现代汽车安全技术-6

2.6.1夜视辅助系统的功能2.6.1.1引入夜视辅助系统的原因事故统计表明:夜间行车的危险性非常大。与自天行车相比，夜间行车发生事故的危险性翻倍。从整个欧洲来看，每年因在黑暗中行车发生事故，导致50多万人受伤，超过2万人死亡。尤其是行人和骑自行车的人，最容易造成夜间的交通事故。比如着装不易辨识的慢跑者和照明亮度不足的骑自行车的人，采用传统的灯光技术，司机很难及时识别他们并做出相应的反应。尤其当上述人和车不在光束中时，就更加难以识别。探究黑暗中行车事故频发的原因，很容易就能总结出以下几点:—街路视野不好或视野受到很大限制;—有障碍物或急转弯，近光灯来不及识别，如图2-6-2所示;上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能—司机缺少定位标记作为参考，因此对车速和距离估计有误;—相向车道的车辆造成眩目;—车速不符合周围环境要求。2.6.1.2功能说明新型AudiA8是第一种装备有夜视辅助系统的奥迪车。这种夜视辅助系统在夜间行车时，可以帮助司机提前识别危险情况。本系统将车辆前部的热敏图像显示在组合仪表显示屏上。图像采用红外摄像头采集，该摄像头安装在奥迪车前部的圆环中。人或动物会产生热辐射，因此其图像也比周围环境要亮，司机也就很容易在显示屏上将他们识别出来如图2-6-3、图2-6-4所示。如果该系统将某物识别为人，那么图像还会加上颜色。热敏图像不只能识别生物，车道和建筑物轮廓也能识别。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能夜视辅助系统控制单元还要对热敏图像进一步分析。系统根据图像推测已识别出的行人的下一步运动方向。为了预测本车下一步的运行轨迹，需要考虑到当前车速和偏摆率。如果根据这两个预测而判断有碰撞危险，会响起一个声音警告信号，以便让司机能对这种情况做出反应。但是夜视辅助系统本身并不参与交通干预。2.6.1.3夜视辅助系统的作用距离视野良好时，奥迪夜视辅助系统的作用距离可达约300m。如果天气恶劣，夜视辅助系统的作用距离明显受限。与此相比，非对称近光灯在相向车道侧的照射距离约为60m,在靠近路沿侧照射距离约为120m。即使是远光灯，照射距离也只有约200m，还是低于夜视辅助系统的作用距离，如图2-6-5所示。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能在识别人或动物时，由于夜视辅助系统的作用距离比近光灯或远光灯都大，就可为司机赢得宝贵的时间，这对避免发生交通事故是非常重要的。2.6.1.4司机责任的说明在热敏图像显示在组合仪表显示屏上的头5秒中，还会出现下面的驾驶指南:DerNachtsichtassistentersetztnichtIhreAufmerksamkeit。(“夜视辅助系统不能替代您的细心观察”)如图2-6-6所示。在每次使用夜视辅助系统时，这个内容都提醒司机:这只是个驾驶员辅助系统。夜视辅助系统只是为司机提供帮助，司机应对具体操作负完全的责任。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能2.6.1.5系统功能:识别出行人并做上标记1.识别出行人并做上标记夜视辅助系统的主要任务是:在摄像头的热敏图像上识别出人，随后做上标记。对人的识别过程非常简单:将有热辐射的物体从其背景中提取出来，与一个标准目录进行对比，以便判断该物体是否是人。如果满足特定的标准，那么该物体就被判定为“人”。当一个物体被判定为“人”后，其热敏图像就会被做上标记，以便让司机在整个图像上更容易看清楚。做上标记就是把这个人像放在一个黄色矩形内，由两个括号包围着，如图2-6-7所示。如果在热敏图像中识别出多个人，对每个人都会单独做出标记。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能如果人不是处于直立状态(比如坐着、躺着或者弯腰状态)，夜视辅助系统就识别不出来。当人在图像上部分被遮挡时(比如人处在停着的车后)，夜视辅助系统也识别不出来。要想给人做上标记，人在夜视辅助系统的作用范围内与车辆就必须保持一定的距离。这个距离不能超过约90m，不能低于约15m。如果人与车辆距离超过了90m，那么其图像太小，也就无法将其准确地判定成“人”。如果人与车辆距离低于巧m，那么其图像又过大了，那么系统也无法将其准确地判定成“人”。系统要想识别出人，需要满足下面的条件:—车和行人都处于运动中;—人的比例要独特，彼此能明显区分出来;上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能—采用二维图像作为识别的基础。如果人相对于摄像头处于不利位置，就会妨碍识别;—只对一个图像进行分析是不够的，必须实时对一系列连续图像分析;—头部和四肢要是被遮住或挡住，那么就会妨碍识别(虽然还不至于完全不能识别)。示例:—戴着风帽或安全帽;—打着雨伞;—穿有隔热夹克(体热无法透出)。2.识别双轮车骑手和动物①骑自行车的人。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能②骑摩托车的人。夜视辅助系统开发目标不要求识别骑摩托车的人，因为该系统是针对本身没有足够的车身照明度的交通参与者的。因此，热敏图像上不会为摩托车骑手做上标记。③动物。系统无法对动物进行实时识别，也就无法做上颜色标记。对动物的判定在将来会实现(这是将来的要求)。当然，因为动物会发出热辐射，所以现在系统中的热敏图像中就可以识别出动物，但是无法另加标记来凸显。3.系统将“识别出行人时做上标记”功能关闭在下述条件下，系统会将“识别出行人时做上标记”功能关闭:上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能①环境温度超过28℃随着环境温度的升高，热敏图像的对比度就降低，最终人与环境之间的温差也越来越小。系统判定行人也就越来越难了。因此，在环境温度超过28℃时，系统会将“识别出行人时做上标记”功能关闭，如果随后环境温度又降到25℃以下，那么“识别出行人时做上标记”功能又会被激活。②周围环境亮度超过了预定极限值。在亮度足够的情况下，人眼就可识别行人，因此就不需要“识别出行人时做上标记”功能。③由司机来关闭“识别出行人时做上标记”功能。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能司机可在MMI上来关闭“识别出行人时做上标记”功能。关闭该功能后，热敏图像右上方会有如图2-6-8这个符号加以提示。关闭“识别出行人时做上标记”功能，也就关闭了驾驶员警告功能。2.6.1.6系统功能:夜视辅助系统上的驾驶员警告如果夜视辅助系统识别出人并判断有碰撞危险，就会发出警告。警告方式:组合仪表上发出声响信号，同时摄像头图像的黄色行人标记变成红色，如图2-6-9所示。发出警告的时刻点:要能使司机做出相应反应，以避免碰撞。如果发出警告时正赶上组合仪表显示屏上显示的是别的内容，那么组合仪表上方的夜视辅助系统符号就从自色变为红色如图2-6-10、图2-6-11所示。声响警报也同时响起(只要司机并未将其关闭)。上一页下一页返回2.6.1夜视辅助系统的功能警告并不会使组合仪表显示屏的显示切换到夜视辅助系统图像。发出声响信号的“警告锣音”功能可以在MMI上关闭。如果通过MMI将“识别出行人时做上标记”功能关闭了，那么“警告锣音”功能也就自动关闭。热敏图像右上方的这个符号就表示“警告锣音”功能已被关闭，如图2-6-12所示。上一页返回2.6.2系统的操纵和显示2.6.2.1接通夜视辅助系统夜视辅助系统通过灯开关模块上的一个单独的按钮来接通，如图2-6-13所示。在天亮时，随时都可接通夜视辅助系统。在黑暗中，只有当灯开关位于“AUTO”位置或“近光灯”位置，才能接通夜视辅助系统。每次接通点火开关后，如果想使用夜视辅助系统，都必须将其再次接通。在断开巧号接线柱前所存储在车钥匙中的上次的系统状态，在这时是无法调用的。一旦接通了夜视辅助系统，那么组合仪表显示屏上就会出现热敏图像。先前显示的信息就简化成为组合仪表上方的一个符号。这些信息需要通过多功能方向盘上的操作元件来再次调出。下一页返回2.6.2系统的操纵和显示2.6.2.2关闭夜视辅助系统再次操作该按钮就可以关闭夜视辅助系统。在下面的两种情形时，夜视辅助系统会自动关闭并显示信息:(1)在光线不够亮(黄昏或黎明)或者黑暗中，未接通近光灯就试图接通夜视辅助系统。(2)在夜视辅助系统已经接通的情况下，未接通近光灯时光线如不够亮，系统就会在仪表上提示接通夜视辅助系统(图上的文字意思是“请接通近光灯”)，如图2-6-14所示在出现图示的信息后，如果在5秒钟内没有接通近光灯，那么夜视辅助系统会自动关闭。出于安全考虑，在显示出夜视辅助系统的图像时，如不接通近光灯，就不能行车。上一页下一页返回2.6.2系统的操纵和显示2.6.2.3组合仪表上方的夜视辅助系统符号如果夜视辅助系统已经接通，或者是能在组合仪表显示屏上看到热敏图像，或者能在组合仪表上方看到夜视辅助系统符号。如果司机选择了别的功能，比如想要显示导航内容，那么热敏图像就会从显示屏上消失，如图2-6-15所示。由于司机随时都能看到夜视辅助系统的接通状态，因此夜视辅助系统按钮不使用功能灯。如果在组合仪表上方处没有看到夜视辅助系统符号，就表示夜视辅助系统是关闭的，如图2-6-16所示。上一页下一页返回2.6.2系统的操纵和显示2.6.2.4功能关闭的演示如果在MMI菜单中将“识别出行人时做上标记”功能和发出声响信号的“警告锣音”功能关闭了，那么组合仪表右上方就会一直显示，如图2-6-17中的符号。2.6.2.5MMI上的设置用户在MMI上对夜视辅助系统的设置有三种，必须按下述操作来进人设置菜单:—按压功能按钮Car，如图2-6-18所示;—按压控制按钮CarSysteme;—选择菜单项“Fahrerassistenz"(驾驶员辅助系统);—选择“Nachtsichtassistent(夜视辅助系统)。上一页下一页返回2.6.2系统的操纵和显示1.MarkierungerkannterFupBanger(识别出行人时做上标记)如果该选项被激活，那么图像上识别出的人都会被标记成黄色。在发出警告时，标记的颜色从黄色变为红色。2.GongbeiWarnung(警告锣音)如果该选项被激活，那么当车辆有与行人相撞危险时，除了标记颜色变成红色外，还会发出声响信号。只有在“识别出行人时做上标记”这个选项已激活时，才能进行这个设置。3.Kontrast(对比度)热敏图像的对比度也是可以调节的。色阶调节范围为-9~+9。只有在组合仪表显示屏上显示出热敏图像时，才能进行该设置。如果当前显示屏上显示的是别的信息内容，那么对比度这个菜单项是灰色的。上一页下一页返回2.6.3系统元件2.6.3.1夜视辅助系统控制单元J853夜视辅助系统控制单元J853，如图2-6-19所示是夜视辅助系统的电子中心。1.该控制单元要完成下述任务:—处理夜视辅助系统摄像头的原始图像;—识别出热敏图像上的人并将其做上标记;—持续不断地对摄像头图像进行分析，并测算车辆与识别出的行人的碰撞可能性;—在识别出有碰撞危险时发出警告;—将已处理完的热敏图像传送给组合仪表;上一页下一页返回2.6.3系统元件—使用CAN扩展总线接收并处理夜视辅助系统功能所需要的数值和信息;—为摄像头供电(蓄电池电压);—持续地对系统进行诊断，并将识别出的故障记录到故障存储器内;—通过测量数据块、自适应和执行元件诊断来帮助查找夜视辅助系统故障;—通过软件对售后和生产中的系统进行校准;—行车中在某些条件下进行动态校准;—存储用户对夜视辅助系统所做的设置(对应所使用的钥匙)。上一页下一页返回2.6.3系统元件2.夜视辅助系统控制单元的安装位置夜视辅助系统控制单元J853位于左前座椅前方的汽车底板内，它装在那里的一个塑料盒内，如图2-6-20所示。3.夜视辅助系统控制单元的元件保护夜视辅助系统控制单元J853参与AudiA8上的元件保护，因此，该控制单元在生产厂的首次使用之前，必须与相应的车辆进行适配，适配完成后才能正常使用其功能。元件保护还影响到更换损坏的控制单元:如果控制单元损坏需要更换，那么在售后服务中必须使用诊断仪来将控制单元与车辆进行在线适配。完成了这个适配过程，才能关闭控制单元的元件保护功能(之后才能正常使用)。上一页下一页返回2.6.3系统元件2.6.3.2夜视辅助系统摄像头J764夜视辅助系统摄像头J764，如图2-6-21所示配备有自己的运算器。该摄像头除了录下原始图像并把图像传给夜视辅助系统控制单元，还要储存校准数据。这些校准数据并不是存储在夜视辅助系统控制单元J853内，而是存储在摄像头内。这样，在更换损坏的夜视辅助系统控制单元后，就不必重新进行校准了。该摄像头是一种红外热敏图像摄像头，它与夜视辅助系统控制单元都是系统供货商Autoliv供货的。在远距离红外区，该摄像头的最大灵敏度为8~12μm，人眼是看不出来的。上一页下一页返回2.6.3系统元件该摄像头的图像是黑自图像，其分辨率水平为320像素，垂直为240像素，每秒20帧照片。为防止石击，摄像头的镜头前有一个保护窗，该窗采用锗制成，不能用玻璃来制作，因为热辐射无法穿过玻璃。该保护窗的强度极佳，如果该保护窗还是被石击损坏了，那么它可以与盖一同更换掉。这两个件是一个修理包，可作为奥迪原装备件来订购。由一个单独的喷嘴来清洁摄像头保护窗，该喷嘴在操纵大灯清洗喷嘴时一同工作，就可以清除污物。2.6.3.3摄像头保护窗的加热由于夜视辅助系统摄像头安装在车辆散热器隔栅的奥迪环中，那么在冬季就有结冰的危险。上一页下一页返回2.6.3系统元件在温度低于6℃时，如果摄像头有结冰危险，那么会对摄像头保护窗进行加热。这个温度是由摄像头自己的温度传感器来侦测。加热电流可根据温度来调节，如图2-6-22所示。2.6.3.4夜视辅助系统摄像头的安装位置夜视辅助系统摄像头J764安装在奥迪圆环中，如图2-6-23所示。如果面对车辆站在车前看去，夜视辅助系统摄像头在右侧的环中。2.6.3.5摄像头的探测范围夜视辅助系统的探测范围约为300m。夜视辅助系统摄像头J764的水平探测张角约为240，如图2-6-24所示。上一页下一页返回2.6.3系统元件2.6.3.6防止滥用热敏成像摄像头的机构热敏图像摄像头本来是为军事用途而开发出来的。但现在这种摄像头也广泛用于民用产业了。在这个背景下，热敏图像技术的使用和销售就要受到限制。对于德国奥迪公司所使用的夜视辅助系统来说，其热敏图像摄像头上使用了一种电子保护机构，该机构的作用是:离开了与其相匹配的控制单元，该摄像头就不会输出热敏图像。只有当摄像头和控制单元通过单独的总线彼此进行过通讯联系且控制单元已经安装在许可的车辆上时，才会输出热敏图像。上一页返回2.6.4系统一览2.6.4.1功能的电气转换夜视辅助系统控制单元J853是一个“15号线”控制单元，它的供电线是“15号线”和“31号线”。J853通过两条专用总线来与夜视辅助系统摄像头J764进行通讯联系。通讯内容包括诊断信息、数据和命令等。摄像头的原始图像通过两条图像传输导线传给控制单元。两条专用总线与这两条图像传输导线都采用屏蔽隔离进行了处理了。此外，还有两根从控制单元到摄像头的供电线，控制单元给摄像头提供蓄电池电压。如图2-6-25所示。下一页返回2.6.4系统一览一条双绞线(没有外包皮，也没有屏蔽处理过)从夜视辅助系统控制单元J853到组合仪表内控制单元J285，模拟的图像信号就通过这条导线被送往组合仪表显示屏。有两条扩展CAN总线通向数据总线诊断接口J533，用于与其他控制单元进行数据交换。这个诊断接口在扩展CAN总线和其他总线系统之间交换信息。因此，这个诊断接口使得不同总线系统之间可进行数据交换。2.6.4.2通讯结构要想在车上实现夜视系统的全部功能，夜视辅助系统控制单元J853需要用到很多数值和信息。上一页下一页返回2.6.4系统一览这些数值和信息大多来自于其他控制单元，这些控制单元通过LIN-总线、CAN-总线和MOST-总线来彼此进行通讯，如图2-6-26所示。1.夜视辅助系统控制单元J853—接收含有各种量值和内容的CAN总线信息，这些信息是完成该功能所需要的;—将经过处理的热敏图像传给组合仪表;—将用语言显示的信息传给组合仪表。2.数据总线诊断接口J533—是各种CAN总线系统和FlexRay-总线的接口;—是元件保护的主控制单元。上一页下一页返回2.6.4系统一览3.组合仪表内控制单元J285—将夜视辅助系统摄像头的图像显示在显示屏上;—在警告时发出声响信号;—将与夜视辅助系统相关的驾驶指南显示在显示屏上;—在有故障时给出故障信息;—将处理过的车外温度值传给夜视辅助系统。4.信息电子系统控制单元1J794—用户通过MMI可以对夜视辅助系统进行各种设置。5.舒适系统控制单元J393—发送“巧号线”信息位，用于可靠性校验。上一页下一页返回2.6.4系统一览6.供电控制单元J519—雨量和光强度识别传感器6397和车灯开关E1的LIN总线主控制单元。7.雨量和光强度识别传感器6397—发送最新测得的亮度。8.灯开关E1—发送夜视辅助系统按钮的操纵信息;—发送灯开关当前位置信息。9.ABS控制单元J104—发送当前车速信息;—发送当前的偏摆率。上一页返回2.6.5诊断和系统校准VAS5051如图2-6-27所示可以对夜视辅助系统进行诊断和系统校准。夜视辅助系统在用诊断仪诊断时，地址码是84。2.6.5.1测量数据块从数据块中可以读出以下信息:①控制单元供电。②控制单元当前温度。③存储的控制单元最大和最小温度值(有时间标志)。个性化数值:(“识别出行人时做上标记”功能:打开/关闭;“警告锣音”功能:打开/关闭;图像对比度)。下一页返回2.6.5诊断和系统校准—为钥匙1存储的个性化数值;—为钥匙2存储的个性化数值;—为钥匙3存储的个性化数值;—为钥匙4存储的个性化数值。④当前偏摆率。⑤动态校准:—当前状态正常/不正常;—采用主动动态校准所行驶的距离;—确定出的俯仰角;—确定出的偏摆角。⑥夜视辅助系统摄像头供电。上一页下一页返回2.6.5诊断和系统校准⑦夜视辅助系统摄像头当前的电流消耗。⑧摄像头当前温度。⑨存储的摄像头最大和最小温度值(有时间标志)。⑩快门(快门:就是一个遮光板，该板在温度校准时每2分钟移动到图像接收芯片前一次)当前状态:已打开/已关闭。⑩摄像头加热:打开/关闭。⑩摄像头显示信息。⑩近光灯:接通/关闭。—摄像头已损坏像素的数目。—夜视辅助系统现在是已按下/未按下。—每秒收到的图像数目。上一页下一页返回2.6.5诊断和系统校准—雨量和光强度识别传感器当前亮度值。—静态校准时的滚动角、偏摆角和俯仰角。—动态校准时的偏摆角和俯仰角。—上次静态校准的中断条件。—上次静态校准的时间标记和底盘号。—关闭行人识别功能的原因(带有亮度值和温度值)。—当前使用钥匙的号码。—当前车速。—系统状态和显示状态的信息。上一页下一页返回2.6.5诊断和系统校准2.6.5.2系统校准1.在完成了哪些工作和事件后，需要重新校准系统?—更换了夜视辅助系统摄像头;—更换了摄像头支架;—更换了或拆卸过前保险杠;—如果夜视辅助系统控制单元内记录有“没有进行基本设定或基本设定错误”这个故障;—对后桥进行过调整。2.在完成了哪些工作和事件后，不必重新校准系统?—更换了夜视辅助系统控制单元;—刷新了夜视辅助系统控制单元。上一页下一页返回2.6.5诊断和系统校准3.校准系统时需要用到哪些专用工具?校准奥迪夜视辅助系统，需要用到下述工具:—诊断仪(比如VAS5051B);—车轮定位仪(比如VAS6141);—校正装置基本组件VAS6340/1，如图2-6-28所示或校正仪VAS6430;—夜视辅助系统校准板VAS6430/6，如图2-6-29所示;—线激光VAS6350/3。4.校准步骤①将VAS6430/6装到VAS6430/1的校准横梁上;②将VAS6430/1安放到距离摄像头前120cm的地方;上一页下一页返回2.6.5诊断和系统校准③在车轮定位仪中启动夜视辅助系统校准程序;④VAS6430/6的高度调节:转动背面的手柄，就可以将高度调节到合适的位置;⑤将夜视辅助系统校准板的水平仪1调至平衡位置(以便对比地面情况);⑥通过侧面移动，将校正装置挪到合适的横向位置(到达相应位置时，车轮定位仪上会显示出来);⑦通过两个调节螺栓，将水平仪1和2调至平衡位置;⑧借助于线激光再次检查高度调节情况，必要时进行调整;⑨激活VAS6430/6的加热功能;⑩在诊断仪中选择并启动“J853-校准”程序。这个程序分为两步:上一页下一页返回2.6.5诊断和系统校准第一步是对夜视辅助系统摄像头的滚动角进行机械调节。转动内六角调节螺栓，在水平方向上校正摄像头。旋转方向由故障导航程序给出。当滚动角达到规定值时，程序会显示出来。第二步是计算偏摆角和俯仰角，并将值存人夜视辅助系统摄像头。这步是自动完成的。校准的结果对夜视辅助系统摄像头校准过程，会产生如下的结果:—对摄像头的滚动角进行了准确的机械调节;—对摄像头的