1-主动安全发展现状及架构-0330
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状态监测 驾驶辅助
状态监测
疲劳监测 酒精检测 胎压监测
危机提醒 危机干预
驾驶辅助Hale Waihona Puke Baidu
自适应大灯 电子助力转向 抬头显示 全景辅助 夜视技术
危机提醒
前碰预警 车道偏离预警 盲区监测
危机干预
自动紧急刹车 ESP
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状态监测类技术
胎压监测系统-TPMS
2009年是中国汽车社会元年
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中美汽车社会对比
• 汽车社会的要素
– 汽车普及率
– 完善的交通设施 – 完善的交通法规 – 成熟的汽车文化
美国
人口 公路里程 千人汽车 保有量 交通规划 和设施 3亿 640万 820辆
中国
13亿 450万 118辆
交通基础数据
从09年汽车产量突破千万开始，我国用五年时间走完了发达 国家十几年走的道路，中国已经成为“车轮上的国家”
总量 汽车产销量 车辆保有量 驾驶员 公路总里程 2014年 2300万辆 2.6亿辆 2.79亿人 446.39万公里 年增长率 11.46%
11.48%
18.41% 8.72% 2.73%
环境感知（信息过多或不足） 危险认知（知识和经验限制） 操作（生理限制、操作复杂）
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ADAS系统关键技术
ADAS系统：环境感知+危险算法和控制策略+人机界面和执行 机构
眼睛 耳朵
信传 息感 终系 端统 中 央 决 策 执 行 器
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环境感知
2、信息融合 中央控制器+图形处理器 传感器数据融合 雷达和视频信号的数据融合 -静止和运动目标识别 图像处理 -车辆检测 -车道线检测 雷达信号处理 -路径预测和目标筛选 车辆信息 -车速、档位、油门、车距
环境识别
雷达 摄像头 V2X 精确导航
……
大脑
控制器1 控制器2
……
手脚
刹车和油门
电子稳定系统
电动助力转向
自动变速器
……
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环境感知
1、多源信息采集
先进传感技术：摄像（单目、双目）、雷达（激光、厘米波、毫米波、超声波）、雷达 -摄像、夜视（远红外、近红外）
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狭义的主动安全
• 狭义的主动安全：避免事故发生，降低事故严重程度 • 狭义的主动安全研究方法：典型案例的特征、成因和对策分 析，直接催生了稳定性控制技术
特征 成因 对策 制动跑偏事故 动力学分析 ABS技术 侧滑和侧翻事故 动力学分析 ESP技术
行人识别
人体特征识别 运动特征识别
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危险算法和控制策略
1、危险算法
危险估计（Threat Assessment）指分析当前驾驶环境，估计本车及周 围环境的未来变化，判断是否存在危险及危险的程度。危险估计算法是 智能汽车安全系，确定性方法和概率算方法 确定性算法只对特定工况和事故形态有效，应用较多
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1
CONTENTS
交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
目录
2 3
4
5
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驾驶员信息处理模型
驾驶员驾驶车辆本质上是驾
驶员的信息处理过程，一般 将这个过程分为：感知阶段 、认知阶段和操作阶段
– 低速城市工况：视觉识别技术（车辆、行人） – 高速工况：雷达
• • • • • •
驾驶员响应：0.4-1s 制动系统响应时间：0.015s-0.03s 根据自车/前车速度、车距的计算模型 半径大于125m的车道 前车静止/前车制动/前车慢速 标准：ISO15623、NHTSA 26552
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重庆市汽车工程学会高研班讲座
主动安全系统技术
许伟，中国汽研 2016年3月
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CONTENTS
交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
目录
2 3
4
5
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危机提醒类技术
车道偏离预警系统-LDW
高速公路常见问题-驾驶员注意力不集中、疲劳 2002年美国致命的交通事故中44%是跟车道偏 离有关 基于视觉识别的技术：环境感知、偏离决策以 及预警发布
环境感知：单目/双目摄像头、识别算法 偏离决策：视觉识别信号、车辆状态信号、车道 偏离评价算法 预警发布：警告音、HUD、方向盘振动
概率方法将当前交通场景的变化可能性视作概率分布函数，基于当前 场景计算本车及其他交通参与者在未来的可能性，计算负荷大，应用 少
夜视系统-NV
• • • • • • • 夜间行车，光照不亮或光线条件复杂 红外成像技术 前端红外发射单元、红外成像单元和图像显 示单元组成 结合车辆、行人识别算法 主动式（优、贵）/被动式 图像/照度传感器，照明条件和车速自动判 断系统启停和聚焦范围 能够有效适应夜间、雾天和会车炫光的情况
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多信息源干扰导致驾驶员分心
– 手机、导航、中控屏
视线范围内为用户提供驾驶相关
信息，显示在透明显示屏上
– 车速、巡航、导航
曲面镜和风挡玻璃配合
标致508
实现技术
– 风挡玻璃成像（宝马） – 独立曲面屏（标致）
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驾驶辅助类技术
自适应前照灯-AFS
汽车给中国带来的三大问题
汽车在给社会、经济、生活带来巨大促进作用的同 时，也带来了许多问题
拥堵 重庆高峰平均车速24.89km 污染 北京汽车尾气为本地最大污染源 事故 中国每年伤百万人，损失百亿
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交通事故数据
我国交通事故数据
危机提醒类技术
盲区检测系统-BSD/BLIS
驾驶员不通过转头/转身动作观察到 侧后方一定范围（右侧盲点） 通过短波雷达实施探测盲区车辆 车辆变道辅助 声光和图像报警 BSD与LDW部分功能结合：变道辅 助系统LCA
凌度
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CONTENTS
交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
目录
2 3
4
5
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ADAS技术分类
根据感知、认知和操作三个环节，结合车辆所处状 态，将ADAS涉及的技术分为四类：
• 爆胎是高速重大事故主因 • 油耗增加、轮胎损伤、寿命缩短 • 间接式TPMS
– ABS的轮速传感器比较轮速 – 速度过高、同侧缺气无法检测，无直接显示，误报
• 直接式TPMS
– 直接安装的胎压传感器
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驾驶辅助类技术
抬头显示技术-HUD
合理的交通规划、 初步的规划、 完备的路网建设、 路网建设仍 齐全使用的交通 在深入、交 设施、尖端的智 通设施不断 能交通 变动升级 法规详细、具体， 法规不断细 有很强的操作性 化中 和约束力，处罚 处罚力度弱 力度重
中国是一只脚踏进 汽车社会的国家
交通法规
汽车文化
成熟
未形成
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对象追踪 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
环境感知
3、识别算法
车道线识别 车辆识别
区域规划：车道线信息 ，自车运动估计 车辆假设：车辆阴影、 边缘、建立区域特征集 车辆验证：自学习，分 类验证
车辆追踪
特征提取：统计已识别 车辆特征，提取代表特 征集
LDW成为目前的研究热点
驾驶员的反应时间如果能提0.5s，就可以避免至 少60%的追尾撞车事故，50%的交叉相撞事故及 30%的迎面相撞事故 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
危机提醒类技术
前碰预警系统-FCW
• 前方移动车辆的碰撞预警 • 驾驶员注意力不集中/响应时间/机构执行 时间/制动力不足 • 传感器：摄像头、雷达
被动安全
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广义的主动安全
先进驾驶辅助系统（ADAS）：是利用安装于车上的各种的传感器， 收集车内外相关数据（感知）， 进行静、动态物体的辨识、侦测与追 踪， 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险（认知）， 以引起注意和采取恰当措施（操作）的主动安全技术 ADAS从驾驶的各个环节考虑为驾驶员提供帮助，达到安全驾驶，避 免事故的目的，必然要求汽车更加智能化
基于同一个假设：驾驶员是理想的，驾驶员的操作永远是正 确的，系统作用的目的是让车辆响应更好的跟随驾驶员的操 作
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广义的主动安全
• 事故原因分析：90%的碰撞是由于驾驶员的错误导致，包 括干扰、注意力不集中、操作不当等多种因素，驾驶员是 不完美的 • 从人、车、环境的多角度分析，考虑驾驶行为主体的感知 、认知和操作等行为要素，给予主动安全更为广泛的概念
正常行驶状态 状态监测 疲劳监测 酒精检测 胎压监测 驾驶辅助 自适应大灯 全景辅助 夜视技术 危机出现（110 s） 危机提醒 前碰预警 车道偏离预警 盲区监测 危机应对 （0.1-1 s） 危机干预 自动紧急刹车 ESP 碰撞发生 损伤防护 安全车身 约束系统
狭义的主动安全 广义的主动安全（ADAS）
目录
2 3
4
5
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汽车安全概念
1997年，瑞典最早提出“零伤亡”的道路交通安全概念
被动安全（Injury Mitigation）-通过车身结构设计和各种防护措施 ，降低碰撞过程中人体损伤的严重程度
主动安全（Accident Avoidance）- 通过各种检测技术和辅助操控 ，在事故发生前采取应对措施，避免事故的发生，或降低碰撞的严重 程度
汽车保有量的疯狂增长，给道路交通带来了巨大的压力 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
汽车社会的定义
• 汽车社会特征
– 城市中心区空洞化
奥运会 次年现象
– 生活方式改变
– 新型消费方式 汽车的议题成为社会 日本 韩国 整体性对话的议题
中国 1965 1989 2009 东京奥运会 汉城奥运会 北京奥运会
危机干预类技术
自动紧急刹车-AEB
如果驾驶员对FCW的警示没有作出相应，前方潜在危险状况不断升级，AEB将在必 要时启动自动实施完全制动，尽可能避免发生冲撞。 如果追尾无法避免，则至少可以 最大程度地减小冲碰撞严重性，降低碰撞双方乘员的受伤风险。 ENCAP在调查中发现，低速AEB系统工作在车速不超过20km/h的情况下，能避免 80%的低速碰撞事故的发生，尤其在一些恶劣的天气。 AEB City AEB Interurban AEB Pedestrian
– 存在数据控制
– 交通设施、道路环境、交 规执行、安全意识在改善
– 汽车被动安全设计成熟和 装置使用率提升 – 下一步：主动安全是否能 给我们带来更大的惊喜？
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CONTENTS
交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
能够自动改变两种以上的光型以适应 车辆行驶条件变化的前照灯系统
– 远近光切换 – 弯道转向
实现技术
– 雨滴/光线传感器、车速、转向盘角度传感 器 – 处理器、执行电机 – 辅助功能：自动雨刷 – 升级： 主动转向头灯 IHBC
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驾驶辅助类技术
状态监测
疲劳监测 酒精检测 胎压监测
危机提醒 危机干预
驾驶辅助Hale Waihona Puke Baidu
自适应大灯 电子助力转向 抬头显示 全景辅助 夜视技术
危机提醒
前碰预警 车道偏离预警 盲区监测
危机干预
自动紧急刹车 ESP
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状态监测类技术
胎压监测系统-TPMS
2009年是中国汽车社会元年
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中美汽车社会对比
• 汽车社会的要素
– 汽车普及率
– 完善的交通设施 – 完善的交通法规 – 成熟的汽车文化
美国
人口 公路里程 千人汽车 保有量 交通规划 和设施 3亿 640万 820辆
中国
13亿 450万 118辆
交通基础数据
从09年汽车产量突破千万开始，我国用五年时间走完了发达 国家十几年走的道路，中国已经成为“车轮上的国家”
总量 汽车产销量 车辆保有量 驾驶员 公路总里程 2014年 2300万辆 2.6亿辆 2.79亿人 446.39万公里 年增长率 11.46%
11.48%
18.41% 8.72% 2.73%
环境感知（信息过多或不足） 危险认知（知识和经验限制） 操作（生理限制、操作复杂）
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ADAS系统关键技术
ADAS系统：环境感知+危险算法和控制策略+人机界面和执行 机构
眼睛 耳朵
信传 息感 终系 端统 中 央 决 策 执 行 器
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环境感知
2、信息融合 中央控制器+图形处理器 传感器数据融合 雷达和视频信号的数据融合 -静止和运动目标识别 图像处理 -车辆检测 -车道线检测 雷达信号处理 -路径预测和目标筛选 车辆信息 -车速、档位、油门、车距
环境识别
雷达 摄像头 V2X 精确导航
……
大脑
控制器1 控制器2
……
手脚
刹车和油门
电子稳定系统
电动助力转向
自动变速器
……
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环境感知
1、多源信息采集
先进传感技术：摄像（单目、双目）、雷达（激光、厘米波、毫米波、超声波）、雷达 -摄像、夜视（远红外、近红外）
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狭义的主动安全
• 狭义的主动安全：避免事故发生，降低事故严重程度 • 狭义的主动安全研究方法：典型案例的特征、成因和对策分 析，直接催生了稳定性控制技术
特征 成因 对策 制动跑偏事故 动力学分析 ABS技术 侧滑和侧翻事故 动力学分析 ESP技术
行人识别
人体特征识别 运动特征识别
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危险算法和控制策略
1、危险算法
危险估计（Threat Assessment）指分析当前驾驶环境，估计本车及周 围环境的未来变化，判断是否存在危险及危险的程度。危险估计算法是 智能汽车安全系，确定性方法和概率算方法 确定性算法只对特定工况和事故形态有效，应用较多
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交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
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驾驶员信息处理模型
驾驶员驾驶车辆本质上是驾
驶员的信息处理过程，一般 将这个过程分为：感知阶段 、认知阶段和操作阶段
– 低速城市工况：视觉识别技术（车辆、行人） – 高速工况：雷达
• • • • • •
驾驶员响应：0.4-1s 制动系统响应时间：0.015s-0.03s 根据自车/前车速度、车距的计算模型 半径大于125m的车道 前车静止/前车制动/前车慢速 标准：ISO15623、NHTSA 26552
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主动安全系统技术
许伟，中国汽研 2016年3月
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主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
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危机提醒类技术
车道偏离预警系统-LDW
高速公路常见问题-驾驶员注意力不集中、疲劳 2002年美国致命的交通事故中44%是跟车道偏 离有关 基于视觉识别的技术：环境感知、偏离决策以 及预警发布
环境感知：单目/双目摄像头、识别算法 偏离决策：视觉识别信号、车辆状态信号、车道 偏离评价算法 预警发布：警告音、HUD、方向盘振动
概率方法将当前交通场景的变化可能性视作概率分布函数，基于当前 场景计算本车及其他交通参与者在未来的可能性，计算负荷大，应用 少
夜视系统-NV
• • • • • • • 夜间行车，光照不亮或光线条件复杂 红外成像技术 前端红外发射单元、红外成像单元和图像显 示单元组成 结合车辆、行人识别算法 主动式（优、贵）/被动式 图像/照度传感器，照明条件和车速自动判 断系统启停和聚焦范围 能够有效适应夜间、雾天和会车炫光的情况
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多信息源干扰导致驾驶员分心
– 手机、导航、中控屏
视线范围内为用户提供驾驶相关
信息，显示在透明显示屏上
– 车速、巡航、导航
曲面镜和风挡玻璃配合
标致508
实现技术
– 风挡玻璃成像（宝马） – 独立曲面屏（标致）
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驾驶辅助类技术
自适应前照灯-AFS
汽车给中国带来的三大问题
汽车在给社会、经济、生活带来巨大促进作用的同 时，也带来了许多问题
拥堵 重庆高峰平均车速24.89km 污染 北京汽车尾气为本地最大污染源 事故 中国每年伤百万人，损失百亿
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交通事故数据
我国交通事故数据
危机提醒类技术
盲区检测系统-BSD/BLIS
驾驶员不通过转头/转身动作观察到 侧后方一定范围（右侧盲点） 通过短波雷达实施探测盲区车辆 车辆变道辅助 声光和图像报警 BSD与LDW部分功能结合：变道辅 助系统LCA
凌度
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CONTENTS
交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
目录
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ADAS技术分类
根据感知、认知和操作三个环节，结合车辆所处状 态，将ADAS涉及的技术分为四类：
• 爆胎是高速重大事故主因 • 油耗增加、轮胎损伤、寿命缩短 • 间接式TPMS
– ABS的轮速传感器比较轮速 – 速度过高、同侧缺气无法检测，无直接显示，误报
• 直接式TPMS
– 直接安装的胎压传感器
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驾驶辅助类技术
抬头显示技术-HUD
合理的交通规划、 初步的规划、 完备的路网建设、 路网建设仍 齐全使用的交通 在深入、交 设施、尖端的智 通设施不断 能交通 变动升级 法规详细、具体， 法规不断细 有很强的操作性 化中 和约束力，处罚 处罚力度弱 力度重
中国是一只脚踏进 汽车社会的国家
交通法规
汽车文化
成熟
未形成
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对象追踪 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
环境感知
3、识别算法
车道线识别 车辆识别
区域规划：车道线信息 ，自车运动估计 车辆假设：车辆阴影、 边缘、建立区域特征集 车辆验证：自学习，分 类验证
车辆追踪
特征提取：统计已识别 车辆特征，提取代表特 征集
LDW成为目前的研究热点
驾驶员的反应时间如果能提0.5s，就可以避免至 少60%的追尾撞车事故，50%的交叉相撞事故及 30%的迎面相撞事故 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
危机提醒类技术
前碰预警系统-FCW
• 前方移动车辆的碰撞预警 • 驾驶员注意力不集中/响应时间/机构执行 时间/制动力不足 • 传感器：摄像头、雷达
被动安全
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广义的主动安全
先进驾驶辅助系统（ADAS）：是利用安装于车上的各种的传感器， 收集车内外相关数据（感知）， 进行静、动态物体的辨识、侦测与追 踪， 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险（认知）， 以引起注意和采取恰当措施（操作）的主动安全技术 ADAS从驾驶的各个环节考虑为驾驶员提供帮助，达到安全驾驶，避 免事故的目的，必然要求汽车更加智能化
基于同一个假设：驾驶员是理想的，驾驶员的操作永远是正 确的，系统作用的目的是让车辆响应更好的跟随驾驶员的操 作
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广义的主动安全
• 事故原因分析：90%的碰撞是由于驾驶员的错误导致，包 括干扰、注意力不集中、操作不当等多种因素，驾驶员是 不完美的 • 从人、车、环境的多角度分析，考虑驾驶行为主体的感知 、认知和操作等行为要素，给予主动安全更为广泛的概念
正常行驶状态 状态监测 疲劳监测 酒精检测 胎压监测 驾驶辅助 自适应大灯 全景辅助 夜视技术 危机出现（110 s） 危机提醒 前碰预警 车道偏离预警 盲区监测 危机应对 （0.1-1 s） 危机干预 自动紧急刹车 ESP 碰撞发生 损伤防护 安全车身 约束系统
狭义的主动安全 广义的主动安全（ADAS）
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汽车安全概念
1997年，瑞典最早提出“零伤亡”的道路交通安全概念
被动安全（Injury Mitigation）-通过车身结构设计和各种防护措施 ，降低碰撞过程中人体损伤的严重程度
主动安全（Accident Avoidance）- 通过各种检测技术和辅助操控 ，在事故发生前采取应对措施，避免事故的发生，或降低碰撞的严重 程度
汽车保有量的疯狂增长，给道路交通带来了巨大的压力 中国汽车工程研究院股份有限公司 www.caeri.com.cn
汽车社会的定义
• 汽车社会特征
– 城市中心区空洞化
奥运会 次年现象
– 生活方式改变
– 新型消费方式 汽车的议题成为社会 日本 韩国 整体性对话的议题
中国 1965 1989 2009 东京奥运会 汉城奥运会 北京奥运会
危机干预类技术
自动紧急刹车-AEB
如果驾驶员对FCW的警示没有作出相应，前方潜在危险状况不断升级，AEB将在必 要时启动自动实施完全制动，尽可能避免发生冲撞。 如果追尾无法避免，则至少可以 最大程度地减小冲碰撞严重性，降低碰撞双方乘员的受伤风险。 ENCAP在调查中发现，低速AEB系统工作在车速不超过20km/h的情况下，能避免 80%的低速碰撞事故的发生，尤其在一些恶劣的天气。 AEB City AEB Interurban AEB Pedestrian
– 存在数据控制
– 交通设施、道路环境、交 规执行、安全意识在改善
– 汽车被动安全设计成熟和 装置使用率提升 – 下一步：主动安全是否能 给我们带来更大的惊喜？
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交通安全问题
主动安全的定义 ADAS技术分类 ADAS技术解析 ADAS发展现状及趋势
能够自动改变两种以上的光型以适应 车辆行驶条件变化的前照灯系统
– 远近光切换 – 弯道转向
实现技术
– 雨滴/光线传感器、车速、转向盘角度传感 器 – 处理器、执行电机 – 辅助功能：自动雨刷 – 升级： 主动转向头灯 IHBC
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驾驶辅助类技术