项目12前向碰撞预警系统

前向碰撞预警系统报警策略分析Zheng Wangxiao;Liu Jianping;Zheng Yang;Zhou Xiangxiang【摘要】依据前向碰撞预警系统工作原理,对感知传感器的性能对比分析,分析FCW系统报警逻辑和报警形式,驾驶风格特性,以及报警时机和最低车速;同时,从视觉、听觉、触觉三种报警方式结合驾驶员主观感受分析.得出前向碰撞预警系统感知传感器的选型建议,得出报警逻辑方面应根据不同的交通环境和车速设定对应的报警形式;为适应不同驾驶风格需求设定3种级别的报警时机选项,并根据人类对报警的响应和可接受度,为不同的报警形式提供差异化的报警方式.为FCW系统的设计提供客观有效的参考,在确保FCW系统性能的同时,提升驾驶员对于FCW系统的可接受度.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】4页(P139-142)【关键词】前向碰撞预警系统;TTC;报警策略;HMI【作者】Zheng Wangxiao;Liu Jianping;Zheng Yang;Zhou Xiangxiang【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】U467.2引言随着汽车的普及，有汽车带来的交通事故日渐增多，人们对汽车安全性的要求不断提高；同时对汽车安全方面的研究由被动安全发展到主动安全，其中汽车前向碰撞预警（Forward Collision Warring，FCW）系统得到较快的发展，前向碰撞预警系统可以在追尾工况发生前的合适时机给驾驶员发送报警信号，提醒驾驶员提前采取措施，通过转向或制动等方式来避免交通事故的发生。

美国弗吉亚州技术局和NHTSA联合发布的研究表明，95%的交通事故是由人的操作不当引起，如果驾驶员在发生事故前3秒注意力集中并作出正确操作，就可避免80%的交通事故的发生[1]。

由此可见，有效合理的给予驾驶员碰撞警告，将明显降低碰撞事故的发生几率。

1 FCW系统工作原理分析汽车前向碰撞预警系统由环境感知传感器、决策控制器和执行器三部分组成。

] 2020年国家级大学生创业训练计划立项项目“车辆防碰撞系统设计”成果，项目编号：202010595287。

科学与信息化2021年1月下
检测可视化图示
主要技术内容
背景差分法被广泛应用于运动目标的检测算法，主要利用视频图像中的当前帧图像和背景模型进行比较的方法，因此该
汽车防撞系统的发展趋势将从被动防撞减少伤害逐步向主动避撞减少事故方向发展。

被动防撞主要依靠车体结构的耐撞性及座位安全带等约束系统来降低事故发生后乘客所受到的伤。

双预警系统在商用车上的应用摘要：相较于乘用车，商用车由于体型庞大、盲区多、载物量大，因此有着更为迫切的安全性能提升需求。

本文便是介绍了一种在商用汽车上应用的双预警系统，即车道偏离预警--LDW、前向碰撞预警--FCW。

双预警系统能够极大的提升商用车的安全性，尤其是对于长途驾驶车辆，能够在车辆跑偏及靠近前方车辆时进行报警提示，提醒驾乘人员及时做好应对措施，避免不必要的安全事故发生。

关键字：商用车；预警；跑偏；提示引言安全，是商用车领域绕不开的话题，商用车作为生产工具，承担着艰巨的运输任务以及更高的行车风险。

近年来，随着双预警系统技术的不断成熟，双预警系统在商用车上的应用越来越广泛[2]。

推广使用安全辅助驾驶系统[1]，能够为商用车带来安全方面的助力。

1 双预警系统简介双预警系统，指车道偏离预警与前向碰撞预警。

车道偏离预警依靠摄像头捕捉信息，前向碰撞预警通过雷达捕捉信息，最后通过控制器计算，来通讯整车是否需要报警提醒。

1.1 车道偏离预警系统车道偏离预警系统，是指当车辆无意识的偏离本车道时，给驾驶室员提供视觉与听觉报警[3]，直至驾驶员纠正行驶方向，可避免驾驶员疲劳驾驶或注意力不集中。

1.2 前向碰撞预警系统前向碰撞预警系统，是指车辆在跟车行驶的时候，与前车相对距离持续过小时，通过仪表或其他报警设备向驾乘人员提供报警信号[4]，直至两者间的相对距离在可控范围内。

2 双预警系统的装配双预警系统的摄像头模块与雷达模块的安装位置直接影响着功能是否可以实现，灵敏度是否足够等情况[6]。

车道偏离前视模块的安装位置和精度直接影响了前视模块获取的图像精度。

商用车的前视模块装在仪表台上方，前挡风玻璃中间。

前向碰撞雷达一般装配于车辆前方保险杠中间位置。

两者装配要稳固、牢靠，无任何晃动。

3 双预警系统标定为了保证双预警系统与装配车辆的各个参数值相匹配，确保双预警系统工作的准确性与精度，因此整车下线后需要借助标定工装对二者进行参数校核与标定。

实训工单一答案二、信息收集1）略2）略3）略4）车辆外观检查情况：剐蹭痕迹 无□有5）车辆进店维修内容：车载网络系统6）略7）本车维修是： 单人进行 双人进行□需要技术支持协助完成。

8）本车车载网络系统原理图完整情况： 完整□不完整9）本次维修所用仪器设备准备情况： 齐全□不齐全10）略11）略12）本次维修后车辆清洗情况： 需要清洗□不需清洗三、制订计划略四、计划实施略五、质量检查略六、评价反馈略七、思考与练习1）车载传感器、控制器、执行器、通信与网络技术、环境感知、智能决策、协同控制2）环境感知系统、感知道路环境、自动规划3）车内网、车际网和车载移动互联4)5）6）ABCD7）ABCD8）、微机械陀螺仪、超声波传感器、激光雷达、毫米波雷达9）ABCD10）提前感知车辆及其周围情况，发现危险及时预警，保障车辆安全行驶实训工单二答案二、信息收集1）略2）略3）略4）车辆外观检查情况：剐蹭痕迹 无□有5）车辆进店维修内容：中控屏系统6）略7）本车维修是： 单人进行 双人进行□需要技术支持协助完成。

8）本车车载网络系统原理图完整情况： 完整□不完整9）本次维修所用仪器设备准备情况： 齐全□不齐全10）略11）略12）本次维修后车辆清洗情况： 需要清洗□不需清洗三、制订计划略四、计划实施略五、质量检查略六、评价反馈略七、思考与练习1）盲区监测、车道保持2）国家战略3）环境感知、规划决策、控制执行、信息交互4)传感系统、决策系统、执行系统5）CA级、HA/FA级6）ABCD7）ABCD8）自动紧急制动系统、自适应巡航系统、底盘控制系统、车载信息系统实训工单三答案二、信息收集1）略2）略3）略4）车辆外观检查情况：剐蹭痕迹 无□有5）车辆进店维修内容：环境感知系统6）略7）本车维修是： 单人进行 双人进行□需要技术支持协助完成。

8）本车车载网络系统原理图完整情况： 完整□不完整9）本次维修所用仪器设备准备情况： 齐全□不齐全10）略11）略12）本次维修后车辆清洗情况： 需要清洗□不需清洗三、制订计划略四、计划实施略五、质量检查略六、评价反馈略七、思考与练习1）车载激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、视觉传感器2）信息采集单元、信息处理单元和信息传输单元3）ABCD4)5）ABD6）ABC7）光频波段、电磁波、位置、运动状态、探测、跟踪、识别8）ABCD9)1～10、30～300G10）ABC11）12）20Hz~20kHz、精准测距、时间差13）ABCD14)光源、镜头、图像传感器、模数转换器15)ABCD实训工单四答案二、信息收集1）略2）略3）略4）车辆外观检查情况：剐蹭痕迹 无 有5）车辆进店维修内容：中控屏系统6）略7）本车维修是： 单人进行 双人进行□需要技术支持协助完成。

第1章智能网联汽车基础知识练习参考答案一、名词解释1．智能汽车答：智能汽车是在一般汽车上增加雷达和摄像头等先进传感器、控制器、执行器等装置，通过车载环境感知系统和信息终端实现与车、路、人等的信息交换，使车辆具备智能环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。

2．网联汽车答：网联汽车是指基于通信互联建立车与车之间的连接，车与网络中心和智能交通系统等服务中心的连接，甚至是车与住宅、办公室以及一些公共基础设施的连接，也就是可以实现车内网络与车外网络之间的信息交互，全面解决人—车—外部环境之间的信息交流问题。

3．智能网联汽车答：智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（车、路、行人、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现车辆“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新一代汽车。

4．自动驾驶汽车答：自动驾驶汽车是指汽车至少在某些具有关键安全性的控制功能方面（如转向、油门或制动）无须驾驶员直接操作即可自动完成控制动作的车辆。

自动驾驶汽车一般使用车载传感器、GPS和其他通信设备获得信息，针对安全状况进行决策规划，在某种程度上恰当地实施控制。

5．无人驾驶汽车无人驾驶汽车是通过车载环境感知系统感知道路环境，自动规划和识别行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。

它是利用环境感知系统来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路状况、车辆位置和障碍物信息等，控制车辆的行驶方向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

二、填空题1．智能网联汽车发展的终极目标是无人驾驶汽车。

2．自动驾驶汽车至少包括自适应巡航控制系统、车道保持辅助系统、自动制动辅助系统、自动泊车辅助系统，比较高级的车型还应该配备交通拥堵辅助系统。

3．我国把智能网联汽车智能化划分为5个等级，1级为驾驶辅助（DA），2级为部分自动驾驶（PA），3级为有条件自动驾驶（CA），4级为高度自动驾驶（HA），5级为完全自动驾驶（FA）。

⼲货｜⾃动驾驶14种功能解析⽬前有两个机构在对「⽆⼈驾驶技术」分级。

第⼀个是根据美国机动⼯程师协会（SAE）的定义，「⽆⼈驾驶技术」共分为 0-5 级。

下⾯的⼀张图，我们可以看出 SAE 对各个级别⾃动驾驶技术的定义。

SAE 的分类标准是按照司机从完全掌控驾驶到汽车完全⾃动驾驶，从⽆⾃动化到完全⾃动化展开的。

另⼀个是 NHTSa 的分级，「⽆⼈驾驶技术」共有 0-4 级。

借⽤上汽的⼀张图，我们可以使⽤两个维度来思考⽬前市场上所有的技术：⼀个是 TFC (见图左侧纵轴)，即 Time For Collision，也就是汽车距离 (假设会) 发⽣碰撞需要的时间，和在发⽣碰撞前这⼀段时间的安全措施；另⼀个就是碰撞之后的安全措施，最简单的例⼦是安全带。

现在业界的研究⽅向是「主动安全」，也就是在 TFC 这个阶段。

根据 NHTSa 的定义，0-4 级分级是这样区别的：如果是驾驶员控制，那么为零级；如果⼀辆车在⾏驶中只有纵向或侧向某⼀⽅⾯控制，为⾃动⼀级。

如果同时具有纵向和侧向的⾃动控制，为⾃动⼆级。

在此基础上，如果汽车对所有环境的感知，是由汽车视觉来完成，则是三级。

在前三级的基础上，如果整个驾驶能够形成⼀个「闭环」，完全⾃动驾驶，则是四级。

⽆⼈驾驶技术的 14 个功能为了实现「⽆⼈驾驶」的理想，各⼤整车⼚和供应商⽬前正在开发「⾼级驾驶员辅助系统」（ADAS），随着 ADAS 慢慢被完善，车辆也在⼀步⼀步从 NHTSa 的 0 级过度到第 4 级，实现完全⾃动化。

.ADAS ⽬前已开发出 14 个功能：1、⾃适应巡航控制系统 Adaptive Cruise Control（ACC）⾃适应巡航控制系统是⼀种智能化的⾃动控制系统，它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展⽽来的。

在车辆⾏驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前⽅道路，同时轮速传感器采集车速信号。

当与前车之间的距离过⼩时，ACC 控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前⽅车辆始终保持安全距离。

汽车防撞预警系统设计一、系统概述汽车防撞预警系统主要由传感器、控制器、报警装置和执行机构四部分组成。

传感器负责实时监测车辆周围的环境信息，控制器对收集到的信息进行处理和分析，判断是否存在碰撞风险，如有风险，立即启动报警装置并控制执行机构进行干预。

二、传感器选型与布局1. 传感器选型为实现全天候、全方位的监测，本系统选用毫米波雷达、摄像头和超声波传感器三种传感器。

毫米波雷达具有穿透力强、抗干扰能力强等优点，适用于雨雾等恶劣天气；摄像头可识别道路标志、行人和车辆等目标；超声波传感器则用于检测车辆周围的近距离障碍物。

2. 传感器布局根据车辆结构和行驶需求，本系统将传感器均匀分布在车辆的前后左右四个方向，确保无死角监测。

具体布局如下：（1）前方：安装两个毫米波雷达，分别位于车辆前保险杠两侧，覆盖前方120°的监测范围。

（2）后方：安装一个毫米波雷达，位于车辆后保险杠中央，覆盖后方60°的监测范围。

（3）左右两侧：各安装一个摄像头，分别位于车辆左右两侧，覆盖左右两侧60°的监测范围。

（4）四周：安装四个超声波传感器，分别位于车辆前后保险杠和左右两侧，用于检测近距离障碍物。

三、控制器设计1. 算法设计（1）数据预处理：对传感器采集到的数据进行去噪、滤波等处理，提高数据质量。

（2）目标检测与识别：通过摄像头识别道路标志、行人和车辆等目标，结合毫米波雷达和超声波传感器数据，确定目标的位置、速度等信息。

（3）碰撞风险评估：根据目标的位置、速度等信息，计算与本车的相对距离和相对速度，预测未来一段时间内可能发生的碰撞情况。

（4）预警决策：根据碰撞风险评估结果，判断是否触发预警。

2. 硬件设计控制器硬件部分主要包括处理器、存储器、通信接口等。

处理器选用高性能、低功耗的嵌入式芯片，满足系统实时性和稳定性的需求；存储器用于存储算法模型和运行数据；通信接口负责与传感器、报警装置和执行机构进行数据交互。