2011款途銳駕駛輔助系統解析(上)

文/山東 劉春暉 張文

(作者劉春暉、張文單位：山東華宇職業技術學院)

一、多功能攝像頭系統

2011款新途銳的多功能攝像頭與攝像頭控制單元J852構成了一個技術結構單元。借助操作和顯示協議(BAP)，J852通過擴展CAN數據總線將信息發送給照明輔助系統和車通保持輔助系統。

如果途銳上裝配有自動車距調節裝置(ACC)，則會另外配備圖像處理控制單元J851，該控制單元通過一條快速LVDS導線(低電壓差分信號)獲取J852的圖像信息。此控制單元在快速FlexRay數據總線上發送與安全相關的信號，同時將從圖像信息中獲取的信息提供給位于FlexRay連接裝置中的車距控制裝置控制單元J428和J850控制單元，其信息傳輸過程如圖1所示。

為了可以快速準確地計算車輛相對Y軸的俯仰角，新途銳為攝像頭控制單元提供了一個俯仰角傳感器(通過擴展CAN連接)。

(一)多功能前置攝像頭

多功能前置攝像頭內置在后視鏡下方(圖2)，其具有以下特征：①采用彩色攝像頭，分辨率為1024×512像素；②視域范圍與系統有關，最大為800m；③水平方向上的探測角度為42°，垂直方向為21°。

攝像頭可用于途銳內的多個功能接口，為以下駕駛輔助系統提供不同視域范圍的圖像信息：①車距自動調節裝置(ACC)和帶有制動距離縮短系統的前車距離控制系統(60m)；②車道保持輔助系統(Lane Assist)(80m)；③動態車燈輔助系統(DLA(400/800m)；④交通標志識別系統(以后裝配)。

(二)俯仰角傳感器G752

俯仰角傳感器G752位于行駛方向長椅支承板下側的右后方(圖3)。該傳感器用于提供車輛相對橫軸(Y軸)轉動的角速度，并將此信號通過擴展CAN傳輸至J852，由此算出的俯仰角用于攝像頭圖像處理功能。俯仰角傳感器不具備自診斷功能，因此也沒有自己的診斷地址碼，其診斷通過J852執行，地址碼為85。

二、車距自動調節裝置

車距自動調節裝置(ADR)也被稱為自適應巡航控制系統(Adaptive Cruise Control，ACC)，帶有雙雷達和前車距離控制系統，是常規定速巡航裝置(GRA)的一項擴展功能。

(一)系統描述

車距自動調節裝置可以將車輛速度調節到駕駛員事先設定的數值，包括在路面無其他車輛時(30～250km/h)和在跟隨其他車輛行駛時(0～250km/h)。車距自動調節裝置還能確保車輛與前車保持安全距離，這個距離可以由駕駛員選擇。在這個過程中，系統確保車輛本身的速度與前面車輛的速度協調一致，與前車的間距可以在四個等級(約1～2.5s)中進行調節(圖4)。此外，系統還可以為駕駛員提供標準、舒適和動態三個行駛程序，在路面無其他車輛行駛時，可以加速到期望的速度。如果在車道上發現一輛行駛緩慢的車輛，系統會以適當的間距跟隨前車行駛。

攝像頭車道識別功能、導航系統路段數據以及通過兩個前置雷達的幫助，對靜止和前方行駛車輛的識別功能，改進了車輛對車道走向的評估。在使用轉向信號燈時，系統可以識別到超車要求，并在考慮后方交通狀況的情況下改進系統動態性能。

1.停車/起步(Stop&Go)功能

如果前方行駛的車輛開始減速直到停止行駛，途銳會自動制動并停在該車后方。如果前方車輛在3s內重新啟動行駛，途銳同樣會跟隨自行起步。如果停車的時間超過3s，駕駛員可以按下轉向柱開關上的RES按鍵，在15s內激活車輛并自動跟隨前方行駛的車輛前行。開啟跟車功能(按下RES按鍵，兩輛車靜止時)，可自動緊跟前車行駛。

2.前車距離控制系統

途銳的前車距離控制系統不僅是帶有警告功能的輔助系統(預防發生追尾碰撞)，在第三代系統中還提供了車輛制動功能(同樣在無駕駛員介入的情況下)。這些功能有助于降低事故的嚴重程度，在特定的邊緣條件下(取決于車速)可以避免事故的發生。

自動緊急制動功能(ANB)是通過制動距離縮短裝置AW V3實現的。A M V3與制動距離縮短裝置AWV1和制動距離縮短裝置AW V都是前車距離控制系統的組成部分。

3.制動距離縮短裝置AWV3

在制動距離縮短裝置2發出振動警告后，系統會將反應時間延遲至3m/s2。如果駕駛員沒有充分進行制動，則系統會提供制動支持。如果駕駛員根本沒有反應，系統會將延遲時間提高到5m/s2。如果無法避免與前行的車輛發生碰撞，系統會在后方交通狀況允許的情況下以9m/s2的全減速方式進行緊急制動。由此可以將車速降低40km/h，避免發生嚴重的交通事故。在減速期間通過報警信號(報警燈應急閃爍)提醒后方車輛注意，其控制過程如圖5所示。

(二)系統結構

車距自動調節裝置是系統功能一個突出的亮點。此系統最多可連接27個控制單元，確保舒適度和安全性的提升。2011款新途銳的車距自動調節裝置的創新之處不僅在于此輔助系統具有在多個控制單元上的分布式功能，而且輔助系統還可以將完全不同的任務委托給調節裝置進行。另外，系統還包括換道輔助系統雷達傳感器、多功能攝像頭系統、在車道保持功能中使用的其他裝置以及停車距離控制系統的超聲波傳感器。所有部件和系統都用于對車輛前后空間進行監測和對可能出現的障礙物進行識別，以下將進行簡單的描述。

1.超聲波傳感器

超聲波傳感器的信號在“停車/起步功能”中用于車輛的再次啟動。

2.多功能攝像頭系統

多功能攝像頭系統作為冗余信號的“發射器”，用來檢查前方雷達傳感器的信號是否真實。此外，系統還彌補了超聲波傳感器和雷達傳感器之間的監測盲區。通過為ACC和AVVV3功能提供的視域距離為60m的攝像頭系統及導航數據(無視域限制)，不僅可以減少相鄰車道的干擾，而且可以更好地預測道路行駛情況以及給出車道數量信息。通過彩色攝像頭可以更好地識別路面標記(包括國外的其他顏色路面標記)。

3.前方雷達傳感器

前方雷達傳感器位于霧燈旁邊，其安裝位置如圖6所示。該傳感器屬于第3代雷達傳感器，具有以下特征：①傳感器中集成有4個雷達天線單元；②按照遠程傳感器原理工作，發射頻率為77GHz；③內置的傳感器加熱裝置的工作溫度范圍在-5℃～+5℃之間；④雷達傳感器工作范圍為200m；⑤水平方向上的探測角度為40°。

隨著新一代雷達傳感器的使用，可以檢測到車輛前方大約30m處、總寬度為3個車道的相關路面情況。

(三)ACC系統功能

1.識別車道變更

多功能攝像頭系統可以根據前方車輛向其車道邊界靠近的情況，識別出前方車輛的車道變更行為。在攝像頭系統中保存了不同的特性曲線，可以區分載貨車、轎車或是雙輪車輛之間的區別。無論前方行駛車輛是變更到自己的車道內或是離開自己的車道，系統都可以識別出來，如圖8所示。這些信息將傳輸至ACC系統，并按照其運算方法進行計算，用于準確檢測前方的交通情況。

2.相鄰區域的障礙物識別

多功能攝像頭系統和超聲波傳感器的信息，首先用于相鄰5m距離內的障礙物識別，以減少再啟動操作。在此范圍內，基于輻射特性和探測角度的限制雷達傳感器無法完全探測到周圍環境的情況。

3.跟行監測

后方傳感器允許前車距離控制系統在沒有跟行信息情況下、在發出駕駛員警告后將制動加速度從3m/s2提高到最大9m/s2。