撰文/ 錢(qián)亞光
編輯/ 黃大路
設(shè)計(jì)/ 師 超
來(lái)源/ Automotive News by John Irwin, www.photonics.com, business.observernewsonline.com
在汽車(chē)安全方面，很少有進(jìn)步像引入自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)那樣產(chǎn)生重大影響。作為一項(xiàng)關(guān)鍵的安全功能，AEB系統(tǒng)不僅對(duì)大型重型車(chē)輛（HGV）至關(guān)重要，而且對(duì)道路上的任何車(chē)輛及其他交通參與者都至關(guān)重要。
根據(jù)NHTSA（美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局）的計(jì)算，在強(qiáng)制加入AEB功能后，僅在美國(guó)每年將至少減少24000人的受傷事故，以及至少挽救360條生命。IIHS（美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)）稱，AEB能夠減少30%左右的事故發(fā)生。
今年1月，IIHS宣布，美國(guó)20多家制造商履行了在美國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的幾乎所有新車(chē)上搭載緊急制動(dòng)系統(tǒng)的自愿承諾。盡管目標(biāo)是95%以上的新車(chē)搭載緊急制動(dòng)系統(tǒng)，但大部分安裝比率接近100%。
據(jù)英國(guó)汽車(chē)協(xié)會(huì)（RAC）統(tǒng)計(jì)，在英國(guó)，只有21%的新車(chē)出廠時(shí)就配備了自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB），另有27%的車(chē)輛提供該系統(tǒng)作為可選配置，需額外付費(fèi)。
根據(jù)佐思汽研發(fā)布的《中國(guó)汽車(chē)智駕技術(shù)與數(shù)據(jù)趨勢(shì)月度監(jiān)測(cè)報(bào)告（2024年第6期）》，2024年1-5月，中國(guó)乘用車(chē)AEB裝配量達(dá)489.9萬(wàn)輛，裝配率為61.8%。
隨著支持性立法的出臺(tái)，AEB將越來(lái)越普及。2019年2月，聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)12日宣布，日本、歐盟等40個(gè)國(guó)家和地區(qū)已就一項(xiàng)聯(lián)合國(guó)針對(duì)新款汽車(chē)和輕型商用車(chē)提出的高級(jí)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）監(jiān)管草案達(dá)成協(xié)議。
美國(guó)于2023年將AEB系統(tǒng)納入輕型車(chē)輛的新聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)輛安全標(biāo)準(zhǔn)中，今年4月底，NHTSA推出新規(guī)，要求在2029年前，幾乎所有新車(chē)都必須配備先進(jìn)的AEB系統(tǒng)。
在我國(guó)，2021年10月1日，《乘用車(chē)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）性能要求及試驗(yàn)方法》實(shí)施。2023年6月，中國(guó)全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)分會(huì)啟動(dòng)申報(bào)了強(qiáng)制性法規(guī)《輕型汽車(chē)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》。2024年5月，中國(guó)交通部要求營(yíng)運(yùn)客車(chē)、載貨汽車(chē)、牽引車(chē)輛和危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸營(yíng)運(yùn)車(chē)輛均需裝配自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS），并滿足相關(guān)技術(shù)要求。
AEB效果取決于傳感器
AEB系統(tǒng)通過(guò)自主制動(dòng)來(lái)防止事故發(fā)生。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到潛在碰撞并發(fā)現(xiàn)司機(jī)未作出反應(yīng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)制動(dòng)以防止碰撞或降低車(chē)輛速度來(lái)減輕碰撞的嚴(yán)重程度。該系統(tǒng)共有三個(gè)不同的階段，只有在司機(jī)未采取行動(dòng)且碰撞似乎即將發(fā)生時(shí)才會(huì)啟動(dòng)。
在第一階段，如果系統(tǒng)檢測(cè)到車(chē)輛可能與前方車(chē)輛發(fā)生碰撞，則會(huì)在儀表盤(pán)上顯示音頻和視覺(jué)警告。這作為對(duì)司機(jī)的初步提醒，要求其采取糾正措施。如果司機(jī)未作出反應(yīng)且碰撞看起來(lái)仍然有可能發(fā)生，系統(tǒng)將進(jìn)入第二階段。在這個(gè)階段，會(huì)短暫而突然地施加制動(dòng)，以吸引司機(jī)的注意。此外，剎車(chē)系統(tǒng)會(huì)充電，以便在必要時(shí)進(jìn)行全力制動(dòng)。在第三階段和最終階段，如果碰撞仍然迫在眉睫，系統(tǒng)會(huì)全制動(dòng)。這種制動(dòng)力比司機(jī)手動(dòng)操作的制動(dòng)力更強(qiáng)，可以使車(chē)輛停止或顯著降低其速度，以最小化撞擊的影響。
AEB系統(tǒng)由許多傳感器組成，包括雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波傳感器和攝像頭，它們實(shí)時(shí)收集關(guān)于障礙物、其他車(chē)輛、行人和道路條件的數(shù)據(jù)。AEB系統(tǒng)的有效性取決于這些傳感器的精確性和可靠性。它必須準(zhǔn)確地檢測(cè)潛在的危險(xiǎn)，并迅速將信息傳遞給車(chē)輛的中央處理器，然后由中央處理器決定是否施加剎車(chē)。一旦收集了環(huán)境數(shù)據(jù)，就需要將模擬測(cè)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便控制系統(tǒng)能夠理解和解釋這些值。
對(duì)于汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，不受歡迎的AEB誤觸發(fā)是令人不安的一個(gè)來(lái)源，因?yàn)檎`觸發(fā)可能會(huì)導(dǎo)致司機(jī)無(wú)法預(yù)料地突然停車(chē)，進(jìn)而引發(fā)尾隨車(chē)輛發(fā)生追尾事故。因此，一些研發(fā)AEB相關(guān)傳感器供應(yīng)商都在努力解決這一難題，而基于AI的熱傳感技術(shù)無(wú)疑對(duì)此起到了推動(dòng)作用。
基于AI的熱感應(yīng)系統(tǒng)麥格納國(guó)際公司（Magna International Inc.）稱，該公司開(kāi)發(fā)了一種基于人工智能的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱感應(yīng)系統(tǒng)，可以更好地檢測(cè)到動(dòng)物和行人。
麥格納熱產(chǎn)品業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)副總裁理查德西奧恩(Richard Seoane)表示，在人工智能的幫助下，麥格納對(duì)道路傳感器拍攝的超過(guò)7000萬(wàn)幀圖像進(jìn)行了訓(xùn)練，以提升其熱感應(yīng)算法。在圖像中，行人、動(dòng)物、騎自行車(chē)的人和其他車(chē)輛都被標(biāo)記出來(lái)，麥格納的算法被訓(xùn)練得比當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)更準(zhǔn)確地識(shí)別這些物體。
“自動(dòng)緊急制動(dòng)并不是一個(gè)舒適的情況，”塞奧恩說(shuō)。“這是一個(gè)硬剎車(chē)，并且可能與行人或其他車(chē)輛發(fā)生碰撞。” 塞奧恩說(shuō)，該系統(tǒng)有助于減少可能導(dǎo)致自動(dòng)緊急制動(dòng)誤觸發(fā)的錯(cuò)誤。在當(dāng)今汽車(chē)中使用的熱成像系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)算法，可能會(huì)在炎熱的夏季，將一個(gè)在夜間散發(fā)熱量的消防栓誤認(rèn)為是一個(gè)小孩。
“使用基于物體的算法，它會(huì)給你一個(gè)假陽(yáng)性結(jié)果，說(shuō)那是一個(gè)行人，”塞奧恩說(shuō)。“有了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它可以識(shí)別出那不是個(gè)人。” 同樣，麥格納的新系統(tǒng)能夠檢測(cè)出彎腰撿拾掉落物品的人是否實(shí)際上是行人。
“如果看到有人躺在地上，它不會(huì)將其分類，”Seoane說(shuō)。“因此，有很多未被檢測(cè)到的情況。” 塞奧恩表示，新的算法被訓(xùn)練以識(shí)別人們?cè)诙喾N不同場(chǎng)景下的行為，包括他們低頭看手機(jī)或攜帶物品時(shí)。“訓(xùn)練數(shù)據(jù)的美妙之處在于，你可以針對(duì)不同類型的姿勢(shì)進(jìn)行訓(xùn)練，”他說(shuō)。
這是麥格納開(kāi)發(fā)的最新熱成像系統(tǒng)，塞奧恩表示，該公司正在與客戶會(huì)面，以評(píng)估他們對(duì)新產(chǎn)品的興趣，并討論如何將其整合到現(xiàn)有的安全系統(tǒng)中。
該公司希望這些新功能能夠幫助熱感測(cè)成為未來(lái)更強(qiáng)大的ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）的一部分。“單獨(dú)使用熱傳感器只能做這么多，”塞奧恩說(shuō)。“但是，當(dāng)你開(kāi)始將不同的傳感器組合在一起并使用基于AI的算法時(shí)，你可以真正開(kāi)發(fā)出一個(gè)強(qiáng)大的ADAS系統(tǒng)。”
可見(jiàn)光與紅外光的結(jié)合除了麥格納，開(kāi)發(fā)熱成像傳感器技術(shù)的奧比森（Obsidian Sensors）公司也在最近與奇景光電（Himax Technologies）公司合作，結(jié)合奇景光電的“WiseEye”人工智能處理能力和奧比森的熱成像技術(shù)，推出應(yīng)用于AEB的安全解決方案。
奇景光電表示，該解決方案旨在支持在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，并提高包括工業(yè)、汽車(chē)安全與自主駕駛以及安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用的準(zhǔn)確性和可靠性。
順時(shí)針?lè)较�，從最左起：奧比森VGA熱像儀，使用奧比森熱像儀的熱像儀清晰顯示的行人夜間圖像，使用普通攝像頭的行人的眩光夜間圖像，使用普通攝像頭的汽車(chē)的眩光白天圖像，以及使用奧比森熱像儀的熱像儀清晰的汽車(chē)白天圖像
總部位于圣地亞哥的奧比森采用大規(guī)模微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）平臺(tái)制造傳感器。據(jù)該公司稱，這種方法使傳感器能夠在成熟的平板顯示器工廠生產(chǎn)，從而支持低成本和高產(chǎn)量。
該熱成像解決方案將與廣達(dá)（Quanta）的汽車(chē)解決方案相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)安全功能。據(jù)廣達(dá)高級(jí)副總裁阿蘭蔡（Alan Chai）表示，該公司正在積極開(kāi)發(fā)可見(jiàn)光和紅外光相結(jié)合的成像系統(tǒng)。
蔡說(shuō)：“與奧比森的合作利用AI視覺(jué)處理器將顏色（RGB）傳感器和長(zhǎng)波紅外(LWIR)傳感器信號(hào)融合，從而觸發(fā)潛在挽救生命的系統(tǒng)，如自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）和車(chē)內(nèi)重要體征檢測(cè)。”此外，他還表示，這些技術(shù)的結(jié)合還支持新型機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。應(yīng)用范圍涵蓋了監(jiān)控、安防以及無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域。
奧比森CEO約翰洪（John Hong）表示，盡管熱成像技術(shù)已經(jīng)被確認(rèn)為提高汽車(chē)安全性的關(guān)鍵傳感器技術(shù)，但目前其開(kāi)發(fā)和實(shí)施的高成本阻礙了廣泛應(yīng)用。他表示，該公司的制造方法克服了成本和規(guī)模方面的瓶頸。
可檢物和估距的AI熱像儀還有一些跨界的公司也在利用自身的技術(shù)進(jìn)軍AEB領(lǐng)域。專注于熱成像解決方案的韓國(guó)公司Thermoeye，其熱成像技術(shù)以往在半導(dǎo)體和電池行業(yè)的制造過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，用來(lái)評(píng)估熱均勻性和早期缺陷檢測(cè)。
Thermoeye將在2025年3月推出一款名為T(mén)MC EDGE的AI熱像儀。TMC EDGE是專為自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等應(yīng)用而設(shè)計(jì)，是世界上第一臺(tái)能夠同時(shí)進(jìn)行物體檢測(cè)和距離估計(jì)的AI熱像儀。
TMC EDGE可在任何天氣條件下（包括雨、雪、夜間和霧）提供全天候的完整前向視野，這是普通可見(jiàn)光相機(jī)和激光雷達(dá)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。它具有640x512（VGA）的分辨率和每秒6萬(wàn)億次運(yùn)算（6TOPS）的AI芯片，可對(duì)距離達(dá)150米的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和距離估計(jì)，誤差小于2%。TMC EDGE尺寸小于2英寸，配有標(biāo)準(zhǔn)化支架，可輕松集成到各種硬件系統(tǒng)中。
Thermoeye擁有與熱成像和圖像分析相關(guān)的6項(xiàng)專利，并建立了一個(gè)包含超過(guò)50萬(wàn)張熱成像圖像的數(shù)據(jù)集，以提升其技術(shù)能力。目前，Thermoeye正在準(zhǔn)備商業(yè)化TMC EDGE，并與Tier 1討論聯(lián)合技術(shù)開(kāi)發(fā)和合作。
隨著TMC EDGE的推出，Thermoeye的市場(chǎng)范圍將從工業(yè)應(yīng)用擴(kuò)大到自動(dòng)駕駛和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域，這有望顯著增加公司的收入。
Thermoeye首席執(zhí)行官金道熙（Dohwi Kim）說(shuō)：“我們正在建立一個(gè)基于熱像儀的安全自主環(huán)境。我們的目標(biāo)不僅是將我們的技術(shù)商業(yè)化，用于自主應(yīng)用，而且還找到機(jī)會(huì)將熱像儀集成到我們服務(wù)的當(dāng)前和未來(lái)市場(chǎng)中。
