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AEB是如何辨識前方障礙物並在必要時自動剎車的?

2024-07-30汽車

最近兒童騎車遭撞車的事故一直讓大家很揪心,朋友問起AEB自動緊急制動功能能否避免類似的事故。今天就讓小星來聊聊AEB的工作原理的工作原理是什麽?它是如何辨識前方障礙物並在必要時自動剎車的? 以及它能否避免類似的事故吧。

↑沃爾沃卡車AEB自動緊急制動City Safety

先說結論後面詳聊,很遺憾的是雖然包括沃爾沃等汽車廠商的AEB自動緊急制動系統越做越完善,但是大概率還是無法避免這樣的事故。因為歸根結底汽車還是需要依靠傳感器的目標辨識,也稱模式辨識。那麽對於這次的摔倒事故以及美國著名的無人駕駛出租車撞死騎車人案例(推行單車)都是無法被完美辨識的特例。由於法規的成文規定,事故的第一責任人是駕駛者和行人騎車人。AEB自動緊急制動系統有明確的誤報率強制指標,更傾向於寧可為了不誤報而錯誤制動也不采取動作。換句話說AEB可以理解成心慈手軟的劉備,寧可天下人負我也不能我負天下人。後面我們詳聊具體背景。

AEB的工作原理

↑歐洲NCAP引入AEB自動緊急制動(來自NCAP)

自動緊急制動(AEB)系統是一項先進的車輛安全技術,能夠在檢測到潛在碰撞風險時自動啟用制動系統。它的主要目的是避免碰撞或減輕碰撞的影響,特別是在駕駛員反應不及時的情況下。這項技術對於大型車輛如卡車尤其重要,可以有效預防追尾事故。AEB系統透過主動介入來提高道路安全性,在駕駛員無法及時反應的緊急情況下發揮關鍵作用,從而顯著提升車輛的整體安全效能。

↑AEB緊急制動的工作過程

數據采集和融合:雷達、激光雷達、網絡攝影機和超聲波傳感器不斷采集前方環境數據。透過數據融合技術,系統可以生成一個詳細的環境模型,包括前方物體的大小、速度和相對位置。險評估:控制單元(ECU)使用特定的演算法評估碰撞風險。這些演算法通常包括運動預測、物體分類和路徑規劃等。系統會評估物體的運動軌跡和車輛的行駛路徑,判斷是否有可能發生碰撞。警告和幹預:當系統檢測到潛在碰撞風險時,會先向駕駛員發出警告訊號,如視覺、聽覺或觸覺提示。如果駕駛員未能及時反應,系統會自動介入,采取制動措施。自動剎車:在駕駛員未能及時反應的情況下,AEB系統會自動施加制動力,減緩或完全停止車輛,以避免碰撞或減輕碰撞的嚴重程度。

↑AEB緊急制動相關傳感器效能對比

AEB系統的核心在於其傳感器和控制演算法。它通常依靠以下幾種傳感器:

雷達傳感器:主要用於檢測前方較遠距離的物體,適合高速行駛時的物體辨識。

激光雷達(LiDAR):具備高精度,可以檢測較小的物體,適用於低速和城市道路環境。

網絡攝影機:用於辨識交通訊號、行人和其他車輛,透過影像處理演算法確定障礙物的類別和距離。

這些傳感器透過數據融合的方式,提供給控制單元(ECU)一個綜合的前方環境影像。ECU透過復雜的演算法,實時分析傳感器數據,判斷是否存在碰撞風險。

AEB傳感器叠代

↑老款沃爾沃XC60基於激光傳感器的城市安全系統

配置激光傳感器的City Safety功能的老款沃爾沃具有了緊急剎車功能。這種激光傳感器可以探測三個固定的角度(左、中、右),並可有效探測6米內的物體。激光傳感器只能夠辨識物體距離卻不能感知它的顏色。一套額外的雷達傳感器被放置在前進氣格柵處用於進行長距離的物體探測。下圖為具有City Safety和車道偏離警告功能的沃爾沃車型內後視鏡模組。左側為激光傳感器,右側為雨量傳感器,中間為網絡攝影機傳感器。

↑全新沃爾沃XC90搭載雷達網絡攝影機整合傳感器RACam

為了解決單一傳感器的效能瓶頸,傳感器融合技術應運而生。新一代的傳感器將網絡攝影機雷達傳感器訊號的融合可以非常可靠的辨識周圍的物體。使用影像和微波訊號雙重確認物體保證了辨識的準確率。

↑新一代AEB傳感器

雷達網絡攝影機融合傳感器專利解讀

為了和網絡攝影機傳感器整合在一起,77G雷達必須考慮穿透成一定角度放置的擋風玻璃。並且考慮玻璃鍍膜的反射效應。放置在內後視鏡位置相較於前保險杠位置視角更高,因此需要更強大的垂直方向雷達電子掃描能力。

↑雷達網絡攝影機融合傳感器專利圖

透過訊號融合,雷達傳感器和網絡攝影機傳感器可以在距離探測、速度探測、暗處使用效果、惡劣天氣使用效果、目標分級和分辨精度方面優勢互補。雷達微波訊號兼顧長距離和近距離,而網絡攝影機影像訊號覆蓋中距離。而且對於同一個追蹤目標可基於不同傳感器給出多層次訊號。包括距離、速度、外形和顏色等資訊。

↑影像和雷達微波訊號雙重確認物體

AEB系統透過整合多種傳感器技術和先進的控制演算法,顯著提升了車輛的主動安全效能。在未來,隨著技術的進一步發展,AEB系統將變得更加智能和高效,為行車安全提供更有力的保障。在AEB系統在各種行車條件下更高可靠性和有效性的同時,駕駛者和行人騎車人仍然是事故的第一責任人。願類似的悲劇不再發生吧。