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文檔簡介
熱像儀在任何光線下都能探測到物體的能力,有助于提高車輛的自動緊急制動系統(tǒng)的性能。如今,大多數(shù)新型汽車和卡車都配備了自動緊急制動(AEB)系統(tǒng),但它們使用的傳感器技術(shù),并不能在所有照明條件下都很好地工作。熱像儀被視為AEB的一種潛在傳感器選擇,它可以克服現(xiàn)有傳感技術(shù)的限制,因?yàn)樗鼈兡軌蛟谌豕饣驘o光條件下探測到物體。盡管車輛中越來越多地使用先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS),如緊急制動等功能,但是每年發(fā)生的交通事故數(shù)量仍然很高,尤其是在夜間行車涉及的行人、騎行者和動物等弱勢道路使用者(VRU)的事故。OwlAutonomousImaging(OwlAI)公司首席業(yè)務(wù)官WadeAppelman表示,在過去的十年中,交通事故中行人死亡人數(shù)量急劇增加,其中76%都發(fā)生在夜間。到目前為止,大多數(shù)安全法規(guī)都是針對駕駛員的;現(xiàn)在世界各地的許多政府都開始實(shí)施旨在改善行人安全的法規(guī)。在美國,國家公路交通安全管理局(NHTSA)于2023年5月宣布了一項(xiàng)擬議規(guī)則制定通知,要求客車和輕型卡車配備AEB和行人AEB系統(tǒng)。隨后,6月又對重型車輛(車輛額定總重(GVWR)大于10000磅的車輛,如重型卡車和公共汽車)提出了類似的規(guī)章要求。然而,Appelman在一次采訪發(fā)言中表示,早期的測試表明,目前市場上用于AEB系統(tǒng)的傳感器和攝像頭,在夜間都工作得不太好。因此,需要新技術(shù)來更好地保護(hù)弱勢道路使用者,并滿足NHTSA提出的要求。圖1:熱像儀可以探測車輛前照燈照明區(qū)域之外的范圍,因?yàn)樗鼈儾恍枰鈦碛^察物體。電流傳感器技術(shù)的不足AEB系統(tǒng)利用各種傳感器來探測物體,并在駕駛員不采取行動避免撞到探測到的物體時自動剎車,這在很大程度上依賴于液壓或氣動技術(shù)。為了讓AEB系統(tǒng)做出制動決策,它們必須首先探測并分類物體,以確定探測到的物體是汽車、人、動物還是其他什么東西。然后,系統(tǒng)需要確定對象的距離。Appelman說:“只有這樣,系統(tǒng)才能決定是否要踩剎車。為了做出自動剎車的行動決定,系統(tǒng)需要知道確實(shí)有物體存在、需要知道它是什么,以及它離車輛有多遠(yuǎn)?!比缃?,大多數(shù)配備ADAS的車輛都使用RGB相機(jī),它們能夠在可見光條件下捕獲信息。Appelman介紹說,這些相機(jī)在探測物體、對物體進(jìn)行分類方面做得很好,在正確的配置下甚至可以確定物體的距離。但就像人眼或手機(jī)攝像頭一樣,如果沒有照明(比如前燈、閃光燈或陽光),這些相機(jī)就看不見了?!癛GB相機(jī)在許多具有挑戰(zhàn)性的條件下都會失效,但現(xiàn)在大多數(shù)車輛仍在使用RGB相機(jī)。這就是為什么行人死亡人數(shù)增加的原因之一,因?yàn)槿绻鼈冞\(yùn)行得不夠良好,就會增加車輛撞到東西的可能性?!盇ppelman說道。雷達(dá)傳感器通常也會存在于當(dāng)前的安全系統(tǒng)中,用于物體探測。雷達(dá)傳感器擅長感知物體,但不會對物體進(jìn)行分類。雷達(dá)傳感器只擅長探測和測距,而且成本低廉,這有助于它們在市場上的廣泛使用。激光雷達(dá)傳感器的使用越來越多,其在探測方面比雷達(dá)傳感器略勝一籌,這也是它們被視為自動駕駛汽車中關(guān)鍵傳感器技術(shù)的原因之一。然而,與雷達(dá)一樣,激光雷達(dá)傳感器也無法對物體進(jìn)行分類,而且價格昂貴,盡管近年來價格有所下降??紤]到當(dāng)前傳感技術(shù)存在的一些不足,應(yīng)該考慮其他類型的傳感器,特別是熱像儀,以幫助在弱光或無光條件下更好地對物體進(jìn)行探測和分類。圖2:熱像儀可以在夜間從遠(yuǎn)處更好地探測行人和其他易受傷害的道路使用者,這對于配備緊急制動系統(tǒng)的車輛是非常有益的。熱像儀的好處由于熱像儀可以在完全黑暗和耀眼的光線下看到物體,因此它們能夠在任何光線條件下更好地探測物體。Appelman說:“熱像儀不需要光照,也不受光照的影響。它們工作在與其他技術(shù)完全不同的電磁波譜下?!睙嵯駜x工作在紅外波段,可以透過霧、雨、雪、灰塵和煙霧看到物體。因?yàn)闊嵯駜x不需要光,所以可以探測到車輛前燈照明范圍之外大約50米的區(qū)域。根據(jù)鏡頭的配置,熱像儀可以確定180米范圍內(nèi)物體的距離和類別,這有足夠的時間讓車輛停下來,并決定采取適當(dāng)?shù)男袆?。熱像儀和普通相機(jī)的不同之處在于傳感器。OwlAI公司所使用的傳感器,當(dāng)其從被探測的環(huán)境中獲得熱能量時,會產(chǎn)生共振?!懊糠N物體都有相對溫度,我們的技術(shù)能在可見光之外的光譜上看到輻射能量?!盇ppelman說。雖然這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)存在了一段時間,但它通常用于軍事領(lǐng)域,并且價格昂貴?,F(xiàn)在,隨著成本的逐漸下降,這項(xiàng)技術(shù)正在獲得更多的商業(yè)應(yīng)用,這反過來又有助于進(jìn)一步降低成本。傳感器的分辨率對應(yīng)用而言也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。OwlAI一直致力于改善其熱像儀中使用的傳感器技術(shù),它們已經(jīng)可以產(chǎn)生1200×800像素的高清圖像,并且能夠以大規(guī)模生產(chǎn),這有助于提高成本效益。Appelman表示,OwlAI公司的熱像儀可用于前向視覺探測、以及后向和側(cè)向視覺探測,從而能夠更好地探測車輛周圍的情況。它們還可以與雷達(dá)和RGB相機(jī)等其他傳感器技術(shù)協(xié)同使用,以進(jìn)一步提高成像和探測能力。例如,將RGB相機(jī)信息疊加在熱像儀的信息上,可以顯示探測到的環(huán)境的更多色彩強(qiáng)度,從而更容易看到停車標(biāo)志等物體。OwlAI將軟件與熱像儀配對使用,實(shí)現(xiàn)物體分割和分類。熱像儀探測到物體,然后軟件確定這些物體是什么。對于那些更關(guān)注在區(qū)域內(nèi)探測到人的應(yīng)用,該軟件也能勝任。圖3:熱像儀和軟件的配對,可以在任何照明條件下改善對行人、騎行者和其他物體的探測和分類。熱成像與緊急制動配合工作OwlAI的熱像儀等傳感技術(shù)在緊急制動系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,它們能探測到物體的存在,以便采取適當(dāng)?shù)男袆?。熱像儀連接到車輛的中央處理器,該處理器運(yùn)行算法來分類或確定探測到的物體是什么。一旦識別出物體,就會通過車輛的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送信號來啟動制動器。AEB系統(tǒng)探測、識別和采取行動的速度,對于確保VRU的安全以及滿足NHTSA和世界各地其他政府機(jī)構(gòu)的擬議法規(guī)至關(guān)重要。正如Appelman所解釋的,迄今為止的測試表明,熱像儀能夠快速、更準(zhǔn)確地探測VRU,尤其是在夜間,因此將有利于擬議法規(guī)的授權(quán)。圖4:一旦熱像儀探測到人或物體,它就會向車輛的中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送信號,以啟動制動器。目前,NHTSA針對額定車輛總重低于10000磅的車輛(客車和輕型卡車)的提案,要求具備能以62英里/小時的速度晝夜工作的AEB和行人AEB系統(tǒng);而針對重型車輛的擬議規(guī)則,則要求AEB系統(tǒng)以6~50英里/小時的速度工作。一旦這些擬議規(guī)則成為法規(guī)并開始實(shí)施,汽車原始設(shè)備制造商大約需要3-5年去實(shí)施和通過安全標(biāo)準(zhǔn)。AEB系統(tǒng)的測試程序尚未完全確定,但目前的提案規(guī)定,行人AEB測試場地的環(huán)境照度不得超過0.2lux,Appelman表示,這相當(dāng)于低月光條件。他說:“汽車必須能夠在很遠(yuǎn)的距離外,在這樣的低光線下行駛、停車并探測到行人。使用目前市場上的技術(shù),汽車在夜間很難看到物體。”因此,使用熱像儀可以更好地在夜間探測到物體,熱像儀可能是滿足擬議的NHTSA法規(guī)所必需的技術(shù)。OwlAI公司的測試已經(jīng)證明,與RGB相機(jī)相比,熱像儀在夜間能夠更好地探測和識別足類動物和其他VRU,因此可以更快地采取適當(dāng)?shù)男袆印嵯駜x能夠在惡劣天氣(如雨和霧)條件下工作的能力,也將有利于AEB,確保系統(tǒng)可以隨時采取安全行動。這種能力也有助于熱像儀在非公路機(jī)械中使用,如農(nóng)業(yè)和地下采礦,這些環(huán)境中可能存在大量灰塵和碎片,加之可能阻礙機(jī)器操作員觀察周圍環(huán)境的弱光條件。使用熱像儀可以更好地觀察工作現(xiàn)場,并提高機(jī)器周圍工作人員的安全性。隨著各種車輛和移動機(jī)器的自主性不斷提高,它們也將受益于熱成像技術(shù)的更大可用性。能夠在各種光線或天氣條件下探測物體,將有助于確保自動駕駛汽車的安全運(yùn)行,這是目前人們關(guān)注的一個重要領(lǐng)域,尤其是那些在公共道路上行駛的汽車。將熱像儀與其他類型的傳感技術(shù)結(jié)合使用,能夠?qū)崿F(xiàn)更廣泛的探測能力和安全性,這也將有助于未來自動駕駛的發(fā)展?!俺鲇谥T多原因,
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