科普

引言

随着科技的飞速发展，我们的生活已经进入了一个全新的智能化时代。在这个时代里，汽车不仅仅是一种交通工具，更是我们生活中不可或缺的一部分。而随着汽车科技的不断进步，我们的驾驶方式也在经历着深刻的变革。

其中，ADAS（Advanced Driver Assistance Systems，高级驾驶辅助系统）作为汽车智能化的重要组成部分，正在逐渐改变我们的驾驶方式。它不仅提高了驾驶的安全性，还为驾驶员提供了更加便捷、安全、舒适的驾驶体验。

本期就和大家聊聊什么是ADAS，以及ADAS与汽车安全的那些事儿。

01. ADAS是什么？

高级辅助驾驶系统（ADAS），全称为Advanced driver assistance systems，是一种通过集成多种传感器、摄像头、雷达等设备，实现对车辆周围环境进行实时感知和决策的系统。它可以在车辆行驶过程中提供多种辅助功能，如自适应巡航、自动泊车等，使驾驶员可以更加轻松地控制车辆，减少驾驶疲劳和压力。同时，它还可以通过实时感知周围环境的变化，提醒驾驶员注意潜在的危险，从而避免交通事故的发生，提升驾驶安全性。

02. ADAS怎么分类?

ADAS系统涵盖的相关功能有车道偏离预警、自适应巡航等等，纷繁复杂，看起来让人眼花缭乱，通过适当的分类可以帮助我们更好地理解和应用。

2020年发布的《道路车辆 先进驾驶辅助系统（ADAS）术语及定义》，将ADAS涵盖的功能分为了信息辅助类和控制辅助类。

1 信息辅助类

信息辅助类的ADAS主要通过提供驾驶员需要的信息来辅助驾驶，可以帮助驾驶员了解周围的情况和交通环境，提高驾驶的安全性和效率。

根据ADAS提供的信息类型和功能特点进行拆分，可以将信息辅助类进一步拆分为行车监控类、危险预警类、驾驶便利类。

(1) 行车监控类

这类ADAS主要通过各种传感器和摄像头实时监控车辆的行驶状态和周围环境，为驾驶员提供实时的车辆信息和交通情况。例如，BSD（blind spot detection ，盲区检测），ISLI（intelligent speed limit information，智能限速提示）等，就属于这个类目。

(2) 危险预警类

这类ADAS通过感知和识别车辆周围的危险因素，及时向驾驶员发出预警，提醒驾驶员注意潜在的危险。例如，DFM（driver fatigue monitoring，驾驶员疲劳检测），FCW（forward collision warning，前向碰撞预警）等，就属于这个类目。

(3) 驾驶便利类

这类ADAS通过提供驾驶员需要的信息和功能，提高驾驶的便利性和舒适性。例如，RCA（reversing condition assist，倒车辅助），NV（night vision，夜视）等，就属于这个类目。

2 控制辅助类

控制辅助类的ADAS则通过控制车辆的行驶状态来辅助驾驶，可以帮助驾驶员减轻驾驶负担。根据具体的功能特点和使用场景，可以将控制辅助类进一步拆分为紧急应对类，驾驶便利类，车道保持类和智能灯光类。

(1) 紧急应对类

紧急应对类ADAS主要针对突发情况或紧急情况提供快速响应和辅助决策，在危险情况下迅速发挥作用，帮助驾驶员避免或减少事故的发生。例如，AEB（advanced/automatic emergency braking，自动紧急制动）就属于这个分类。

(2) 驾驶便利类

驾驶便利类ADAS通过提供驾驶员需要的功能和操作便利性来辅助驾驶。例如，ACC（adaptive cruise control，自适应巡航控制），IPA（intelligent parking assist，智能泊车辅助），TJA（traffic jam assist，车道拥堵辅助）等，就属于这个分类。

(3) 车道保持类

车道保持类ADAS通过识别和跟踪车道线来辅助驾驶员保持车辆在正确的车道内行驶。帮助驾驶员避免偏离车道或保持车辆在正确的车道内行驶，提高驾驶的安全性和稳定性。例如，LKA（lane keeping assist，车道保持辅助），LCC（lane centering control，车道居中控制）等。

(4) 智能灯光类

智能灯光类ADAS则通过自动调节车灯亮度和照射范围来辅助驾驶员在各种光线条件下行驶。例如，AFL（ adaptive front light，自适应前照灯），ADB（自适应远光灯 adaptive driving beam）等，就属于智能灯光类。

03. 几个常见的ADAS功能都在干什么？

1 LKA（lane keeping assist，车道保持辅助）

LKA可以帮助驾驶员保持车辆在车道内行驶，降低因驾驶员疏忽或疲劳导致的车道偏离事故风险。

LKA系统通过使用摄像头、传感器和控制系统来实现其功能。摄像头通常安装在车辆前部，用于捕捉车辆前方的车道线。传感器则负责监测车辆的行驶状态和方向，包括转向角、车速等。

当车辆在行驶过程中接近车道线时，LKA系统会检测到车道线的位置和形状，并根据车辆的行驶状态和方向进行判断。如果系统认为车辆即将偏离车道，它会通过控制转向系统来帮助驾驶员将车辆引导回正常车道。

2 ACC（adaptive cruise control，自适应巡航控制）

ACC系统通过使用车载传感器，包括雷达、激光雷达等，来检测车辆在行驶过程中的前方车辆和障碍物，以及本车的位置和速度。系统可以实时监测前方车辆和障碍物的距离和速度，并根据本车的速度和行驶状态，自动调整车速和行驶轨迹，以保持与前方车辆的安全距离。

与传统的巡航控制系统相比，自适应巡航系统更加智能和灵活。传统的巡航控制系统只能按照预设的车速和行驶轨迹行驶，而自适应巡航系统则可以根据前方车辆和障碍物的实际情况自动调整车速和行驶轨迹，以保持安全距离。

此外，自适应巡航系统还可以根据前方车辆和障碍物的速度和行驶状态，自动调整本车的行驶速度和行驶轨迹，以保持与前方车辆的相对位置。这种自动调整功能可以帮助驾驶员更加轻松地驾驶车辆，同时提高行车的舒适性和安全性。

3 FCW（forward collision warning，前向碰撞预警）

FCW系统通过使用车载传感器，包括雷达、摄像头等，来检测车辆前方障碍物和车辆之间的距离和相对速度。系统会实时监测车辆前方的情况，当检测到有碰撞风险时，就会发出警告提醒驾驶员及时采取措施。

FCW系统的警告方式通常包括声音警告、震动座椅或者方向盘等方式。警告的级别和方式会根据碰撞风险的大小和具体情况而有所不同。如果驾驶员没有及时采取措施，FCW系统还可能自动干预车辆的制动系统，以避免或减轻碰撞。

碰撞预防系统通常与车道偏离预警系统、自适应巡航系统等其他驾驶辅助技术相结合，为驾驶员提供更加全面和可靠的行车安全保障。

4 AEB（advanced/automatic emergency braking，自动紧急制动）

AEB系统功能的实现需要多个传感器、控制器的配合。车辆前方的传感器（如雷达、摄像头或激光）检测前方的障碍物。若根据速度及距离分析出存在碰撞风险，系统会通过报警灯、报警声等方式对驾驶员进行预警，如果驾驶员在预警之后没有产生制动行为，或者是系统感知到信号之后判断驾驶员无法及时产生制动行为，AEB系统会在超过阈值时主动介入，进行制动。

5 IPA（intelligent parking assist，智能泊车辅助）

IPA通过集成传感器、摄像头和计算机算法，实现了自动识别停车位、自动泊车入位等功能。

在实际使用中，驾驶员只需要按下IPA智能泊车辅助的启动按钮，系统就会自动检测周围环境，寻找合适的停车位。一旦找到合适的停车位，系统会自动计算出最佳的泊车轨迹，并控制车辆完成自动泊车入位。整个过程无需驾驶员手动操作。

6 BSD（blind spot detection，盲区监测）

BSD主要通过装备在车辆后部的两颗毫米波雷达探测后视镜盲区范围，当探测到盲区内存在其它道路使用者时向驾驶员发出警告，辅助驾驶行车或变道。

7 DFM（driver fatigue monitoring，驾驶员疲劳监测）

DFM旨在通过监测驾驶员的生理状态和驾驶行为，提醒驾驶员在疲劳状态下及时休息，以保障行车安全。

DFM系统通过各种传感器实时监测驾驶员的生理状态，如眼睛闭合程度、头部位置、心率等。这些数据可以提供关于驾驶员是否疲劳的线索。例如，当驾驶员的眼睛闭合程度增加或头部位置不正时，这可能表明驾驶员处于疲劳状态。此外，DFM系统还会监测驾驶员的行为模式，如驾驶速度、刹车频率等。这些行为模式也可以反映驾驶员的疲劳程度。例如，当驾驶员的驾驶速度减慢或刹车频率增加时，这可能表明驾驶员已经感到疲劳。

DFM系统会运用特定的算法和模型对驾驶员的生理和行为特征进行综合分析，以评估驾驶员的疲劳程度。这些算法和模型通常基于机器学习和人工智能技术，能够根据驾驶员的特征数据，判断其是否处于疲劳状态。

8 NV（night vision，夜视）

NV能够检测到比普通可见光更远距离的障碍物和行人，在夜光和低光环境下尤为实用。通过识别这些障碍物和行人，NV夜视功能能够为驾驶员提供额外的预警，使其提前作出反应，避免潜在的危险。

NV夜视功能还可以与其他ADAS技术相结合，如自动紧急制动和自适应巡航控制。当NV夜视系统检测到潜在危险时，它可以触发这些更高级别的安全系统，自动采取避让或制动措施，从而进一步增强驾驶安全性。

不过，NV性能会受到光线条件、环境温度、设备质量等多种因素的影响。因此，在使用NVD时，需要根据实际情况进行适当的调整和使用。

04. Q&A

Q1:ADAS是自动驾驶吗？

A1:很多人会误以为ADAS已经是自动驾驶了。其实不然，ADAS与自动驾驶两者关注的重点不同，并不能混为一谈。

ADAS是高级辅助驾驶系统，主要功能是利用各种传感器、算法和数据处理技术，为驾驶员提供更加智能、安全和便捷的驾驶体验。自动驾驶则是ADAS的终极目标。自动驾驶技术利用各种传感器、高精度地图、计算机视觉、人工智能等技术，实现车辆的自主驾驶。在自动驾驶模式下，车辆能够自主感知环境、做出决策、执行控制，从而完成整个驾驶过程。

根据SAE J3016标准，L3是自动驾驶的分水岭，ADAS主要涵盖的还是L3以下的领域，而只有达到L3才是真正的自动驾驶。可以把ADAS技术看作是实现自动驾驶的阶梯，它为自动驾驶的实现提供了必要的技术支持和铺垫。通过ADAS技术的发展，我们可以逐步完善自动驾驶技术的各个方面，如传感器技术、数据处理能力、决策与控制等。

ADAS技术仍然需要驾驶员的参与和监控，而自动驾驶则完全脱离了驾驶员的操控。因此，实现完全的自动驾驶仍然需要解决许多技术和社会问题，如安全、法规、道德等。

Q2: ADAS与汽车功能安全，预期功能安全，信息安全有什么关系呢？

A2:功能安全解决的是电子电气系统失效的问题，例如摄像头突然坏了，域控制器系统出现故障，传统的ADAS系统在系统设计阶段就会充分考虑功能安全，目前这个领域相对其他安全最为成熟，也有国际标准ISO26262和一些法规支撑。

预期功能安全解决的是系统功能复杂性提高之后，相关功能不足、性能局限及人为误用的问题，例如驾驶员不正确操作开启智驾功能，感知算法功能局限不能准确识别褪色的车道线，或者感知将前方卡车识别为蓝色白天，这将会带来致命问题。

目前来说，ADAS系统还没和预期功能安全做到好的落地结合，但是据我观察一些企业也在重视这个方面，开始做一些预期功能安全监管机制。预期功能安全更加针对高阶的ADAS系统（L3及以上），因为系统更加复杂更需要重视预期功能安全。

信息安全，这个方向比前两种涉及的更多更广，涉及到车车，车内之间的数据通信安全等。目前在ADAS内，我个人是没接触到信息安全相关，期待其他信息安全方面的专家可以一起聊聊。

Q3:ADAS中重要的算法部分如何做功能安全相关的设计和验证？

A3:一方面,ADAS相关代码需要遵循功能安全标准ISO 26262的软件开发要求,采用严格的编码规范编写coding,同时在开发过程中执行完整的功能安全流程,如需求管理和代码单元测试等。在高级ADAS中,需要通过算法和系统架构上的冗余与监控机制来实现安全,例如两个相互监视的独立神经网络模块,以及一个安全监控器不断检测状态。这可以避免算法设计过程中的系统性错误或随机失效。

另一方面,针对ADAS系统中无法完全预见的算法缺陷,例如性能不足，则需要通过大量测试用例,覆盖各类使用场景对整个系统进行仿真测试。同时通过迭代优化算法模型和性能,不断提升系统鲁棒性。