我之前在專欄文章：進(jìn)軍Level 3，奧迪A8自動(dòng)駕駛功能剖析中深度解讀過全新奧迪A8 L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛技術(shù)。除了自動(dòng)駕駛功能外，奧迪A8L還有一些主動(dòng)安全領(lǐng)域的黑科技。今天我從技術(shù)的角度來(lái)討論一下這些黑科技是如何實(shí)現(xiàn)的。

安全主要分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全；被動(dòng)安全是指事故發(fā)生后保證乘客安全的措施，如安全帶、氣囊；主動(dòng)安全是指在事故發(fā)生前，通過一系列的預(yù)警或預(yù)防措施，避免事故發(fā)生或降低事故的嚴(yán)重性，最常見的就是ESP。

奧迪A8L的具有多項(xiàng)主動(dòng)安全技術(shù)，這里就不一一列舉了，我個(gè)人比較關(guān)注的技術(shù)有三種：

1. 智能車身平衡系統(tǒng)

2. 開門預(yù)警系統(tǒng)

3. 夜視系統(tǒng)

奧迪A8L傳感器配置解讀

在解讀主動(dòng)安全技術(shù)前，需要先對(duì)奧迪A8L的傳感器配置方案做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，這是后面技術(shù)解讀的基礎(chǔ)。下圖列出了全新奧迪A8L上的7種核心傳感器。

沒有對(duì)比基本看不出好壞。以下是市面上競(jìng)品車型的傳感器配置對(duì)比圖，通過對(duì)比可以看出一些端倪。

從傳感器配置上可以看出，奧迪A8L的傳感器配置是所有量產(chǎn)車型中最為豐富的，不僅有完備的長(zhǎng)短距離的毫米波雷達(dá)和前置攝像頭，以及復(fù)雜路況自動(dòng)駕駛不可或缺的激光雷達(dá)，還有和主動(dòng)安全息息相關(guān)的4路高清環(huán)視攝像頭、超聲波雷達(dá)和紅外夜視攝像頭。

與自動(dòng)駕駛技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的傳感器分別是激光雷達(dá)、前視攝像頭、長(zhǎng)距離雷達(dá)。剩下的四種傳感器——角雷達(dá)、環(huán)視攝像頭、超聲波雷達(dá)和紅外夜視攝像機(jī)是奧迪主動(dòng)安全技術(shù)必不可少的元素，也是后文的主角。
智能車身平衡系統(tǒng)

智能車身平衡系統(tǒng)的官方描述是這樣的：如即將發(fā)生側(cè)面碰撞，被撞擊一側(cè)的車身瞬間抬高最多80毫米，以更堅(jiān)固的底盤部分承受撞擊。

看個(gè)視頻能有更為直觀地了解。（視頻大?。?M）

智能車身平衡系統(tǒng)這個(gè)概念，我只在幾年前的汽車創(chuàng)意比賽中見過，沒想到奧迪能這么快地將其技術(shù)實(shí)現(xiàn)且應(yīng)用在量產(chǎn)車上。目前應(yīng)該還沒有第二家車廠將此技術(shù)投入到量產(chǎn)中。

智能車身平衡系統(tǒng)需要感知系統(tǒng)提前對(duì)汽車側(cè)面撞來(lái)的障礙物做感知。從奧迪A8L的傳感器配置來(lái)看，僅有兩款傳感器能夠檢測(cè)車輛側(cè)方的障礙物，分別是超聲波雷達(dá)和環(huán)視攝像頭。它們的感知范圍如下圖：

通過觀察超聲波波雷達(dá)和環(huán)視鏡頭的感知范圍，可以看出超聲波雷達(dá)僅能感知到前后輪處的障礙物，而正側(cè)方撞來(lái)的障礙物只有環(huán)視攝像頭能檢測(cè)到。

有人會(huì)有疑問，圖中的環(huán)視感知范圍如此小，是否來(lái)得及檢測(cè)？

其實(shí)環(huán)視攝像頭所用的鏡頭都是魚眼鏡頭，魚眼鏡頭意味著通過該相機(jī)采集到的圖像范圍是足夠大的，真是的感知范圍比圖中所繪制的大很多。只不過魚眼圖像存在畸變，會(huì)造成計(jì)算障礙物距離、速度不準(zhǔn)確等問題。如下圖所示，安裝在左右后視鏡下方的左右側(cè)環(huán)視攝像頭所拍攝到的畫面，地下的棋盤格是由多個(gè)相同大小的正方形組成的。

由圖可以看出，左右側(cè)的魚眼圖像至少可以檢測(cè)到20米外的障礙物，因此當(dāng)側(cè)方有障礙物（尤其是汽車這種特征明顯的障礙物）撞過來(lái)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)來(lái)說有足夠的檢測(cè)和反應(yīng)時(shí)間，做出保護(hù)車側(cè)面的提升動(dòng)作。

總的來(lái)說，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)無(wú)論是對(duì)環(huán)視圖像的感知技術(shù)，還是對(duì)車身控制的及時(shí)性都有較高的要求。奧迪A8L所使用的域控制器zFAS，不僅要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛功能，同時(shí)還是支撐各種主動(dòng)安全技術(shù)的感知能力。不得不說zFAS確實(shí)是一款計(jì)算能力十分強(qiáng)大的域控制芯片。

開門預(yù)警系統(tǒng)

開門預(yù)警是一項(xiàng)能極大提升乘客“安全感”的功能，作為豪車，乘客當(dāng)然不希望開門下車時(shí)發(fā)生意外。

開門預(yù)警系統(tǒng)所依賴三種傳感器：后向角雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和環(huán)視攝像頭。它們的感知范圍如圖：

開門預(yù)警系統(tǒng)針對(duì)不同的障礙物，所用到的傳感器是不一樣的。

汽車等高速障礙物

對(duì)于汽車等高速運(yùn)動(dòng)的障礙物，需要有足夠高的測(cè)距和測(cè)速精度才能保證預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。因此針對(duì)此類障礙物，需要感知范圍足夠遠(yuǎn)，且距離測(cè)量精度足夠高的后向角雷達(dá)。

后角雷達(dá)的感知范圍和感知原理如下動(dòng)圖所示：

后向角雷達(dá)實(shí)際上是頻率為24GHz的毫米波雷達(dá)。毫米波雷達(dá)有著對(duì)金屬、運(yùn)動(dòng)物體極其敏感的特性，因此像汽車、摩托車這種金屬質(zhì)感明顯的障礙物，用角雷達(dá)的檢測(cè)效果是極好的。

有關(guān)毫米波雷達(dá)的更多介紹，可參看本公眾號(hào)之前發(fā)布的文章無(wú)人駕駛技術(shù)入門（七）| 量產(chǎn)必備的毫米波雷達(dá)。

行人、自行車等低速障礙物

對(duì)于行人、自行車這些低速的障礙物，后巷角雷達(dá)可能存在漏檢的情況。為了確保近處的障礙物依然能夠被準(zhǔn)確檢測(cè)，需要依賴前面提到的兩款傳感器——超聲波雷達(dá)和環(huán)視攝像頭。

安裝在汽車后保險(xiǎn)杠上的4個(gè)加上車身后側(cè)面的2個(gè)超聲波雷達(dá)，即可完成汽車后0~2.5米的感知范圍需求。當(dāng)運(yùn)動(dòng)中的行人經(jīng)過此區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)有足夠的時(shí)間告知乘客汽車后方有障礙物靠近。

對(duì)于超過2.5m的近距離障礙物，比如自行車等低速障礙物，可以通過后向的環(huán)視攝像頭進(jìn)行檢測(cè)。安裝在后向的環(huán)視攝像頭與側(cè)向類似，雖然測(cè)距和測(cè)速不夠在準(zhǔn)確，但是具有足夠大的感知范圍，完全可以應(yīng)對(duì)開門預(yù)警這種功能。下圖為后向環(huán)視攝像頭的感知范圍。

開門預(yù)警系統(tǒng)需要多傳感器的配合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。魚眼攝像頭能夠識(shí)別障礙物的類型，但是對(duì)障礙物的位置和速度估計(jì)較差；而角雷達(dá)僅對(duì)距離、速度估計(jì)較為準(zhǔn)確，在判斷類型上無(wú)能為力。因此要實(shí)現(xiàn)汽車后方0~40米范圍內(nèi)的障礙物的穩(wěn)定感知，對(duì)奧迪工程師的融合算法有較大挑戰(zhàn)。

夜視系統(tǒng)

前段時(shí)間的Uber無(wú)人車在夜間撞死流浪漢的事情鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。其實(shí)夜間行人、動(dòng)物的檢測(cè)問題早就有紅外夜視相機(jī)解決。

紅外夜視相機(jī)的與視覺傳感器有所不同，它是通過檢測(cè)范圍內(nèi)的溫度變化，獲取圖像信號(hào)的。

下圖為紅外夜視相機(jī)實(shí)際拍攝的夜間圖像。

由圖可以看出，溫度越高的地方（人臉）表現(xiàn)出來(lái)的圖像越亮，溫度越低的地方（地面）則圖像亮度越暗。這種輪廓清晰的圖像信息，對(duì)工程師設(shè)計(jì)障礙物檢測(cè)算法有著很大幫助。夜視相機(jī)的實(shí)際檢測(cè)效果如下。

紅外夜視相機(jī)穩(wěn)定的感知范圍是15~90米，即系統(tǒng)能夠至少90米提前感知到前方的行人、動(dòng)物等障礙物，并作出預(yù)警提示。如果當(dāng)初Uber的車上裝有夜視相機(jī)作為司機(jī)的提醒備份，那么Uber就可以避免這場(chǎng)悲劇了。

結(jié)語(yǔ)

上面僅對(duì)我個(gè)人比較關(guān)注的主動(dòng)安全技術(shù)做了技術(shù)解析。更多地諸如后方通行警示系統(tǒng)、左轉(zhuǎn)輔助系統(tǒng)等主動(dòng)安全技術(shù)，基本上都是在上述傳感器的功能基礎(chǔ)上做了擴(kuò)展，有興趣的小伙伴可以到他們的官網(wǎng)上去了解。

自動(dòng)駕駛+自主泊車+主動(dòng)安全如此多的黑科技集一身，無(wú)論是對(duì)汽車工程師、交互工程師還是軟件工程師都是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。相信接下來(lái)的兩年里會(huì)有越來(lái)越多的黑科技出現(xiàn)在其他量產(chǎn)車上，拭目以待。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >