驍龍820A汽車用處理器使用車頭雷達和各種傳感器為駕駛員提供重要的提醒和信息，讓駕駛員感知其周圍環(huán)境，提高其對汽車的控制能力和安全意識，從而確保駕駛員的安全。而這一切都歸功于集成了Qualcomm Hexagon 680 DSP和帶有多個傳感器的圖像信號處理器。下面來講解一下其防碰撞系統(tǒng)的基本原理。

一、前碰撞預(yù)警系統(tǒng)背景概述

2017年3月7日，交通運輸部組織制定了交通運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運客車安全技術(shù)條件》，并于2017年4月1日起正式實施，要求9米以上的營運客車要求必須具備車道偏離預(yù)警和前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)（FCW），并給出了13個月的過渡期。交通部此項強制要求是國內(nèi)首個強制安裝ADAS系統(tǒng)的案例，由此可見，FCW是ADAS的必備基礎(chǔ)功能。
相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，由于駕駛員的主觀因素導(dǎo)致的交通事故占比最高，若在交通事故發(fā)生前的1.5s給駕駛員發(fā)出預(yù)警，可避免90%的碰撞事故，大大減少交通事故的傷害。而汽車防碰撞安全控制系統(tǒng)就是通過各種傳感器，比如攝像頭、雷達等，實時檢測車輛周圍的物體，并檢測目標(biāo)車輛距離本車的距離。當(dāng)安全距離小于閾值時，則發(fā)出警報提示駕駛員，有效降低了交通事故的發(fā)生。而前車碰撞預(yù)警 (Forward Collision Warning)技術(shù)的主要目的就是在有潛在碰撞危險時進行提醒，防止或減少追尾事故。

二、前碰撞預(yù)警系統(tǒng)FCW實現(xiàn)原理詳解
首先，讓我們先了解一下什么是前車碰撞預(yù)警？
前車碰撞預(yù)警 (Forward Collision Warning)是一項主動安全技術(shù)，在檢測到本車跟前車有潛在碰撞危險時，進行提醒，防止或減輕追尾事故帶來的傷害。一般預(yù)警的方式有聲音、視覺或者觸覺等。

有一些前車碰撞預(yù)警系統(tǒng)也提供不同程度的制動功能。如果系統(tǒng)檢測到預(yù)警后駕駛員并未采取措施，系統(tǒng)會執(zhí)行不同程度的制動以阻止或減輕碰撞。“預(yù)測性前車碰撞預(yù)警PFCW”也屬于前車碰撞預(yù)警的范疇。PFCW的特點是能夠檢測到前面兩輛車，能夠很好地預(yù)防前車急剎帶來的追尾。

其次，再了解一下前車碰撞預(yù)警在什么場景下有用？
一般來說，以下幾種場景容易導(dǎo)致追尾事故：
十字路口，綠燈，你前面車輛都突然減速，因為前方有障礙物，而你的車速很快。
行車時未注意保持安全車距，你的車距離前車過近。
你前方的車輛突然減速轉(zhuǎn)彎，而且未打轉(zhuǎn)向燈。
你前方的車輛突然減速給行人讓路，但你并沒有注意到它的剎車。

最后，也是最重要的讓我們來了解一下前車碰撞預(yù)警的原理？前車碰撞預(yù)警主要利用雷達、圖像等傳感器來進行監(jiān)測。一般對本車行駛軌跡內(nèi)的最近障礙車輛進行預(yù)警，并且不受在非本車行駛軌跡內(nèi)的前方更近障礙物等的影響；在正確識別有效目標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本車當(dāng)前行駛狀況與有效目標(biāo)運動情況進行決策分析；最終以適時適當(dāng)?shù)姆绞教嵝疡{駛員采取規(guī)避措施。

FCW系統(tǒng)的如上功能可以通過三大模塊加以實現(xiàn)：信息感知、決策算法、預(yù)警信息發(fā)布。

由安裝在車頭的雷達，偵測自車和前方車輛的距離及速度，初期會發(fā)出警告聲來提醒駕駛?cè)俗⒁廛嚲?#xff0c;若車距依然持續(xù)拉近，車輛便會先自動輕踩剎車，并輕拉安全帶2-3次，警告駕駛?cè)?#xff0c;若系統(tǒng)判定追撞是沒辦法避免時，啟動自動緊急剎車（AEB）后，會同時立刻拉緊安全帶固定駕駛?cè)?#xff0c;降低意外發(fā)生后的傷害。

通俗具體來說，我們可以將此系統(tǒng)原理為三個部分來介紹，如下：
　 1)前方車輛識別
　　2)前方車距檢測
　　3)計算與目標(biāo)車輛的碰撞時間TTC與預(yù)警

1、前方車輛識別
車輛識別是前提，可以采用的傳感器有單目視覺、立體視覺、毫米波雷達以及多傳感器融合。目前，基于單目視覺灰度圖像進行車輛識別的研究最為廣泛，所涉及的算法也較多，著名ADAS公司Mobileye就是使用單目視覺方案來解決。車輛檢測一般都是依靠車輛特征信息，如車輛形狀、車高與車寬的比例等作為檢測車輛邊緣的約束條件，對圖像進行邊緣增強處理后獲得一些包含車輛信息的水平和垂直邊緣，從而對車輛進行檢測。
使用單目攝像頭的算法簡單、計算的實時性強，但單目視覺方案容易受到光照、陰影等外界環(huán)境因素的影響，使其可靠性下降。立體視覺是近年來興起的另一路徑，直接模擬了人類視覺處理景物的方式，通過從多個視點觀察同一景物，以獲取在不同視角下的感知圖像，現(xiàn)有的立體視覺技術(shù)還不太成熟，研究熱度遠不如單目視覺。另外，為了突破單一傳感器的局限性，采用多傳感器信息融合技術(shù)也是當(dāng)前研究的主流，常見的有視覺與激光傳感器的融合以及視覺與毫米波雷達傳感器的融合，多傳感器的缺點除了成本高昂外，計算較為復(fù)雜造成實時性差也是當(dāng)前面臨的主要困難。

2、前方車距檢測

車距測量是FCW系統(tǒng)的重要組成部分，超聲波、毫米波、激光雷達、視覺攝像頭都可以實現(xiàn)。超聲波測距原理簡單、成本最低，但其測距精準(zhǔn)性受室外溫度影響大，衰減快，因此目前只適合短距離測距，主要用在倒車雷達上。實際應(yīng)用中，常用的是毫米波雷達和視覺方案。

對于毫米波雷達，視覺測距所需的算法比較復(fù)雜，通常有單目視覺和雙目視覺兩種。單目視覺采用攝像機的焦距和事先確定的參數(shù)來估算車距，而雙目視覺測距是利用視差的原理，通過對兩幅圖像進行計算機分析和處理，確定物體的三維坐標(biāo)，可采用公垂線 中點法計算出距離。鑒于視覺技術(shù)采集的信息量豐富，以及目前圖像處理技術(shù)的巨大進步和計算能力已經(jīng)能夠保證圖像處理實時性要求，價格低廉的視覺方案成為最理想的選擇。如下圖所示，對前方車輛的跟蹤和測距都是動態(tài)進行的，如果前方車輛突然變道超車，FCW必須馬上將跟蹤車輛切換的新的目標(biāo)上。

3、計算與目標(biāo)車輛的碰撞時間TTC與預(yù)警
邏輯上，處理算法獲取圖像，根據(jù)圖在視野里面的變化的快慢，可計算出這輛車會碰撞的時間做距離的檢測，包括之前更多的是用雷達的手段來做FCW，或者AEB的時候，其實也都是先做了距離的檢測，然后再來算出碰撞的時間
單目的攝像頭的計算方式就是直接計算TTC跟車輛的車速線是直接對接的（知道本車的速度），可反算出來這個距離是多少輸出TTC這個值，因為這個值才是最終用來做預(yù)警或者控制的最有用的一個參數(shù)。
FCWS能夠時刻監(jiān)測前方車輛，判斷本車于前車之間的距離、方位及相對速度，當(dāng)存在潛在碰撞危險時對駕駛者進行警告。
防碰撞預(yù)警系統(tǒng)FCWS包含4個子功能，即前碰撞時間預(yù)警，距離預(yù)警，溜車預(yù)警及起步預(yù)警。

如下可作為參考設(shè)置：
TTC報警：2.7秒~3.2秒可設(shè)置。
距離報警：遠/中/近三個距離。
接近報警：當(dāng)前方車輛在近距離（0-2米）范圍內(nèi)時，如果車輛靠近前車，當(dāng)發(fā)出報警聲音。
遠離報警：當(dāng)車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時，前方車輛啟動并駛離一定距離，而本車還處于靜止?fàn)顟B(tài)，則發(fā)出報警聲音。

三、FCW功能有什么局限性？
FCW功能的具體表現(xiàn)跟它本身的技術(shù)實現(xiàn)有很大關(guān)系，所以差別很大。除了檢測方式（圖像、雷達、激光等）、預(yù)警方式（聲音、視覺、觸覺等），其他不同之處還包括：
檢測能力：針對前方車輛的檢測，最好能跟實現(xiàn)對不同車型的檢測；
運行車速：目前很多系統(tǒng)設(shè)置FCW在車速低于40Km/h時是不運行的；也有一些相反的，只在車速低于30Km/h時運行，適用于車流大的城市道路；
惡劣天氣：基于視覺的FCW受天氣影響較大，比如暴雨、大霧、強光等可能會造成誤報；
道路狀況：非正常道路可能會影響FCW的運行，比如在急彎或爬陡坡時
另外，人的因素也會有影響。駕駛者的反應(yīng)時間、疲勞/酒精或注意力不集中等都會影響FCW的效果。
最后再談?wù)勄败嚈z測相關(guān)的另一種預(yù)警技術(shù)“車距檢測預(yù)警 Headway Monitoring Warning”以及它與FCW的區(qū)別。
“車距檢測預(yù)警”技術(shù)同樣是檢測本車與前車的車距(HEADWAY)，在車距過近的情況下向駕駛員發(fā)出警報。因為車距Headway一般會換算成時間顯示出來，所以容易與FCW的碰撞時間混淆，但是HMW的車距時間和FCW的碰撞時間（TTC）計算方式是不同的：
Headway車距時間 = 兩車車距 / 本車的車速
FCW的碰撞時間（TTC）= 兩車車距 / 兩車的相對車速
比如，當(dāng)前后兩車的距離為20米，前車的車速為60Km/h，后車的車速為80Km/h, 那么HMW顯示的時間就是1.2秒，而FCW顯示的TTC碰撞時間就是3.6秒。如果前后車的車速都為60Km/h，那么HMW顯示的時間同樣是1.2秒，而FCW不會報警，因為兩車雖然距離很近，但是速度相同，并不會追尾。所以，在前后車都處于運動狀態(tài)時，FCW的TTC碰撞時間一般要長于Headway車距時間。
在實際場景中，HMW主要在車距近的情況下報警，可以幫助駕駛員養(yǎng)成開車保持車距的規(guī)范駕駛習(xí)慣，我們將其定義為“危險不緊急”型功能；而FCW主要針對前后兩車距離較近且存在較大速度差的緊急情況，比如前車急剎，屬于“危險且緊急”型功能。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的骁龙820A：汽车碰撞预防系统介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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