斯巴鲁EyeSight驾驶辅助系统深度解读

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2017-03-28

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斯巴鲁EyeSight系统27年研发历程

  [汽车之家 新鲜技术解读]  最近几年,由于预碰撞系统技术日渐成熟,制造成本逐渐降低,现在一些十万出头的中国品牌车型已经配备了具有基本预碰撞功能。但要说到预碰撞技术的开发经验,那就不得不提斯巴鲁这个日本厂商。斯巴鲁1989年开始对立体摄像头(即双目摄像头)技术进行研究,并于1999年把该技术应用到量产车的ADA(Active Driving Assist)系统之上,该技术在当时业内处于非常领先的水平。由ADA系统演化而来的EyeSight驾驶辅助系统已经发展至第三代。斯巴鲁日前正式宣布,第三代EyeSight系统正式引入国内,搭载在2017款力狮和傲虎车型之上。本文将为您深度剖析这套历经27年研发而来的EyeSight驾驶辅助系统。

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● 斯巴鲁是驾驶辅助技术的“老炮”

  斯巴鲁在1989年成立了斯巴鲁技术研究所,致力于研究汽车智能化和机器人技术。立体摄像头图像识别技术就是在那时起开始了研发。作为一个老牌汽车生产商,斯巴鲁自然想到了把立体摄像头应用到汽车之上。在1991年的东京车展,斯巴鲁向外界公布了立体摄像头的技术概念。1992年,在公司内部发布了安装了立体摄像头的汽车,并展示了预碰撞紧急制动、沿着分道线自动驾驶及测量与前车距离等技术。这些技术在当时并不完善,但让人们看到其未来广阔的发展前景。

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  在第二代ADA系统并没有采用制动系统制动来控制车速,仅通过节气门控制和强制降档来减速对舒适性影响较大。在新的第三代ADA系统中,加入制动控制车速的功能成为了一个重要设计目标,以提升主动巡航控制的舒适性。后来随着毫米波雷达技术逐渐成熟,斯巴鲁通过融合立体摄像头数据和毫米波雷达数据提升了ADA系统的工作稳定性及对极端天气的适应能力。

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  后来一直为斯巴鲁提供立体摄像头的供应商Kansei公司停产了立体摄像头模块,加上搭载ADA系统的车型销售状况不如理想,导致管理层希望放弃ADA系统的继续研发,转而开发能够吸引广大消费者的低价驾驶辅助系统。

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  虽然继续开发基于立体摄像头的ADA系统并没有得到管理层的支持,但是研发人员并没有放弃对该项技术的研发,通过申请国家创新技术开发补贴,解决了开发资金的问题。另一方面,由于管理层希望降低驾驶辅助系统的成本来满足市场需求。技术人员经过多番讨论和研究,决定只采用立体摄像头来实现预碰撞功能和误踩油门防护功能。新的系统不采用毫米波雷达,所以成本只有以往ADA系统的1/3-1/4。

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  2008年5月,搭载第一代EyeSight系统的力狮正式上市。次年9月,同样的系统被安装到Exiga车型之上。当时斯巴鲁还打算将该套系统配置到2010年5月上市的第五代力狮之上。

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  第一代EyeSight系统的预碰撞系统介入工作虽然能进行紧急制动,但是无法使车辆完全静止。这也是因为日本国土交通省的技术指南禁止驾驶员过度依赖驾驶辅助系统。

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  斯巴鲁也与国土交通省进行商谈,使得旗下的新车能够搭载在30km/h车速下可以制动车辆至静止的预碰撞系统(第二代EyeSight系统)。

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  第三代EyeSight系统在2013年10月2日发布。新系统增加了车道保持功能,通过在方向盘上施加修正力矩,让车辆在车速超过65km/h时可以保持在车道内行驶(在中国市场销售的2017款力狮和傲虎上的第三代EyeSight系统省去了该车道保持功能)。

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  中国是继日本、美国、欧洲、澳大利亚后第五个投放EyeSight系统的市场,该系统的装车量已经超过了100万辆。在中国市场,目前共有三款车型搭载EyeSight系统,它们分别是力狮2.5i全驱荣耀版EyeSight、傲虎2.5i豪华导航版EyeSight、傲虎2.5i运动导航版EyeSight。

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  据斯巴鲁市场部总管铃木贵志先生称,目前在其他市场销售的搭载EyeSight系统的车型都是采用自然吸气发动机的。在中国市场,之所以没有在顶配车型上搭载EyeSight系统,主要是因为顶配车型采用的都是2.0T发动机,是专门为中国市场定制的动力系统配置,目前EyeSight系统尚未与该2.0T动力总成进行匹配,但不排除未来有相应的计划。

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  第三代EyeSight系统与第二代系统相比,立体摄像头检测距离扩大了40%。当前车紧急制动,前后车相对速度小于50km/h的情况下,第三代EyeSight系统能避免碰撞事故的发生(第二代EyeSight系统只能在前后车相对速度小于30km/h时避免碰撞)。此外,立体摄像头的检测角扩大了40%(视野更宽),可以更早地识别横穿道路的行人,并对车辆实施制动。

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立体摄像头比单目摄像头更高效

● 立体摄像头预碰撞系统比单目摄像头更高效

  从搭载第三代EyeSight系统的斯巴鲁Levorg车型在2016标准Euro NCAP碰撞安全测试结果可以看到,当前车紧急制动,而且前后车距离较近时,第三代EyeSight系统无法避免碰撞,但能通过制动减速来减轻碰撞的程度。其他测试项目中,第三代EyeSight系统都能够避免碰撞事故的发生。

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  Euro NCAP对搭载了Pre Sense City系统的奥迪Q7车型进行了测试,结果表明这套仅带有单目摄像头的系统在一大半的测试项目中都无法避免碰撞的发生,效果不及采用立体摄像头的第三代EyeSight系统。

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  和采用雷达+单目摄像头的驾驶辅助系统相比,第三代EyeSight系统拥有相似的预碰撞防护效能,但在前车紧急制动碰撞防护方面稍有不及。第四代普锐斯搭载了丰田最新的Toyota Safety Sense P系统,系统带有雷达和单目摄像头。在2016标准Euro NCAP碰撞安全测试的预碰撞系统测试中获得了非常不错的成绩,所有测试都避免了碰撞事故的发生。可见雷达的辅助确实提升了识别障碍物的速度,从而让制动系统更快介入工作来提升车辆预碰撞性能。

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  虽说单目摄像头和立体摄像头都是基于图像识别技术来“找出”车辆前方的障碍物。实际上两种技术方案的软件算法有本质的区别。

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  也就是说,在判断障碍物距离之前,要先知道这个障碍物是什么东西。要判断出障碍物的类型,就需要在图像识别软件中建立一个庞大的样本特征数据库,摄像头每拍摄一帧图像,都会与样本特征数据库中的样本进行比对来判断车辆前方有没有障碍物。如果前车是非标准车型则无法完成特征匹配过程,自然也无法实现预警甚至自动制动的功能了。

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  立体摄像头相比单目摄像头有两点优势,一是没有识别率的限制,因为从原理上来说立体摄像头无需识别出障碍物的类型再根据大小进行距离的计算;二是精度更高,通过视差算法直接计算出物体的距离。

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  不论是单目摄像头和立体摄像头,都没办法在能见度较差的恶劣天气环境下工作。这一点是摄像头系统相较雷达系统的主要劣势。可以预见,为应对竞争对手技术上的革新带来的产品力提升,斯巴鲁下一代EyeSight系统也有望加入雷达来增强预碰撞系统的响应性能以及在恶劣天气下系统的工作能力。

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第三代EyeSight系统功能简介

● 第三代EyeSight系统带有什么功能?

  第三代EysSight系统带有防碰撞制动、起步油门误操作预防、全车速范围自适应巡航、车道偏离提示、车辆摆动警告、前方车辆起步提示这六项主要功能。

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  防碰撞制动功能会在检测到车辆与前方障碍物存在较高碰撞风险时自动对车辆进行制动,避免碰撞事故的发生。系统在1-200km/h车速范围内处于工作状态,可以避免与前车相对速度小于50km/h的碰撞事故发生,避免与前方行人相对速度小于35km/h的碰撞事故发生。

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  起步油门误操作预防功能可以通过降低发动机转速避免车辆倒车时错挂前进挡踩错油门撞上前方的障碍物,这对于新手来说是个提升车辆安全性的实用功能。

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  全车速范围自适应巡航能够在设定好巡航速度和跟车距离后,在0-180km/h车速范围内自动控制车辆的跟车速度,并能跟车至停止。如果车辆前方空旷,车辆就会自动加速到巡航速度;如果遇上交通拥堵或前车变道加塞,系统会自动控制车辆速度,与前车保持预设的距离。

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  车道偏离提示会在车辆偏离车道时通过提示音和仪表盘信息提示提醒驾驶员注意。当驾驶员出现驾驶疲劳,无法很好控制方向盘,车辆可能会在车道内左右摆动以蛇行的路线行驶,此时车辆摆动警告系统也会提醒驾驶员注意。

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  当交通灯转绿后,前车已经起步,如果驾驶员没有注意,车辆的前方车辆起步提示系统会提醒驾驶员注意,以免耽误后车起步。

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『斯巴鲁EysSight系统介绍视频』

● 实测斯巴鲁第三代EyeSight系统

  前面给大家介绍了斯巴鲁EyeSight系统的历史和主要功能,下面我们通过实际的项目测试看看斯巴鲁这套采用立体摄像头的系统用起来究竟怎么样?

■ 50km/h时速可避免撞上静止障碍物

  在预碰撞功能的测试中,我们可以驾驶车辆以10km/h、30km/h、50km/h的速度驶向模仿静止车辆的障碍物,体验预碰撞功能自动制动的效果。

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『斯巴鲁EyeSight系统预碰撞功能效果(车速为50km/h)

  斯巴鲁EyeSight系统的立体摄像头能够识别车辆前方100米左右的障碍物,通过警报提示、轻微预制动以及紧急制动三个阶段避免碰撞事故的发生。由于在紧急制动前采用了预先轻微制动的策略,所以整个预碰撞自动制动过程不会因为制动力来得太突然或者过猛而造成车内乘员的不适。如果驾驶员在报警提示阶段介入,踩下制动踏板并打方向躲避障碍物,EyeSight系统会判断制动力度是否足够,如果不足会自动增强制动力度;同时车辆的车身稳定系统会介入,对一侧车轮(弯道内侧车轮)施加更强的制动力,让车辆实现更快速的转向以避开障碍物。

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第三代EyeSight系统使用体验

■ 自适应巡航能够跟车至停止,再次起步需轻点油门

  斯巴鲁EyeSight系统仅采用立体摄像头就实现了能够跟车至停止的自适应巡航功能,属于业内领先。相同的功能,其他技术方案一般需要单目摄像头+雷达进行数据融合才能实现。下面我们来看看这套系统究竟用起来怎样。

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  斯巴鲁EyeSight系统的自适应巡航系统加减速相对柔和,不会出现加速或制动过猛的情况,可以保证车内乘员的乘坐舒适性。值得注意的是,这套系统遇上类似掉头弯或者环岛的路况时,由于前车会较快地离开立体摄像头的视野,系统会认为前车消失,如果此时设定的巡航速度较高就会导致车辆加速造成危险。所以这套系统更适合在没有掉头弯或者环岛的高速公路上使用。在一般公路上使用该系统要注意驾驶安全。

■ 起步油门误操作预防通过控制发动机转速实现

  在地下车库,如果驾驶员停车时一头扎进停车位,车头朝向墙面,这样移车出库时如果挂错前进挡并踩下油门踏板就会有撞墙的风险。起步油门误操作预防功能通过限制发动机转速来防止这样的事情发生。

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『斯巴鲁EyeSight系统起步油门误操作预防功能演示』

  值得注意的是,如果没有了车轮前方的隔离挡板,驾驶员也无视警告音和仪表盘提示,虽然发动机转速被限制了,但是车辆依然会向前缓慢移动,最终碰到障碍物。

■ 车道偏离提示和车辆摆动警告

  斯巴鲁EyeSight系统带有车道识别功能,能够识别分道线的位置。当系统检测到驾驶员没有主动打方向(转向角度较大或者打了转向灯)变道而车辆跨越分道线时,会通过提示音以及仪表盘信息显示屏作出提示。

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  与一些车道偏离警告系统不同,引入国内的斯巴鲁第三代EyeSight系统的车道偏离警告功能只通过提示音以及仪表盘信息提示来提醒驾驶员,没有通过在方向盘上产生转向阻力的方式来提醒驾驶员,也没有实现能主动修正方向的车道保持功能(海外版本具备该功能),功能有待增强。

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全文总结:

  斯巴鲁EyeSight系统仅采用立体摄像头就实现了能够跟车至停止的自适应巡航功能,属于业内领先。相同的功能,其他技术方案一般需要单目摄像头+雷达进行数据融合才能实现。斯巴鲁中国市场部总管铃木先生坦诚地表示,EyeSight系统属于驾驶辅助系统,它只能辅助驾驶及起到提醒作用,驾驶员不应该把该套系统当作自动驾驶系统来看待。由于该系统基于立体摄像头技术,所以在暴雨和下雪等能见度不佳的天气下工作效率较低甚至会退出工作,驾驶员需要留意仪表盘的提示,在必要时接管车辆确保行车安全。(图/文/摄 汽车之家 常庆林)

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