2014年底特律ITS世界大会:进一步进化的自动驾驶技术和辅助系统

摄像头、V2X系统、驾驶员状态监测系统、HMI等

2014/10/14

概 要

概 要

アイシングループの自動駐車システムのデモンストレーション
爱信集团自动驻车系统的演示

  2014年ITS世界大会(第21届)于9月7日至11日在美国密歇根州的底特律举办。与去年在东京举办的上届世界大会一样,展会中展出的产品和技术演示均以“自动驾驶”为主。本田和丰田公布了适用于高速路况的自动驾驶系统,其他公司在Belle Isle公园进行了自动驾驶演示。

  为驾驶员和自动驾驶车辆提供信息的摄像头和传感器等系统也成为本届ITS世界大会的焦点。通用、本田、丰田展出多款可向驾驶员发出警告的V2X(车与车、车与路通信)系统。松下展出多款可清晰显示车辆周边状况的摄像头。

  本篇报告为2014年ITS世界大会的第2篇,将对展出的产品及演示内容进行介绍。第1篇报告重点对主要整车厂及零部件配套厂首席技术官出席的论坛进行了介绍。

相关报告:
2014年底特律ITS世界大会:

CTO研讨会概况: 通用、福特、丰田、本田及零部件供应商共同探讨ITS的未来


2013年东京ITS世界大会

自动驾驶的现状与未来
丰田・本田・日产展出的自动驾驶技术
协调型安全驾驶辅助系统与数据探针的最新应用情况



提高驾驶员对路况掌控度的新技术

松下的摄像系统

  摄像头及传感器系统在本届ITS世界大会展出的技术中普及最广。由于自动驾驶技术必须依靠对车辆周边情况信息的收集,因此摄像头和传感器成为推进ITS不可或缺的要素。

  松下在本届世界大会上展出多款摄像头及图像系统。其侧景摄像头安装于车外后视镜内,可生成车辆旁侧盲区内的高清图像。侧景摄像头于2012年开始量产,目前已被10余款车型采用。

  松下展出的另一个系统为具有感应功能的全景摄像系统。该系统集成了若干摄像头、声纳传感器和ECU,可检测车辆周围的物体和行人。该系统的主要用途之一为驻车时为驾驶员提供车辆周边全面的视野。

 

サイドビューカメラ サラウンドビューカメラ
侧景摄像头 (松下) 全景摄像系统模型 (松下)

  松下的摄像系统中性能最高的是Pelican Imaging阵列式摄像系统。该系统使用数个摄像头从不同角度拍摄图像、以及采用成本低于传统摄像头的构造,成为其吸引眼球的两大特征。系统内安装的若干摄像头可产生立体感,从而提高距离、物体的检测性能。

  最后介绍松下展出的智能车镜。智能车镜与安装于后视镜及车辆尾部的后视摄像头共同作用,为车辆提供清晰的后方视野。在光线不足、天气恶劣、置于后排座椅的行李箱等物品阻挡后方视线时,仍能提供清晰的图像。

 

ペリカンイメージングアレイ インテリジェントミラー
Pelican Imaging阵列式摄像系统 (松下) 智能车镜 (松下)

 

爱信:透明车镜监测系统

  爱信集团展出与松下智能车镜相似的系统-透明车镜监测系统。爱信的该系统利用安装于后视镜的摄像头和安装于车辆尾部的后视摄像头进行拍摄,并将两个图像进行合成至1个。合并图像可虚拟显示立柱等车架,并可对车身的透明度进行调节,以便获得更加清晰的后方视野。由于该系统使用2个摄像头,因此驾驶员可更加正确的把握与后方物体之间的距离。

 

シースルーミラーモニター 車体の透明度を調整できる
透明车镜监测系统 (爱信) 可调整车身透明度

 

高田与大陆

  高田展出的一系列技术中最重要的是立体显示系统。该系统由2个摄像头构成,可用于车道偏离警示 、前方碰撞预警、自适应巡航控制、自动紧急制动等各类驾驶辅助系统。

  大陆展出用于自动驾驶辅助系统的多款传感器和摄像头。其中包括短程/远程雷达、多功能前方监视摄像头、用于减少盲区的使用185度水平视角摄像头的SurroundView camera等。上述系统均通过大陆的Data Fusion ECU控制。

 

丰田:成像激光雷达

イメージングレーザーレーダー
成像激光雷达 (丰田)

  作为自动驾驶所必须的多种传感器之一,丰田展出成像激光雷达(工作状态)。成像激光雷达可清晰显示纵深和高度。如右下角的演示图所示,离地面较近的物体(腿脚)用红色和橙色显示、离地面较远的物体(头等)用蓝色和绿色显示。

イメージングレーザーレーダー レーザーレーダーの画像
工作中的成像激光雷达 (丰田) 激光雷达的图像

 

V2X系统:丰田和本田

  V2X系统在2014年ITS世界大会上占有重要位置。整车厂和零部件配套厂展出的均为通过V2X系统提高安全性和便利性的可能性。数家公司通过演示和模拟,对V2X技术进行了介绍。

  丰田的模拟驾驶涉及在高速路使用的V2V技术和在市区使用的V2I技术。丰田演示了在车辆并道时与其他并道车辆将要发生碰撞时、前行车辆突然减速时、前方发生交通拥堵时,利用V2V技术向驾驶员发出预警的情形。这3种情况下,自驾车辆可与周边其他车辆进行通信,确认情况。V2I系统的模拟主要为车与信号灯间的通信,用于判断信号灯何时变化。该系统可帮助驾驶员提前准备,根据情况作出减速或维持速度的合理判断。

 

トヨタのV2Xシステム V2Vシステム
丰田的V2X系统 本田模拟使用到的V2V系统

 

  本田进行了V2V技术应用的模拟驾驶及若干V2X技术应用的演示。模拟与丰田相似,在盲区存在车辆时、前行车辆突然刹车时、将与前行车辆碰撞时发出预警。此外,还在高速行驶而前方需要转弯时及十字路口有车辆横穿时发出预警。本田的演示车搭载车与行人、车与自行车、车与摩托车之间的通信系统,利用智能手机或专用短程无线通信技术(DSRC) 车载器进行通信。这些系统可向驾驶员告知障碍物的存在,并根据车与障碍物之间的距离,判断采取什么样的警报。

 

伟世通的V2V技术

  伟世通演示了应用V2V技术的行驶。演示分为3种场景,最初2种为已停车或需要紧急停车的车辆向后方2台以后车辆发送信息。通常2台以后的车辆由于视线被中间的车辆挡住,对信息发送车辆的动态几乎没有反应时间。但使用V2V技术后,信息发送车辆的动态被告知,由此可根据充分的信息,判断制动还是变道。第3种场景为车辆在不时出现打滑的路面行驶时,将危险路况提前告知2台以后车辆。这种情况下同样可以给2台以后的车辆驾驶员充分的应对时间。

 

通用V2X系统的演示

GMのV2Xシステムのデモンストレーション
通用V2X系统的演示

  通用的演示由3个V2P技术应用场景构成。   第1个场景为测试车辆在十字路口转弯时,有人乘滑板横穿。此时,测试车的系统发出声音,迅速提醒驾驶员有碰撞危险。   第2个场景为驾驶员乘坐的车辆和行人以不同路线向同一方向前进。此时,仅显示车辆附近有行人,不发出吸引驾驶员注意的警报音。   最后一个场景为车辆与行人在同一车道,并高速行驶。此时,随着车辆接近行人,系统会在中央显示屏发出预警、发出警报音、闪烁仪表群附近的警示灯,逐渐提高警报等级。

电装的界面系统

  车辆周边环境、状况信息的收集能力固然重要,但如何将这些信息以便捷的方式传递给驾驶员也同时重要。本届ITS世界大会中,多家企业均展出了向驾驶员传递信息的系统。

  电装展出装有仰头显示器和对话设备的双向对话驾驶舱。通过这2个装置,驾驶所需信息可直接显示在前挡风玻璃上,或通过语音传达,由此驾驶员无需将视线离开道路,便可获得信息。

デンソーのインタラクティブ・コミュニケーション・コックピット コックピットに使用されたシステムと技術
电装的双向对话驾驶舱 用于驾驶舱的系统和技术

  此外,电装还展出先进驾驶辅助系统 (ADAS) 定位器 (提供车辆位置信息・前方路况系统的装置) 的模型。ADAS定位器使用传感器及事先获得的地图数据,向驾驶员提供视野以外的相关信息。此外,还可以在部分路段内提供盲区信息。

 

ADASロケータのプロトタイプ ADASロケータが提供した情報のサンプル展示
ADAS定位器的模型 (电装) ADAS定位器提供的信息示例展示

 

丰田的HMI

Sample display of Toyota HMI
丰田的HMI示例展示

  丰田展出与车载器(用于车辆与基础设施间通信)、天线协同工作的人机界面 (HMI)。HMI基本上起到的是功能升华版仪表群的作用,两者均提供速度、燃油剩余量、档位等信息。但丰田的HMI还可根据V2X信息,提供减速、刹车时间等驾驶相关建议。此外,HMI与标准的仪表群相比,容积要小得多。

爱信集团的扩增实境 (AR) 车道导航系统

  爱信展出扩增实境 (AR)车道导航系统的模型。该系统首先利用摄像头获得道路图像,结合导航系统的信息,在显示屏的道路图像中插入箭头,告知驾驶员应该行驶的车道。该系统使用更加直观,可减少驾驶员视线偏离道路的时间。

 

AR車線案内のプロトタイプ AR表示画面の拡大画像
AR车道导航的模型 (爱信) AR显示图像的放大图

「子どもの安全を支える、人にやさしいモビリティ」
“确保儿童安全的人性化交通工具” (爱信的展示板)

  此外,爱信还实际演示了以“确保儿童安全的人性化交通工具”为主题的系统。该演示以车辆在行人众多的道路行驶为场景。当车辆靠近有若干儿童存在的地段时,车载显示器显示前景摄像头拍摄的图像,同时在孩子的影像上插入警报标识,并用红框圈住。

伟世通的驾驶舱设计

  伟世通展出多个乘用车驾驶舱设计。其中包括Fusion Cockpit和Oasis Cockpit概念。Fusion Cockpit将信息娱乐系统、云信息、驾驶信息等多个系统集成至1个平台。驾驶员可自己决定如何在车载显示器上显示信息。此外,Fusion Cockpit采用多个硬件内核,可使各系统同时工作。

  伟世通的Oasis Cockpit概念为车辆始终联网的未来型驾驶舱。该概念驾驶舱的特点在于,驾驶员可自己选择各种用户界面及车辆设定,采用的系统可实现车辆的个人定制化。此外,Oasis Cockpit的安全系统还可防止他人在非授权状态下对驾驶舱的设定进行修改。

 

驾驶员状态监测系统:高田、松下、爱信

  驾驶员对车辆进行操控时,需要驾驶员的注意力高度集中。疲劳驾驶在美国多个地区被列为犯罪,也是导致交通事故的主要原因。为了防止疲劳驾驶,零部件配套厂正在开发对驾驶员的精神集中度及注意力进行监测的系统。

  高田展出用于维持驾驶员注意力的2个系统-Driver Monitoring System和Hands On Wheel system。Driver Monitoring System将摄像头对准驾驶员的面部,以监测驾驶员的视线盯在哪里。Hands On Wheel system在方向盘特定的位置安装了握力传感器,以监测驾驶员对方向盘的操控方式。若驾驶员的视线离开道路一定时间,或手离开方向盘,各类系统即可感知变化,向驾驶员发出警报。警报包括方向盘上面的柱状灯闪烁、发出警报音、驾驶员安全带收紧等。

  其他零部件配套商也展出与高田类似的系统。松下展出可测量方向盘所承受压力的握力传感器。该传感器预计将于2018年商品化。爱信的Multi-Function Driver Monitor System辨识性能较高,即使驾驶员佩戴太阳镜,仍可对其进行监测。

 

グリップセンサー Aisin Multi-Function Driver Monitor System
握力传感器 (松下) Multi-Function Driver Monitor System (爱信)

 

DSRC(专用短程无线通信)单元

  松下和三菱电机展出多款专用短程无线通信 (DSRC: Dedicated Short-Range Communication)单元,可与车辆附近的基础设施进行通信。利用这些系统,车辆可从ITS spot获取前方路况信息、或从其他车辆获取信息。

 

DSRC車載器 DSRC車載器
DSRC车载器 (三菱电机) DSRC车载器 (松下)

 

 



特定状况下的自动驾驶技术

公路自动驾驶辅助系统 (AHDA):本田和丰田

  本届ITS世界大会期间,丰田和本田在底特律的高速公路上演示行驶了搭载自动驾驶系统的车辆。两公司介绍的技术填补了驾驶员信息系统与完全自动驾驶之间的空隙。虽然丰田和本田的车辆均进行了高速路并道・维持车道・变道・退出等演示,但两公司的演示车却拥有各自不同的特征。

  本田的演示车主要用于介绍收集道路信息的一系列传感器和摄像头。搭载于本田车上的传感类系统包括集成GPS、角速度传感系统、远程雷达、中程雷达、立体摄像头、2-D扫描器等。这些系统共同作用,向车辆提供周边环境的相关信息、以及使车辆以合理的速度及车间距、且不偏离车道行驶所必须的信息。

 

高速道路自動運転システムのデモンストレーション AHDA のデモンストレーション
本田公路自动驾驶系统的演示 丰田公路自动驾驶辅助系统 (AHDA)的演示

 

  丰田的演示车的重点没有放在为车辆提供信息的系统,而是放在辅助驾驶系统上。搭载于该车的动态雷达巡航控制系统和路线追踪控制系统可从利用传感器获取信息,使车辆在维持车道・车间距的同时,在高速路上安全行驶。此外,演示车还搭载可在驾驶员视线偏离道路或手离开方向盘时发出警报的驾驶员状态监测HMI。搭载于演示车的Preview HMI Advance Alert系统可在前方路况无法使用公路自动驾驶辅助 (AHDA)系统时,提前向驾驶员发出警报。

 

堵车辅助驾驶系统:麦格纳和博世

  使用堵车辅助驾驶系统,可缓解驾驶员在拥堵的路况缓慢行驶时承受的紧张感。虽然即使在该系统工作时,驾驶员仍需注意驾驶,但此时系统承担驾驶的主要责任。当驾驶责任需全部回归驾驶员时,系统会将告知驾驶员。   麦格纳的eyeris堵车辅助驾驶模拟在车速不超过44mph时工作。模拟车可自动调节自身速度,以便与前行车辆保持一定距离行驶。麦格纳的堵车辅助系统最引人关注的是虽然驾驶员可在系统工作时对车辆进行控制,但除非手动关闭该系统,否则系统会对驾驶员的操控做出一定的抵触。

  博世的堵车辅助驾驶的演示与麦格纳类似,但存在几处较大差异。与麦格纳的系统相同,博世的系统也利用传感器读取车道白线(区分线),并探测与前行车辆之间的距离。但博世的系统只在传感器同时检测到车道两侧的白线时工作,当任何一侧的白线都检测不到时,系统自动停止。只检测到一侧的白线时,系统会将该情况告知驾驶员,并沿着这1条白线行驶。博世的堵车辅助驾驶系统拥有的另一项功能为可设定最高时速的上限。

 

Boschの渋滞時運転支援システムのデモンストレーション 渋滞時運転支援システム
博世的堵车辅助驾驶系统的演示。 (驾驶员)手没有放在方向盘上。 显示器中为系统通知驾驶员未检测到车道右侧的白线。 堵车辅助驾驶系统停止工作, 通知驾驶员车辆控制权移交。

 

应用V2V技术驾驶:本田和电装

ホンダの医療緊急時支援システム
本田的医疗紧急救助辅助系统(工作中)的立体影像

  本届ITS世界大会期间,本田和电装对V2V技术应用系统进行了演示。与本报告已经介绍过的V2X技术不同,本田和电装介绍的V2V系统为自动驾驶辅助系统。演示车与前行车间通信,前行车根据路线对演示车进行导航。

  本田的医疗紧急救助辅助系统可为驾驶困难的驾驶员提供支持,帮助其移动车辆。当驾驶员不能驾驶时,车辆会自动通过DSRC车载器和手机网络寻求紧急救助。之后车辆自动停在安全的地方,等待其他车辆到此提供帮助。提供帮助的车辆与无法行驶的车辆无线连接,将其“虚拟牵引”至可获得医疗救助的地点。

デンソーのV2V技術を利用した自動運転のデモンストレーション
电装利用V2V技术自动驾驶的演示

  电装的V2V技术应用车演示将重点放在使用DSRC单元和GPS数据与前行车通信上面。演示车可通过该装置 (使用可绕至视线范围外的电波),检测到“视线范围(连接发送/接受信号的直线)”外的物体。该能力通过拐弯处视线范围外的前行车突然停车时,演示车可正确应对而得到证明。此外,演示车还可在没有车道白线时追踪前行车。这是因为演示车并非使用传感器,而是利用与前行车辆之间的通信进行行驶。

驻车辅助系统:法雷奥和爱信

ValeoのConnected Automated Valet Parkingのデモンストレーション
法雷奥的Connected Automated Valet Parking的演示

  驻车辅助系统可为驾驶员提供较高的便利性。该系统使用多种传感器和摄像头,检测出空车位。驻车辅助系统的最终目标为在车辆自动驻车时,驾驶员可在车外进行其他活动。

  法雷奥的Automated Valet Parking系统 (valet意为代泊者)将传统的驻车辅助系统与驾驶员可通过智能手机连接的V2I系统进行结合。到达目的地时,驾驶员使用智能手机的应用程序启动Automated Valet Parking。车辆与停车场进行通信,寻找空车位。随后利用摄像头、超声波传感器、雷达扫描仪等设备,在停车场内自动行驶,并在指定的车位内停车。整个过程无需驾驶员坐在车内。驾驶员还可通过智能手机,要求车辆在指定的时间、自动离开车位至预设的地点。

  爱信的自动驻车系统需要驾驶员在系统工作前将车辆停在空车位的旁边。之后几乎与法雷奥相同。爱信的系统也使用传感器和摄像头寻找空车位,并自动停在该车位内。

 

 



ITS对驾驶以外领域的影响

智能手机应用程序

Delphi Connectシステムのプラグとプレイモジュール
德尔福连接系统的插头和播放模块

  各种车载技术进步后,在驾驶以外汽车其他方面的应用也得到改善。德尔福和法雷奥展出利用智能手机,远程操作汽车特定功能的技术。利用该技术,驾驶员无需在车辆附近便可准备车辆,进一步提高便利性。

  法雷奥的InBlue Virtual Key System可使用智能手机,远程操控汽车的部分功能。其中包含启动发动机、加热座椅、车窗除雾、调节车内温度等。此外还可开・关车锁。InBlue Virtual Key System有一项特殊功能为可将虚拟钥匙暂时发送至其他智能手机,就像将车钥匙借给他人一样。利用该功能,可将车辆在一定时间内借给他人使用。

  德尔福连接系统由插头和播放系统构成,连接至车辆的OBD-II插座上。该系统工作时,用户可在智能手机上安装应用程序,进行各种车辆诊断。该应用程序可提供车辆所在位置、燃料・电池剩余量等最新信息;显示车辆最近的行驶状况;设定地理围栏(假想的地理边境),并在越过界线时获取警报。此外,部分车辆还可以利用德尔福连接系统,将智能手机作为密钥卡使用。也就是说,驾驶员即使没有钥匙,也可以开关车门和启动车辆。

  大陆也展出使用OBD-II模块的类似系统。只是与德尔福连接系统不同,大陆的系统将重点放在远程车辆诊断上。驾驶员可利用智能手机获取车辆故障码的信息。还可将距离最近的维修点信息及保养日程发送至智能手机。

 

安全・便利性功能

  虽然不是本届ITS世界大会的主题,但仍有数家零部件配套厂展出了使用智能系统的安全技术。电装的行人碰撞检测传感器可测定车辆保险杆的压力变化,判断是否碰撞到行人。撞到行人时,系统启动pop up hood和行人安全气囊,以减轻对行人的伤害。

 

歩行者衝突検知センサー ESCユニット (アイシン)
行人碰撞检测传感器 现有产品和模型 (电装) ESC单元 (爱信)

 

  爱信展出高性能电子稳定装置 (ESC) 。当ESC检测到牵引力损失时,可自动制动,减少损失。爱信的ESC是唯一一款使用齿轮泵技术的产品,与传统的ESC相比,噪音大幅降低。

  高田模拟演示了主动方向盘。主动方向盘可对驾驶员改变轮胎转向角所必须的方向盘旋转量进行调整。低速行驶时,系统提高方向盘灵敏度,驾驶员无需大角度旋转方向盘即可。高速行驶时,方向盘灵敏度下降,以防止小幅旋转方向盘即引起车辆猛转弯的情况发生。该系统计划搭载于福特展出的新型Ford Edge。2015款Ford Edge为首款将该系统零部件全部组装在方向盘内的车型。

 

アクティブステアリングホイール Ford Edge
搭载于Ford Edge的主动方向盘 Ford Edge

  大陆展出“联网车”概念车。不仅车载装置之间连接,车辆与周围基础设施也可连接。该概念车的特征之一为,为了提高车辆的连接速度,充分利用公共Wi-Fi中未使用的带宽。

 

用于导航的应用程序

  智能手机普及为汽车用户与车辆之间的互动提供了一种新的方式。爱信和电装展出智能手机与车载导航系统间可相互作用的导航应用程序。爱信的NAVIelite和电装的NaviBridge均可通过手机与车载导航系统连接,进行操作。 电装NaviBridge系统的独特之处在于可结合其他应用程序,将其他应用程序提供的导航数据发送至车载系统。此外,该系统还可发送利用QR码 (矩阵型二维码)显示的导航数据。

 

NAVIeliteアプリケーション NaviBridgeアプリケーション
NAVIelite应用程序 (爱信) NaviBridge应用程序 (电装)

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