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  • 借助高级驾驶员辅助系统为自动驾驶车辆的发展铺平道路

    • ZHCY171A August   2015  – July 2020 TDA2E , TDA2EG-17 , TDA2HF , TDA2HG , TDA2HV , TDA2LF , TDA2P-ABZ , TDA2P-ACD , TDA2SA , TDA2SG , TDA2SX

       

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  • 借助高级驾驶员辅助系统为自动驾驶车辆的发展铺平道路
  1. 11
  2. 2引言
  3. 3ADAS 采用状况,挑战
  4. 4完善 ADAS 功能
  5. 5ADAS 发展的技术要求
  6. 6提供符合 ADAS 要求的解决方案
  7. 7ADAS 的发展正在推动一场汽车变革
  8. 8参考文献
  9. 9重要声明
  10. 重要声明
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借助高级驾驶员辅助系统为自动驾驶车辆的发展铺平道路

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见,TI 提供了译文;由于翻译过程中可能使用了自动化工具,TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性,请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本(控制文档)。
最近的宣传将公众目光吸引到自动驾驶汽车的开发上,尤其是 Google 的实验汽车,这种汽车已自动行驶了数千英里,几乎不需要人类驾驶员的介入。

这些事件确实令人印象深刻,从长远来看将有助于彻底改变车辆的操作方式和我们的驾驶体验。但对自动驾驶汽车的过度追求很容易导致汽车制造商忽视众多短期开发内容,而后者在改变驾驶行为方面同样重要。将这些开发内容整合在一起,就是我们熟知的高级驾驶辅助系统 (ADAS),它旨在提高汽车的安全性;随着这些技术的逐步推出,道路安全性已经开始得到改善。此外,ADAS 功能代表了车辆感应、智能和控制方面的发展,这些技术发展最终将促成自动驾驶汽车的问世。

引言

各种级别的主动辅助功能中都有 ADAS 技术的影子,并且不同级别所用技术存在重叠。驾驶员信息系统(例如简单的后视摄像头、环视显示器以及盲点和车道偏离警告)提供信息,但又始终将控制权完全交给驾驶员。部分自主系统,例如车道保持辅助系统和主动巡航控制系统,使车辆能够在精心定义的情况下进行短暂的自我控制,但驾驶员要随时做好用手动控制代替自动控制的准备。高度

自主系统(包括在自动代客停车或驾驶员无法很好地进行监视和手动控制时)将在特定时间完全控制车辆。这些更高级别的协助功能采用更基础级别的技术,为自动驾驶、全自动驾驶汽车铺平了道路。到了这个级别,无论有无人坐在驾驶员座位上,汽车都可以独立运行。

尽管如今天的实验所示,自动驾驶汽车的关键技术已经问世,但要批量生产具有完全自主控制功能的汽车,可能还需要十年时间。但是,高级电子系统占据了自动测试车的大部分空间,并且比汽车本身昂贵得多。要让批量生产自动驾驶汽车成为可能,必须将该技术商业化并使其体积更小、重量更轻且价格可承受,这一过程只能在数年内逐步实现。此外,还有一些法律和社会障碍需要克服,这也将需要时间。显然,自动驾驶汽车的研制、引进和改装过程将延续多代汽车。

ADAS 本质上完善了自动化控制的各个方面,首先将自动化控制应用在独立子系统中,然后不断提升系统集成水平,直到最终车辆能够自动行驶为止。汽车制造商负责不断完善各种辅助功能,他们希望像德州仪器 (TI) 这样的半导体供应商能够提供创新的技术和解决方案。ADAS 技术的发展日新月异,因此汽车制造商需要能够为系统增长提供额外性能的解决方案,并且能够灵活地集成新功能并最大限度地减少设计改动。ADAS 和其他汽车系统也给制造元件带来了不同寻常的挑战,包括需要在极端温度下运行,满足更高的质量、可靠性和安全性标准以及达成严格的成本目标。凭借其在开发汽车电子产品方面的丰富经验,TI 可通过提供优化的完整解决方案来帮助 ADAS 开发人员,这些解决方案可简化设计并最大限度地减少组件数量。

ADAS 采用状况,挑战

如前所述,一些 ADAS 功能已经应用在市面上的汽车中,而其他功能将伴随即将推出的车型面世。信息和警告系统已经问世多年,经过逐渐发展,已经普及成为基本的辅助功能。例如,最近的许多车型都具有备份相关功能。超声波和摄像头可扩大驾驶员的视野,并且如果车后方突然发生情况,汽车能够自动完成制动。倒车时,可通过摄像头和超声波查看后方情况。同样地,很多驾驶员目前可借助自动加速和转向功能(通过前置摄像头和雷达的组合来实现)使汽车保持在车道中央并随车流行驶,即使速度不断变化也不会出现问题。有些汽车将 ADAS 的信息功能(例如全景或环绕视图)与信息娱乐系统结合在一起,为车主提供了全新的“信息娱乐”体验。早期系统引入了解释功能,例如读取路牌或检测汽车周围的物体,并且在未来几年将能够做到识别更多信息。

按照常见模式,此类功能最初会出现在高端车型中,然后应用于中档车辆,并最终在所有新车上使用。在安全方面,保险公司、监管机构和立法机构通常会参与进来,并通过优惠的保费和法律授权加快对技术的逐步引入。在某些情况下,立法对于解决责任问题和更改现有要求而言是必不可少的。例如,如今的摄像头和内部显示器可代替外部后视镜,这不仅消除了危险的盲点,从而提高安全性,还使汽车外形更接近流线型,以改善油耗并减少碳排放。但是,现有的安全标准通常要求使用汽车后视镜,因此必须更改法规,以便能合法地取消后视镜。一些国家/地区已经率先修改法律框架,允许用摄像头来代替后视镜(称为摄像头监视系统)。例如,欧洲 NCAP 系统在盲点监控中提供星级评定,美国 NHTSA 要求所有新车辆都必须在 2018 年之前配备后视摄像头。

随着汽车开始彼此通信以及与沿道路的设施通信,相关的安全性问题也受到了关注。建立自动通信对于自动驾驶车辆非常重要,但它们同时也需要得到保护,以防止遭到恶意入侵。这些问题在技术上不难解决,但它们还涉及法律和社会适应问题,不可能一蹴而就,因此需要制定强制汽车制造商遵守的功能安全标准。

制造商将需要依靠半导体和设备供应商来生产零件,使汽车制造商能够轻松快速地对其最终产品进行认证并将其推向市场。

完善 ADAS 功能

下表概述了一些已经存在或正在开发中的重要 ADAS 创新。然而,随着新创意的涌现,该领域将不断发展。所列的每个自主级别都会馈送到

信息和警告

  • 带驾驶员显示屏的侧边和后置摄像头
  • 技术支持
  • 对面来车警告
  • 对汽车前后的驾驶员盲区的超声波感应
  • 交通标志识别
  • 道路标识检测
  • 盲点警告
  • 夜视设备
  • 在能见度较差的条件下前方物体的测距范围
  • 车辆与车辆之间的通信和车辆与基础设施之间的通信
  • 整个汽车和周围空间的动态显示图像
  • 对分心的驾驶员进行车内监视和警告

后续级别。也就是说,信息系统可能是被动的,只是向驾驶员发出警告,但它们也是所有形式的自主功能中必不可少的元素。同样,基本的主动操作将在以后集成到高级控制和全自动操作中。(这些级别大致对应于美国国家公路交通安全管理局对车辆自动化的五层分类,该分类根据涉及汽车功能的多少来区分其一些基本的自动化级别。)

功能特定自动化

  • 行车辅助以保持在车道的中心
  • 针对不断变化的路况的主动巡航控制系统
  • 通过自动刹车避免碰撞
  • 自动紧急刹车
  • 智能前照灯辅助系统可照亮前方弯道或防止因直接照射其他交通参与者而使其产生目眩

组合功能自动化

  • 自适应导航控制,位于车道中央
  • 交通堵塞辅助

受限的自动驾驶

  • 自动停车/代客停车
  • 公路自动驾驶

全自动驾驶自动化

 

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