一、國家標准
前向碰撞預警的標准文件是GB_T 33577-2017。該標准初步定義了這項技術。需要注意的是,性能試驗環境被設置為白天,也就是說到2017年,大多數廠家沒有解決天氣惡劣的環境干擾。
不過時至今日,一半以上的廠家都解決了這個問題,該標准就顯得有點寬松了。
二、技術方向
前向碰撞預警有這么幾個方向:毫米波、激光雷達、單目相機+毫米波、單目相機、雙目相機。
特斯拉以前是單目相機+毫米波的技術方案,現在改為單目相機。
中科慧眼用的是雙目相機方案,做的也比較好。
總之,主流方向就是單目相機、或者雙目相機、又或者三目。
三、研發問題
前向碰撞預警必須要獲取幾個重要的信息,分別是前車相對距離、前車相對速度、自車絕對速度、自車加速度和自車轉向。
擁有前車相對距離、相對速度、自車絕對速度,才可以估算碰撞時間。擁有自車加速度和自車轉向,才能夠摸清駕駛員的駕駛意圖。
結合碰撞時間、駕駛意圖,才能夠實現一個基本的FCW。
自車的絕對速度、加速度和轉向可以由can總線來獲取,沒這個條件的話,也可以用慣導來獲取。
然而前車的相對距離、相對速度的求解就是一個較困難的問題。
四、求解前車相對距離、相對速度
我們只討論用視覺的方法求距離、速度。
基於視覺的前車測距方法,有兩個主要方向,一是雙目求深度圖,二是單目小孔成像。
雙目的方法,有一個很大的限制條件,就是最大測量距離絕對不會超過30m。這是由雙目相機的視角和分辨率、焦距、基線長度共同決定的。
中科慧眼說自己的最大測量距離有100m,但是我覺得不可能,算法再強,沒有設備支撐,也不可能做到100m。
單目的方法,大多是基於小孔成像的原理,可以看看這篇文章:單鏡頭視覺系統檢測車輛的測距方法 - 知乎 (zhihu.com)
當然,單目也有他的問題:如果使用檢測框着地點來估計前車距離,自車的俯仰角發生變化,約束條件就會被破壞,所測距離將會發生巨大誤差。真實駕駛條件中,俯仰角的變化不可避免,通過估算俯仰角,對距離進行補償是一個不錯的方法。如果使用高度信息估計前車距離,車輛的高度信息不統一,可能需要對每一種車的高度都進行標定。寬度信息則不建議使用。
也可以用IMM算法,將這兩個模型結合起來使用,但是效果完全取決於你的調參技術。
用視覺的方法求解前車速度,也是一個麻煩問題。首先,也是必須的,你要有一個跟蹤器,將不同幀之間的同一輛車的測距信息關聯起來。其次,求解出來的速度必須能夠及時反映當前時刻車輛的速度,如果不能及時反映,就會導致預警延遲。跟蹤器可以使用deepsort,但是該技術沒有完全解決ID switch的問題,求解速度可以使用最小二乘法濾波,但是最小二乘法屬於低通濾波,必然會有響應慢的情況。那么可不可以使用別的方法,當然可以,但是如果你使用的方法是低通濾波,那么響應慢的情況,不可能避免。一個折衷的辦法就是別讓速度被平滑的太厲害,不要使他的響應過於慢。