司機、車輛和系統相互之間的影響是目前高級駕駛輔助系統（ADAS）面臨的挑戰。西門子Siemens VDO汽車公司通過應用pro.pilot駕駛導向系統來迎接這一挑戰。

　　司機在駕駛過程中會面臨非常復雜的交通狀況。首先，司機需要對汽車進行動力控制。其次，他們還要保持對汽車四周環境的關注。第三，司機還要規定從出發點到目的地的導航線路。除此之外，司機還可能會同時使用車載信息娛樂系統或者與乘客聊天。輔助駕駛系統能幫助司機監測和處理穩定性、控制和導航三個層面（如圖2 所示）的信息，這將能有效減少司機的工作負擔，并且進步了操控的方便性和駕駛的安全性。防抱死制動系統和汽車穩定控制系統已經能夠完成汽車穩定性層面上的任務。導航系統能夠滿足導航層面的需要，而且應用越來越廣泛。在汽車的直接環境中，司機需要引導車輛保持在車道內行駛。例如，司機需要監測其他車道的情況，又如行人、車輛和騎自行車的人，同時還要留意交通訊號和車道標志線，并做出相應的反應。

　　圖1 高級駕駛輔助系統能夠增加駕駛的舒適性和安全性

　　高級駕駛輔助系統

　　目前，司機還是主要依靠自己的感官刺激來進行判定。在過往的幾年中，由于汽車數目的增加，道路的交通情況變得越來越復雜，這使得司機需要具備傳感器、控制器和制動器那樣的能力。高級駕駛輔助系統利用多種傳感技術來感應四周的環境，并智能地匯集了全球以及內部數據，系統能夠有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性，實現了對司機駕駛控制的支持。這將能明顯減少交通事故的數目，這正是象美國高速公路安全協會（NHTSA）和歐盟這樣的美國和國際協會所希看看到的。

　　圖2 數據支持和信息輔助系統

　　pro.pilot網絡

　　為了從高級駕駛輔助系統中獲得最大的利益，并且實現“零事故”的目標，西門子VDO汽車公司開發的pro.pilot是以司機為中心的。除了增加安全性和舒適性以外，pro.pilot還能為司機提供更多的方向選擇和目前整體的交通狀況，使司機選擇更經濟的駕駛方案。這樣，pro.pilot能夠在緊急情況下幫助司機，但確又不會減少駕駛樂趣。但是司機仍然要對汽車負所有的責任。環境感應和傳感器技術的性能只是高級輔助駕駛系統成功的一方面。除了象傳感器和制動器這樣的電子機械部件，pro.pilot還包括車輛一體化、應用程序和驅動接口，如圖3所示。

　　圖3 pro.pilot的組成

　　車輛一體化包括機械和電子兩方面因素，比如像傳感器和制動器需要集成到汽車的結構和電子體系中往。由于傳感器一般被安裝在車輛表面四周，所以在設計和封裝上有很多限制。驅動反饋顯示屏的設計和安裝位置受到整個汽車內飾設計的影響。增加元件和控制器會影響汽車整體的電子體系，比如ECU的數目、內部的連接、總線的帶寬、延遲時間等。

　　應用程序包括運算法則和軟件，可以處理和分析傳感器獲得的數據，以獲得汽車四周環境的示意圖并對交通狀況進行分類。通過對目標物體的探測，司機可以及時地獲得通知或警示，終極對汽車的動力性進行干預。人機界面（HMI）可以包括視覺、聽覺或者觸覺反饋。司機與系統之間的交流會影響整個系統的性能，包括對司機和車輛的影響，因此決定了高級輔助駕駛系統能否減少事故的發生。

　　考慮到上述所有的因素，才有可能具體說明輔助駕駛系統的概念，并采用恰當的方案和元件來實現完美的高性能系統。

　　ADAS的傳感器

　　高級輔助駕駛系統基于不同的傳感器技術，如圖4所示。77GHz的雷達傳感器目前已經在高端奢華轎車上的主動式巡航控制系統（ACC）上應用多年了。該系統的傳感器可以丈量前方車輛的速度以及兩車之間的間隔，同時可以監測自身車輛的速度和間隔。目前已經在中級轎車和經濟型轎車市場上開始應用的機載激光雷達（Lidar）傳感器是遠程傳感器中比較經濟的選擇。相比于雷達，這種傳感器發射激光脈沖，并能檢測從其他物體反射回來的光線。與其他物體之間的間隔可以通過信號延遲的時間來進行計算。

　　圖4 重要的傳感器

　　短程雷達傳感器的工作頻率是24GHz，用于監測車輛四周的物體。這種傳感器一般安裝在車輛的側面，其信息用于盲點檢測（BSD）和并線輔助（LCA）功能，比如在盲點中出現物體或者鄰近車道車輛進進盲點時，會向司機提出預警。下一步，其信息能夠與導航系統相結合，更好地實現車輛引導。安裝在車輛前方或后方的24GHz雷達傳感器可以用于預防碰撞發生。

　　視頻傳感器能夠監測圖像信息，比如側面物體的大小和外形。視頻傳感器能夠監測其他的道路使用者、交通訊號和路標等情況。傳感器發出的信息能夠實現車道偏離警告和交通訊號識別功能。

　　其他基礎設施如交通訊號、轉彎或山坡等信息可以通過輿圖來獲得。超聲波傳感器用于低速情況，比如停車，同時不需要高探測范圍。而且內部數據可以收集起來提供給其他車輛。通過車對車通訊進行數據傳遞，來監測車流密度。

　　另外，通過不同傳感器獲得的數據可以相互融合，用于增加系統功能或增強現有的功能。比如，雷達、攝像機和機載激光雷達與導航數據的融合對改善車輛性能十分重要。通過將從攝像機和輿圖的信息進行結合，就能進步交通訊號識別系統的識別率。探測到的交通訊號再與eHorizon的數據進行對比，eHorizon能夠通過提供基于導航數據的道路基礎設施具體信息來支持ADAS的功能。計算置信水平就能決定向司機顯示哪種交通訊號。融合這些傳感器還能獲得一種新的功能，即Sensitive Guidance，這是融合了雷達或攝像機系統的導航系統。導航系統的輸出與交通情況、雷達或攝像機傳感器相適應，比如監測盲點中或其他車道中的車輛。

　　圖5 主動和被動安全：未來的發展趨勢

　　無論是正常駕駛或在危險環境中駕駛，目前市場上多數駕駛輔助系統都是通過提供附加信息來幫助司機的，如圖5所示。在上述兩種情況中，系統都能夠幫助減少碰撞事故的發生。高級駕駛輔助系統未來有兩種發展趨勢：

　　趨勢1：從預警系統到干預系統都發生了一些變化。ADAS目前主要職責是在危急情況下提醒司機，比如盲點檢測系統。系統未來將會向干預系統發展，即在限定的情況下對汽車進行控制。比如攝像系統將會從車道偏離預警系統向車道控制系統發展。

　　趨勢2：將主動安全與被動安全系統結合起來。目前，碰撞中的被動安全系統與主動安全ADAS是相互獨立的，比如安全氣囊和預縮式安全帶。它們之間沒有相互的聯系，比如在機載激光雷達、雷達或視頻傳感器監測到不可避免的碰撞時就讓安全氣囊做好預備。目前機載激光雷達傳感器用于主動式巡航控制系統，能夠在正常駕駛狀態下為司機提供支持。未來，這些傳感器將會與短程雷達（24GHz）和攝像機相結合，以便為安全氣囊和預縮式安全帶提供相應的預備信息。

　　完整的預防碰撞系統

　　這些發展趨勢將會使預防碰撞系統更加完整，系統通過利用多種傳感器技術監控車輛四周的環境，能夠預先檢測到不可避免的碰撞事故。在預防碰撞情況下，系統會干預車輛的動態性能（如制動）并預先觸發被動安全系統。這種發展趨勢意味著，車輛中的制動器、控制器和傳感器的一體化。開發和實現這種ADAS系統還需要考慮到下列因素：協同、融合、結構和系統。

　　假如一個傳感器只能實現一個功能，那就難以獲得本錢更為優化的解決方案。比如攝像性能夠提供復合功能的數據，如監測路標、交通訊號和其他道路的使用者等。協同功能答應系統通過增加部分軟件來方便地實現功能的增加。假如復合傳感器應用到一輛汽車上，這些傳感器提供的數據就能夠進行相互融合。這將使針對目標的信息更加豐富，使得探測的結果更加可信。在預防碰撞系統中，這種探測可靠性的增加使得系統干預和預警更加輕易和有效。在車輛中使用復合傳感器對車輛的結構產生了重大的影響，比如增加了電子控制單元ECU性能。因此，車輛應被視為一個完整的系統，是相互影響的各種元件的集合。

　　為了實現這些發展趨勢，西門子VDO汽車公司參與了很多國際和國內的合作項目。目的是通過組合完整系統的方法來保證交通安全。安全系統將支持司機在各種交通情況中駕駛，從正常駕駛到潛伏的不可避免的碰撞。安全系統包括交通情況分類、風險評估和行動觀念。

　　總結

　　在過往的幾年中，高級輔助駕駛系統的市場已經開始蓬勃發展。目前，以舒適性為導向的系統（如ACC）主要應用在中級或豪華轎車上。未來，這些系統將會被涵蓋到安全系統當中，并且在經濟型轎車中得以應用。

　　但是，高級輔助駕駛系統的發展不應該僅僅被視為一個技術題目，其中包括很多與司機之間的影響，以及和車輛結構之間的影響關系。這就使得系統需求的方法是非常復雜和重要的。西門子VDO汽車公司通過pro.pilot網絡將自己視為一個系統集成者，更有效地來迎接挑戰。