驶员仍没有采取措施继续前行时，而且无法通过转动方向盘来避免碰撞，低速安全系统，会采用最大制动力的方法来达到避免碰撞或降低碰撞力度的目的，如图6-4-11所示。四、自适应巡航控制系统01自适应巡航控制系统概念自适应巡航控制系统（AdaptiveCruiseControl，ACC）通过安装在车辆前部的车距传感器（一般为毫米波雷达），持续扫描车辆前方道路，如图6-4-12所示，从而得知前车的车速与相对距离，行驶中会自动侦测车速，当与前车的距离越来越小时，会对应调整自身车速，与前方车辆保持安全距离，在设定的速度范围内自动调整行驶速度，以适应前方车辆和/或道路条件等引起的驾驶环境变化。四、自适应巡航控制系统01自适应巡航控制系统概念自适应巡航控制系统可以对于前方车辆进行识别，从而实现“前车慢我就慢，前车快我就快”的智能跟车效果。自适应巡航控制系统工作状态下，当雷达侦测到前方有慢车时，开始减速将车速调节至与前方车辆相同，并保持安全距离。当前方车辆离开后，将车速回到预先设定的车速，如图6-4-13所示。四、自适应巡航控制系统02自适应巡航控制系统组成汽车自适应巡航系统主要由4部分构成，分别是环境感知单元、控制单元、执行单元、人机交互单元，其组成如图6-4-14所示。四、自适应巡航控制系统03自适应巡航控制系统工作原理汽车行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当车辆前方无障碍物时，车辆按设定的速度巡航行驶；当行驶车道的前方有其他前行车辆时，自适应巡航控制系统ECU将根据本车和前车之间的相对距离及相对速度等信息，通过与ABS、发动机控制系统、自动变速器控制系统协调动作，对车辆纵向速度进行控制，使本车与前车始终保持安全距离行驶。四、自适应巡航控制系统03自适应巡航控制系统工作原理自适应巡航控制系统的工作示意图如图6-4-15所示，共有,4种典型的操作，即巡航控制、减速控制、跟随控制和加速控制。图中假设当前车辆设定车速为100km/h，目标车辆行驶速度为80km/h。四、自适应巡航控制系统03自适应巡航控制系统工作原理⑴当前方无车辆时，主车将处于普通的巡航驾驶状态，按照驾驶人设定的车速行驶（100km/h），驾驶人只需要进行方向的控制，此时车辆处于匀速状态，如图6-4-15（a）所示。⑵当车辆前方出现目标车辆时，如果目标车辆的速度（80km/h）小于主车时，主车将自动开始进行减速控制（100km/h降到80km/h），确保两车的距离为所设定的安全距离，此时车辆处于减速状态，如图6-4-15（b）所示。⑶当两车之间的距离等于安全车距后，采取跟随控制，即与目标车辆以相同的车速行驶（80km/h），此时车辆处于跟随状态，如图6-4-15（c）所示，。⑷当前方的目标车辆发生移线，或主车移线行驶使得主车前方又无行驶车辆时，自适应巡航控制系统将对主车进行加速控制，使主车恢复至设定的行驶速度（100km/h），此时车辆处于加速状态，如图6-4-15（d）所示。四、自适应巡航控制系统04自适应巡航控制系统作用自适应巡航控制系统一般在车速大于25km/h时才会起作用，而当车速降低到25km/h以下时，就需要驾驶人进行人工控制。通过系统软件的升级，自适应巡航控制系统可以实现“停车/起步”功能，以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。自适应巡航控制系统的这种扩展功能，可以使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。当前方车辆起步后，自适应巡航控制系统会提醒驾驶人，驾驶人通过踩加速踏板或按下按钮发出信号，车辆就可以起步行驶，自适应巡航控制系统还可以使车辆的编队行驶更加轻松。四、自适应巡航控制系统04自适应巡航控制系统作用自适应巡航控制系统控制单元可以设定自动跟踪的车辆，当本车跟随前车行驶时，自适应巡航控制系统控制单元可以将车速调整为与前车相同，同时保持稳定的车距，而且车距是可调的，如图6-4-16所示。五、自动泊车辅助系统01自动泊车辅助系统概念自动泊车辅助系统是利用车载传感器识别有效的泊车空间，并辅助控制车辆完成泊车操作的一种汽车先进驾驶辅助系统，如下图所示。相比于传统的电子辅助功能，比如倒车雷达、倒车影像显示等，智能泊车辅助系统智能化程度更高，减轻了驾驶员的操作负担，有效降低了泊车的事故率，其工作如图6-4-17所示。五、自动泊车辅助系统02智能泊车的系统组成智能泊车辅助系统主要由信息检测单元、电子控制单元、执行单元和人机交互系统等组成。如图6-4-18所示。五、自动泊车辅助系统03智能泊车辅助系统的工作原理汽车进入停车区域后缓慢行驶，人工开启智能泊车系统或者根据车速自动开启智能泊车系统。通过车载传感器获取环境信息，然后识别出车位。列如超声波雷达识别车位空间，摄像头识别车位线等。根据所获取的车位信息，控制单元对汽车和环境建模，计算出一条能是车安全泊入车位的路径。通过方向盘转角、油门和制动的协调控制，使汽车跟踪预先规划的泊车路径，实现泊车入库，智能泊车辅助系统的运行过程，如图6-4-19所示。五、自动泊车辅助系统04半自动泊车辅助系统半自动泊车辅助系统是由驾驶员将该系统激活后，首先是寻找停车空位。如果找到合适的停车空位，到达了合适的初始位置后，挂入倒档，泊车转向辅助系统就接管了转向过程，驾驶员只需要操纵油门踏板及制动器踏板，泊车时仍有声音警告信号来提醒驾驶员可能发生的碰撞。使用泊车辅助倒入停车空位时，每次开始停车前，都必须重新激活泊车转向辅助系统只有当车速低于30km/h时，泊车转向辅助系统才能激活。启动智能泊车辅助，如图6-4-所示。五、自动泊车辅助系统04半自动泊车辅助系统半自动泊车辅助系统是由驾驶员将该系统激活后，首先是寻找停车空位。如果找到合适的停车空位，到达了合适的初始位置后，挂入倒档，泊车转向辅助系统就接管了转向过程，驾驶员只需要操纵油门踏板及制动器踏板，泊车时仍有声音警告信号来提醒驾驶员可能发生的碰撞。使用泊车辅助倒入停车空位时，每次开始停车前，都必须重新激活泊车转向辅助系统只有当车速低于30km/h时，泊车转向辅助系统才能激活。启动智能泊车辅助，如图6-4-所示。五、自动泊车辅助系统04半自动泊车辅助系统泊车辅助系统寻找道路左右两侧的空车位，驾驶员信息系统显示已经找到了一个足够大的空车位，如图6-4-21所示。五、自动泊车辅助系统04半自动泊车辅助系统泊车中，车辆以一定的角度倒入停车位，驾驶员需要保持车速在7km/h以下。如果超出了这个速度值，系统将终止程序。车辆利用超声波传感器的距离数据和方向盘转角传感器的数据，泊车辅助检查车辆的位置，并与停车位比较，调整智能泊车辅助控制单元内存储的路径，确定何时回正车轮，从而确保车辆能进入停车位。入位后，如果车身达到了和道路平行，但是车辆和后方目标物的距离过小，停车距离控制系统就会发出声音报警。如果车辆并没有与路肩石或者墙面完全平行（也就是说，距离刚够停进去但是没有摆正），系统也会识别并提示你。这时驾驶员需要在车辆完全停稳后退出倒档，待车轮自动摆正后挂入1档（或D档），车辆向前移动一小段距离直到仪表显示停车过程完成。停车完成后，PA通过驾驶员信息系统显示出来关闭泊车转向辅助功能。五、自动泊车辅助系统04半自动泊车辅助系统借助泊车转向辅助系统（PA）泊车汽车停止时挂上倒车挡后，开始停车过程PA把汽车转向空车位，驾驶员必须负责制动和油门，如图6-4-22所示，车辆提示泊车系统工作开始，如图6-4-23所示。五、自动泊车辅助系统05全自动泊车辅助全自动泊车辅助系统是基于前、后保险杠上安装的各六个雷达实现的。当车速小于30km/h时，驾驶员只要按下泊车按键，表示智能泊车系统已经自动启动，超声波传感器可以有效地探测出大于车身长度1.5米以上的车位，如图6-4