吳方義， 劉衛(wèi)東， 王愛春， 黃少堂

（江鈴汽車股份有限公司， 江西 南昌 330001）

隨著汽車保有量的不斷提高和公路運輸行業(yè)的發(fā)展，交通事故發(fā)生的頻率次數(shù)也不斷上升。針對當前的形勢，我國相繼發(fā)布了相關法規(guī)，對商用車智能駕駛輔助系統(tǒng)的配備做出了強制規(guī)定，以在政策層面推動主動安全系統(tǒng)在商用車領域的量產(chǎn)落地。乘用車方面，伴隨汽車四化的發(fā)展，汽車智能化也得到了空前發(fā)展，駕駛輔助功能的配置率逐漸增高。而目前多數(shù)的ADAS傳感器的算法都是基于乘用車進行訓練開發(fā)，針對不同的車型，傳感器的布置位置和方式大相徑庭，勢必影響傳感器的感知能力。本文將研究一款乘用車攝像頭在輕型商用車上的功能性能差異。

1 駕駛輔助系統(tǒng)組成

1.1 駕駛輔助系統(tǒng)原理

汽車駕駛輔助系統(tǒng)的構(gòu)成和系統(tǒng)原理如圖1所示，主要由感知、決策、控制模塊組成。目前，感知模塊主要由毫米波雷達、攝像頭、360°環(huán)視系統(tǒng)、超聲波雷達，能實現(xiàn)自動泊車 （APA）、自適應巡航 （ACC）、緊急制動 （AEB）、盲區(qū)監(jiān)測 （BSD）、車道保持輔助 （LKA）、交通擁堵輔助 （TJA）等功能，而更高級別的自動駕駛還有激光雷達。車載傳感器感知前方道路上障礙物、車道線、交通標志、行人等信息。前向ADAS功能主要是使用攝像頭和毫米波雷達獲取前方目標相對距離、相對速度，通過決策與控制實現(xiàn)自適應巡航、緊急制動、交通擁堵輔助功能。攝像頭還可識別前方道路車道線，計算車輛與車道線的相對位置和車道線的曲率半徑，結(jié)合車輛的底盤轉(zhuǎn)向特性，實現(xiàn)LKA功能。可以看出單攝像頭可以實現(xiàn)L2級智能駕駛的所有功能，是性價比最高的傳感器，如表1是不同傳感器的性能對比。

圖1 智能駕駛系統(tǒng)組成

表1 智能駕駛感知傳感器性能對比

1.2 攝像頭目標識別原理與布置問題

攝像頭和攝像頭后處理芯片端原理如圖2所示。攝像頭的光感原件識別外界圖像信息并轉(zhuǎn)化為電信號，根據(jù)編碼協(xié)議編碼圖像信號，通過低電壓差分信號 （LVDS）傳輸方式將圖像傳輸至圖像處理芯片 （ECU），經(jīng)過圖像信號品質(zhì)處理后，再傳遞至圖像處理單元 （GPU），利用深度學習或機器學習算法識別圖像中不同層次目標 （道路、行人、車輛、障礙物）。目標識別效果依賴于深度學習的樣本的類型和數(shù)量，因此深度學習目標識別的樣本需要不斷迭代和更新，不同的學習樣本會產(chǎn)生不同的視覺效果，這也是攝像頭高度會影響ADAS功能性能的根本原因。

圖2 智能駕駛攝像頭目標識別原理

如圖3和圖4所示，不同攝像頭安裝高度下，其成像差異較大，這就好比人的眼睛，在不同高度和視角對同一物體的認知是不一樣的。所以不同的攝像頭高度，對目標識別是有較大影響的，需要測試其性能是否能滿足相關要求。如果不能滿足就需要對特定的高度做針對性的圖像識別算法調(diào)整，以提高目標識別的準確率。特別是對于“商乘并舉”的車企來說，車型差異較大，一款攝像頭需要適配多種車型，需要對不同高度下的攝像頭性能進行驗證，才能確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。下面將以某款輕型商用車攝像頭安裝高度的驗證，來研究一款攝像頭適配不同車型安裝高度的差異性。

圖3 攝像頭安裝高度1.5m時車輛/車道線成像

圖4 攝像頭安裝高度2.1m時車輛/車道線成像

2 測試方法

2.1 測試目的

測試攝像頭安裝高度分別在1.50m、2.1m和2.4m下的FCW、LDW功能的性能對比。

2.2 測試步驟

1）參考國標GB/T 26773，分別測試偏移車速為0.3m/s、0.5m/s時的LDW報警時刻車輛前輪相對于車道線位置。單次報警測試，最早報警線應小于0.75m （車道線內(nèi)側(cè)）；最晚報警線為車道線外沿之外0.3m （乘用車）或1m （商用車）。

2）分別測試縱向車速30km/h、40km/h、70km/h、80km/h時的FCW功能中攝像頭的識別偏差；TTC報警閾值，參考國標GB∕T 33577，TTC不大于4s即可，但本次測試使用了如表2推薦的報警經(jīng)驗值。

表2 智能駕駛感知傳感器性能對比

3 實車測試

驗證測試以某款輕型商用車 （配備前碰撞預警功能和車道偏離預警功能）為例，進行攝像頭安裝高度對報警性能影響的研究。

3.1 測試設備搭建

如圖5所示，測試設備以ViCANdo為核心，進行視頻、數(shù)據(jù)、報警信息的同步采集以及結(jié)果輸出。FCW的測試為場地內(nèi)的測試，還會用到假車，圖6為假車與ViCANdoLDW測試界面示意圖。

圖5 測試系統(tǒng)原理框圖

圖6 測試設備與ViCANdo測試界面示意圖

3.2 實車測試結(jié)果

攝像頭高度分別為2.4m/2.1m/1.5m時，測試記錄LDW功能中攝像頭識別到的車道偏離報警位置。如圖7所示，圖中灰色區(qū)域代表實際車道線，寬度為0.15m；數(shù)據(jù)點位置為實際偏移報警時刻車輛位置；橫坐標表示距車道線邊緣實際距離；縱軸坐標無實際物理意義，只代表報警時刻先后。3種攝像頭高度分別選取20組偏移數(shù)據(jù)，各組偏移車速為0.3m/s。圖8是偏移車速為0.5m/s，測試記錄LDW功能中攝像頭識別到的車道偏離報警位置。從測試結(jié)果可知，不同高度攝像頭安裝位置的TLC告警時刻滿足上述LDW通過準則，但攝像頭高度越低，報警點更接近車道線，即報警準確率更高，更及時有效提醒駕駛員車偏離車道。然后偏移車速越大，攝像頭高度對識別偏差的影響越明顯。

圖7 偏移車速為0.3m/s時LDW報警點

圖8 偏移車速為0.5m/s時LDW報警點

攝像頭高度為1.2m和分別將攝像頭高度修改為2.4m/2.1m/1.5m時，測試記錄FCW功能觸發(fā)時的時刻。如圖9～圖12所示，分別為本車車速為30km/h、40km/h、70km/h和80km/h時，記錄的FCW功能觸發(fā)時刻，橫坐標表示碰撞時間TTC，縱軸坐標無實際物理意義，垂直于x軸的直線分別代表上述兩級報警TTC閾值，各種攝像頭高度分別選取10組數(shù)據(jù)。從測試結(jié)果可知，不同高度攝像頭安裝位置的TTC誤差約-8%～13%，各個工況下，不同高度，一級報警TTC誤差較大，對距離識別的誤差也越大，在車速高的情況下更加明顯，說明攝像頭高度的不同對遠距離的識別影響較大。

圖9 偏移車速為30km/h時FCW報警點

圖10 偏移車速為40km/h時FCW報警點

圖11 偏移車速為70km/h時FCW報警點

圖12 偏移車速為80km/h時FCW報警點

4 結(jié)論

本文介紹了ADAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理，以及感知模塊攝像頭圖像感知的優(yōu)缺點，著重介紹了攝像頭安裝高度對圖像識別的影響和對ADAS功能性能的影響。并通過在對某款輕型商用車的測試驗證，用測試結(jié)果說明攝像頭安裝高度對圖像識別和對ADAS功能性能的影響。