现代汽车安全技术-4

2.4.1车道保持辅助系统的功能车道保持辅助系统可以帮助司机将车辆保持在原车道上行驶。用一个摄像机来识别车道边界线。车辆行驶时，如果车道保持辅助系统识别出了车道两侧的边界线，那么该系统就处于“时刻准备工作”的状态，如图2-4-1所示。如果车辆行驶中靠近了识别出的某条车道边界线(车辆可能就要驶离车道了)，那么方向盘就会发生振动，对驾驶员进行提醒，如图2-4-2所示。如果在车辆横过车道边界线之前拨动了转向灯，就不会发出这种振动提醒，因为系统认为这是驾驶员将要变道。下一页返回2.4.1车道保持辅助系统的功能在接近或者横过识别出的车道边界线时，这种振动提醒只发生一次。只有在第一次振动提醒发生后，车辆已经行驶到离这条车道边界线足够远且又接近这条边界线时，才会第二次出现振动提醒。这样就可避免在车辆与某条车道边界线平行行驶时一直出现振动提醒的恼人场面。车道保持辅助系统是为高速公路和主干线公路而设计的，所以该系统在车速约高于65km/h时才会工作。环境条件恶劣时，比如车道脏污或者覆盖着雪、车道过窄、车道边界线不清晰(如高速公路施工时)，该系统暂时会不工作。系统当前的状态会显示在组合仪表上。上一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示2.4.2.1组合仪表上的指示灯组合仪表上的指示灯如图2-4-3所示，显示内容如表2-4-1所示。组合仪表上的指示灯如果呈黄色亮起，其原因可能如下:①只有一条车道边界线或根本没有车道边界线;②没能识别出车道边界线(比如因雪、脏污、潮湿或者逆光);③车辆正在行驶车道上的边界线多于两条(比如道路施工时的自色和黄色边界线);④车速低于约65km/h;⑤车道宽度小于约2.5m或大于约5m;⑥转弯太急(转弯半径小于约250m)。下一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示2.4.2.2AudiA4和A5Coupe车上另加的功能显示对于装备有Highline型组合仪表的AudiA4和ASCoup‘车来说，组合仪表上还可以显示自适应定速巡航(ACC)和车道保持辅助系统的当前状态。下面的图例表示的是彩色显示屏上显示示例:如图2-4-4所示，该图片表示:①自适应定速巡航系统:已激活，系统已识别出一辆车。②车道保持辅助系统:未安装或已关闭。如图2-4-5所示，该图片表示:上一页下一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示①自适应定速巡航系统:已关闭或备用模式。②车道保持辅助系统:未安装或已关闭。如图2-4-6所示，该图片表示:①自适应定速巡航系统:已激活，系统已识别出一辆车。②车道保持辅助系统:已接通，但未激活(不会有振动提醒)。如图2-4-7所示，该图片表示:①自适应定速巡航系统:已激活，要求司机来接管。②车道保持辅助系统:已接通并已激活(会有振动提醒)。如图2-4-8所示，该图片表示:①自适应定速巡航系统:已激活，当前没有识别出车辆。②车道保持辅助系统:已接通，已激活(会有振动提醒)并提醒左侧。上一页下一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示如图2-4-9所示，该图片表示:①自适应定速巡航系统:未安装ACC!②车道保持辅助系统:已接通，已激活(会有振动提醒)并提醒右侧。对于装备有Lowline型组合仪表的AudiA4和ASCoup‘的车来说，就无法选装自适应定速巡航系统(ACC)了。ACC必须配合Highline型组合仪表来使用。但是如果车上装备了车道保持辅助系统，其显示情况如下:如图2-4-10所示，该图片表示:自适应定速巡航系统:未安装ACC!车道保持辅助系统:已关闭。如图2-4-11所示，该图片表示:上一页下一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示自适应定速巡航系统:未安装ACC!车道保持辅助系统:已接通，但未激活(不会有振动提醒)。如图2-4-12所示，该图片表示:自适应定速巡航系统:未安装ACC!车道保持辅助系统:已接通，已激活(会有振动提醒，两个车道边界线均未闪烁当前没有警报提醒)。如图2-4-13所示，该图片表示:自适应定速巡航系统:未安装ACC!车道保持辅助系统:已接通，已激活(会有振动提醒)。右侧车道边界线在闪烁，这表示车道保持辅助系统认为车辆可能要越过右侧的车道边界线了。上一页下一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示2.4.2.3组合仪表中央显示屏上的文字信息(1)“奥迪车道辅助系统不可用:目前传感器什么也没探测到”，如图2-4-14所示的原因如下:①摄像机的视窗外侧脏污或者结冰了。在这种情况下司机应清洁脏污处和结冰处。②摄像机的视窗内侧结有雾气。在这种情况下应等待，直至雾气散尽。③因道路特性(比如覆盖着雪或者脏污)而导致车道边界线不易识别。(2)“奥迪车道辅助系统目前不可用”，如图2-4-15所示文字信息会在发生临时故障时出现:①可稍后再试着启动该系统。上一页下一页返回2.4.2车道保持辅助系统的仪表显示②原因可能是控制单元内部的温度过高。3.“奥迪车道辅助系统不可用:系统故障”如图2-4-16所示出现时，表示需要到服务站去检修了。奥迪车道辅助系统应在专业服务站进行检查。其原因是:损坏的可能是控制单元、振动电机或者是奥迪车道辅助系统按钮。如果控制单元内的状态是“系统没有校准”，也会出现这个显示内容。上一页返回2.4.3车道辅助系统的操作2.4.3.1接通或关闭系统车道辅助系统按钮E517集成在转向拨杆上如图2-4-17所示。按压这个按钮就可以接通或关闭该系统。系统当前的状态由组合仪表上的指示灯来指示。如果指示灯亮，说明系统已接通;指示灯灭，说明系统已关闭。当前的激活状态会被存储起来，并会被分配给相应的车钥匙。这就是说:当您最后一次关闭点火开关时，如果车道保持辅助系统当时是处于接通状态，那么您下次接通点火开关时，该系统仍然是接通状态。当然这有一个前提条件:就是下次行车使用的是同一把钥匙(上次关闭点火开关时的那把钥匙)。下一页返回2.4.3车道辅助系统的操作2.4.3.2设置警报提醒时刻司机自己可以来选定:是在无意中驶离车道前就提前进行警报提醒，还是在车辆已经接触车道边界线时才进行警报提醒。MMI上为这种设置提供了三种选择，可按下述操作来进入相应的子菜单，如图2-4-18所示:①按压MMI面板上的功能按钮“Car"②选择子菜单“Systeme"(系统)③选择“Audilane-assist"(奥迪车道辅助系统)④打开“Warnzeitpunkt"(警报时刻)选项⑤根据需要将警报时刻设置为“fruh”(提前)，"adaptiv"(自适应)或“spat"(滞后)。上一页下一页返回2.4.3车道辅助系统的操作设置成此状态，当车轮还没有接触识别出的车道边界线时就会发出警报提醒。具体何时发出警报提醒取决于车辆驶近车道边界线时的角度。如果车辆以很大的角度驶近车道边界线，那么在离边界线较远处就会发出警报提醒。如果车辆以很小的锐角驶近车道边界线，那么在车轮接触了车道边界线时才会发出警报提醒。②adaptiv(自适应)。设置成此状态，警报时刻就会与道路情况和车速相适配。在弯道时晚些发出警报提醒，在直道时早些发出警报提醒，在窄路上比宽路上要晚些发出警报提醒。上一页下一页返回2.4.3车道辅助系统的操作③spat(滞后):设置成此状态，当一个车轮压过识别出的车道边界线时才会发出警报提醒。2.4.3.3设置方向盘振动司机在MMI上可以设置方向盘振动强度，分为三个等级。可按下述方法来进入相应的子菜单，如图2-4-19所示:①按压MMI面板上的功能按钮“Car";②选择子菜单“Systeme"(系统);③选择“Audilane-assist"(奥迪车道辅助系统);④打开“Lenkradvibration"(方向盘振动)选项;上一页下一页返回2.4.3车道辅助系统的操作⑤根据需要将方向盘振动设置为"schwach"(弱)，"mittel"(中)或“stark"(强)。方向盘振动设置完成后，方向盘会以所设置的振动强度振动一次，使得司机能够立即检查所设的强度。上一页返回2.4.4车道保持辅助系统的电气部件2.4.4.1车道保持辅助系统控制单元J759(带有摄像头)车道保持辅助系统控制单元与摄像头是一体的，如图2-4-20所示，因此也就只能整体更换。所使用的影像摄取传感器以黑自影像模式来获取车前路面的情况，其分辨率是640x480像素。影像摄取传感器前面有一个6mm焦距的镜头。该摄像头的视距最大为60米。环境影响可能会降低视距。如果视距低于某个最小值，那么车道保持辅助系统就切换到“不可使用状态”。下一页返回2.4.4车道保持辅助系统的电气部件1.电子影像处理影像摄取传感器所获得的黑自影像由一个影像处理软件进行分析。分析时，首先要在影像上寻找车道边界线。识别出两侧的车道边界线之后，就会计算车道宽度和车道曲率，如图2-4-21所示。另外，该软件还要计算车辆在车道上的位置(即车辆与左、右车道边界线的距离)以及车辆接近车道边界线的角度。影像处理软件还会评估车道识别的好坏程度。根据计算值和已知的车辆尺寸就可确定警报提醒时刻。按MMI上警报提醒时刻的设置不同，采用不同的方法来进行计算。这些计算值也用于确定因车道的形状是否必须暂时关闭车道保持辅助系统的功能。上一页下一页返回2.4.4车道保持辅助系统的电气部件2.安装位置车道保持辅助系统控制单元J759卡在一个支架上，如图2-4-22所示。该支架粘在前挡风玻璃上，挡风玻璃与这个支架是作为一个整体件供货的。奥迪公司现在正在想办法解决售后服务中单独更换该支架的问题。由于这个支架位于前挡风玻璃上方的黑边后，所以在车外是注意不到该支架的，而只能看到车道保持辅助系统摄像头的梯形视窗。摄像头视窗位于雨刮器的刮水区，这样可在降雨或降雪时尽量降低视野受限的情况。上一页下一页返回2.4.4车道保持辅助系统的电气部件2.4.4.2车道保持辅助系统的前挡风玻璃加热器Z67为了去除摄像头视窗上的水雾和冰冻，车道保持辅助系统还装备有一个加热式的摄像头视窗，它与前挡风刮水器共同来完成这个任务。车道保持辅助系统的前挡风玻璃加热器Z67是一种电阻膜，如图2-4-23所示，该膜直接粘在前挡风玻璃上。该膜有两个接头，其中一个接头用于在前挡风玻璃加热器激活时从车道保持辅助系统控制单元J759获得供电。另一个接头与汽车接地点相连。这个电阻膜上有多个并联的电阻，电流流过时电阻被加热，于是这些电阻就将风挡玻璃加热了。前风挡玻璃上的水雾就会消失，冰雪融化，最后刮水器再将其彻底清除。上一页下一页返回2.4.4车道保持辅助系统的电气部件电阻膜围绕在前风挡玻璃的一个区周围，车道保持辅助系统摄像头就通过这个区来探测车前环境状况。如果图像传感器获取的图像对比度太弱，那么前挡风玻璃加热器Z67就将被激活而开始工作。若图像对比度太差，就无法准确识别车道边界线，车道保持辅助系统就将切换到“不发出警报提醒”状态。如果车道识别图像有足够的对比度，那么前风挡玻璃加热器又关闭。如果玻璃加热器没能清除视野障碍(如因脏污)，组合仪表中央显示屏上会出现文字信息来提醒司机。2.4.4.3车道保持辅助系统的振动式方向盘方向盘上装备有一个振动电机，它可使得方向盘产生振动。这个振动电机安装在方向盘右下辐条内，如图2-4-24所示。上一页下一页返回2.4.4车道保持辅助系统的电气部件方向盘的振动是因电机上的不平衡配重旋转而产生的。该电机无法单独更换，因此如果振动电机损坏，必须更换整个方向盘。方向盘振动持续的时间长度取决于司机的反应情况，一般在1秒钟左右。配备车道保持辅助系统的车需要使用多功能方向盘，因为需要通过多功能方向盘内的电子系统来激活振动电机。振动电机必须装在四辐条式方向盘中。上一页返回2.4.5车道保持辅助系统一览如图2-4-25所示。1.车道保持辅助系统的前档风玻璃加热器Z67车道保持辅助系统的前挡风玻璃加热器Z67直接由车道保持辅助系统控制单元来控制，这个控制只需要一个端子接头，该加热器在车内接地。2.车道保持辅助系统按钮E517车道保持辅助系统按钮E517信息由转向柱电子系统控制单元J527来读入，该按钮位于转向灯拨杆上。3.车道保持辅助系统的振动电机车道保持辅助系统的振动电机由多功能方向盘控制单元J453来控制，该电机安装在方向盘辐条内。返回2.4.6车道保持辅助系统通讯结构如图2-4-26是参与车道保持辅助系统功能的控制单元一览。这些控制单元为车道保持辅助系统控制单元J759提供信息，或从J759获得信息。哪个控制单元与车道保持辅助系统控制单元进行数据交换，交换的是什么信息，将在下面进行说明。这个说明按照与控制单元连接的总线系统来分类。1.使用扩展-CAN的用户车距调节控制单元J428。为了避免车道保持辅助系统和停车距离缩短系统同时发出警报，如果停车距离缩短系统同时激活了制动系统，车道保持辅助系统的方向盘振动功能就会被压制(暂不工作)。下一页返回2.4.6车道保持辅助系统通讯结构2.使用舒适-CAN的用户①进入和启动授权控制单元J518。该控制单元发送的信息表示车上识别出的是哪把点火钥匙，车道保持辅助系统控制单元利用这个信息将存储的司机设置分配给相应的点火钥匙。②舒适系统中央控制单元J393。该控制单元发送的信息表示当前左、右转向灯是否已激活。③转向柱电子系统控制单元J527。该控制单元发送的信息表示车道保持辅助系统按钮是否已经按下。上一页下一页返回2.4.6车道保持辅助系统通讯结构该控制单元从车道保持辅助系统接收信息:是否应激活振动电机来提醒司机。该信息随后会通过LIN-总线传给多功能方向盘，从而激活振动电机。3.使用MOST-总线的用户前部信息显示和操纵控制单元J523。该控制单元将关系到车道保持辅助系统的司机设置方面的修改内容传给车道保持辅助系统控制单元，新的设置会被存储起来并分配给当前的车钥匙。4.使用驱动-CAN的用户①发动机控制单元J623。该控制单元发送的是当前的发动机转速。车道保持辅助系统需要使用这个转速值，因为前挡风玻璃加热的工作时间就取决于发动机当前是否在工作(在“发动机关闭”时是不会加热的)。上一页下一页返回2.4.6车道保持辅助系统通讯结构②水平调节控制单元J197该控制单元不断地将减振器的高度告知车道保持辅助系统，这个信息用于对摄像头高度以及摄像头纵、横摇角进行电子校正。③ABS控制单元J104该传感器传送车速信号(用于激活或关闭车道保持辅助系统)以及横摆角速度。5.使用组合仪表-CAN的用户组合仪表内控制单元J285。该控制单元接收车道保持辅助系统最新状态信息，以便接通组合仪表上的指示灯(黄色、绿色或关闭)。该控制单元还接收信息:是否应显示文字信息，如果是，那么应显示什么样的文字信息。上一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准2.4.7.1校准的作用校准是用来确定车载摄像头的实际方向角的。要想获得准确的警报提醒，就必须知道车载摄像头的准确安装位置。这些因素可能会造成车载摄像头偏离规定的安装位置:支架或风挡玻璃的部件制造公差。为了补偿这种偏差，就必须对系统进行校准。校准过程就是要确定车载摄像头的三个方向角(相对于车的行驶方向)和摄像头的安装高度(相对于车辆的轮胎接触面)。这个校准过程纯粹是一种电子调节，摄像头不能进行机械调节。三个方向角的名称如下，如图2-4-27所示:—横摇角(绕X轴的转动);—纵摇角(绕Y轴的转动);下一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准—横摆角(绕Z轴的转动)。2.4.7.2校准原理车道保持辅助系统的摄像头方向角是无法直接确定的，必须借助于校正板来进行计算。校正板上有多个几何要素，这些几何要素与校正板的其余部分对比非常强烈。这个校正板安装在车前某一参考位置处，摄像头会从这个校正板上获取图像。然后通过图像分析就可确定图像中的几何要素的位置。软件通过已确定的图像坐标和已知的校正板参考位置，就可确定出摄像头的实际方向角，并把这个信息存储到控制单元内。另外，还可以确定摄像头的实际高度。上一页下一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准2.4.7.3校准用的新专用工具对车道保持辅助系统进行校准需要使用一种新专用工具。这个工具就是VAS6430。此校正装置既可以对车道保持辅助系统进行校准，也可以对车距自动调节系统(ACC)进行校准。专用工具VAS6430是一套组件，它包含下面这些可以单独订购的元件:①VAS6430/1校准装置基础件，如图2-4-28所示;②VAS6430/2ACC-激光单元VW;③VAS6430/3ACC-反射镜Audi;④VAS6430/4车道保持辅助系统的校准板，如图2-4-29所示。上一页下一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准2.4.7.4校准时需要用到的工具对车道保持辅助系统进行校准需要使用下列工具，如图2-4-30所示。①诊断仪(VAS5051B或VAS5052;②业经认可的车轮定位仪(包括车轮定位举升器);③校准工具VAS6430/1和VAS6430/4。2.4.7.5什么时候需要对系统进行校准?下述原因导致需要对车道保持辅助系统进行校准:①故障存储器内记录故障“基本设定/自适应没有进行或是错误的”;②更换了车道保持辅助系统控制单元;上一页下一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准③更换或拆下了前挡风玻璃;④调整过后轮前束;⑤车底盘经过改装并影响到车身高度;⑥装备有减振调节或空气悬架的车，车辆水平传感器重新进行了自学习。2.4.7.6校准的操作步骤校准过程的详细步骤可参见相应的维修手册。下面是校准过程的几个重要步骤:①在车轮定位仪计算机上启动“校准车道保持辅助系统”这个程序;②将快速夹头装在四个车轮上;③将测量装置安装到两个后车轮上;上一页下一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准④对后车轮进行径向跳动补偿;⑤将两个测量装置安装到VAS6430上;⑥按车轮定位仪计算机上的说明分几步来将VAS6430对准车辆行驶方向;⑦在诊断仪上的“故障导航”中启动校准程序;⑧测量左前、右前、左后、右后车轮拱形板边缘处的车身高度，并将值输入到程序中;⑨随后这个校准过程会自动运行到结束。上一页下一页返回2.4.7车道保持辅助系统的校准2.4.7.7在线校准该系统具备“在线校准”功能。在线校准时，车道保持辅助系统在行车过程中会检查已确定的横摆角或纵摇角是否会发生变化。确定下来的变化值将被存储到下面两个量中:①横摆角补偿;②纵摇角补偿。系统会考虑到这个变化量，并且这些值都将显示在测量数据块中。下次校准时两个值都会被置0。上一页返回2.4.8车道保持辅助系统的诊断2.4.8.1测量数据块通过测量数据块可以读出下面这些值:①控制单元供电电压;②控制单元内测出的温度;③前挡风玻璃加热器的状态;④前挡风玻璃加热器激活或者关闭的原因;⑤影像处理后所获得的车道数据，比如:车道宽度和当前的转弯半径;⑥车道保持辅助系统的状态(关闭/接通，工作/接通，不工作);⑦车道保持辅助系统的警报状态(警报不工作/工作;工作时是左还是右警报);下一页返回2.4.8车道保持辅助系统的诊断⑧车道保持辅助系统按钮状态(已按下/未按下);⑨左转向灯(工作/不工作)，右转向灯(工作/不工作);⑩4个车辆水平传感器的当前高度值(车上装备有空气悬架的情况下);⑩已设置的警报时刻和振动强度;⑩车钥匙上匹配和存储的个人化信息(系统状态，警报时刻和振动强度);⑩振动电机:是否识别出故障(是/否);车道保持辅助系统按钮:是否识别出故障(是/否);这些信息来自转向柱电子控制单元J527;⑩控制单元的CAN-通讯状态(指为实现车道保持辅助功能而发送信息的那些控制单元)。上一页下一页返回2.4.8车道保持辅助系统的诊断2.4.8.2用于校准的测量数据块①摄像头的横摇角、纵摇角和横摆角;②摄像头高度;③校准失败的原因;④横摆角和纵摇角偏差;⑤在线校准的信息。2.4.8.3适配通道通过适配通道可以将整个系统重置为出厂时的状态。另外适配通道中有下述值:在校准过程中需要测量的车轮拱形板边缘处的车身高度:上一页下一页返回2.4.8车道保持辅助系统的诊断①左前;②右前;③左后;④右后。由于车轮拱形板边缘处的车身高度已经输入到诊断仪的校准程序中，所以实际上并不需要使用这些适配通道。2.4.8.4执行元件诊断下面这些部件可以通过执行元件诊断来激活:①前挡风玻璃加热器Z67可通过执行元件诊断在车道保持辅助系统控制单元J759中激活，激活后会工作约20秒钟。上一页下一页返回2.4.8车道保持辅助系统的诊断②方向盘内的振动电机也可被激活，方法是在方向盘电子控制单元J527中激活相应的执行元件诊断。③组合仪表上的车道保持辅助系统可以在组合仪表内控制单元J285中通过执行元