撰文 / 錢亞光

編輯 / 黃大路

設(shè)計(jì) / 師 超

來源 / Automotive News by John Irwin, www.photonics.com, business.observernewsonline.com

在汽車安全方面，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)大型重型車輛（HGV）至關(guān)重要，而且對(duì)道路上的任何車輛及其他交通參與者都至關(guān)重要。

根據(jù)NHTSA（美國國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20多家制造商履行了在美國市場(chǎng)銷售的幾乎所有新車上搭載緊急制動(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)英國汽車協(xié)會(huì)（RAC）統(tǒng)計(jì)，在英國，只有21%的新車出廠時(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《中國汽車智駕技術(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，中國乘用車AEB裝配量達(dá)489.9萬輛，裝配率為61.8%。

隨著支持性立法的出臺(tái)，AEB將越來越普及。2019年2月，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)12日宣布，日本、歐盟等40個(gè)國家和地區(qū)已就一項(xiàng)聯(lián)合國針對(duì)新款汽車和輕型商用車提出的高級(jí)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）監(jiān)管草案達(dá)成協(xié)議。

美國于2023年將AEB系統(tǒng)納入輕型車輛的新聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)中，今年4月底，NHTSA推出新規(guī)，要求在2029年前，幾乎所有新車都必須配備先進(jìn)的AEB系統(tǒng)。

在我國，2021年10月1日，《乘用車自動(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，中國全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車分會(huì)啟動(dòng)申報(bào)了強(qiáng)制性法規(guī)《輕型汽車自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》。2024年5月，中國交通部要求營(yíng)運(yùn)客車、載貨汽車、牽引車輛和危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸營(yíng)運(yùn)車輛均需裝配自動(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)通過自主制動(dòng)來防止事故發(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輛速度來減輕碰撞的嚴(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)到車輛可能與前方車輛發(fā)生碰撞，則會(huì)在儀表盤上顯示音頻和視覺警告。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輛的中央處理器，然后由中央處理器決定是否施加剎車。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)于汽車制造商來說，不受歡迎的AEB誤觸發(fā)是令人不安的一個(gè)來源，因?yàn)檎`觸發(fā)可能會(huì)導(dǎo)致司機(jī)無法預(yù)料地突然停車，進(jìn)而引發(fā)尾隨車輛發(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)

麥格納國際公司（Magna International Inc.）稱，該公司開發(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7000萬幀圖像進(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、騎自行車的人和其他車輛都被標(biāo)記出來，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。“這是一個(gè)硬剎車，并且可能與行人或其他車輛發(fā)生碰撞?！?塞奧恩說，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)假陽性結(jié)果，說那是一個(gè)行人，”塞奧恩說?！坝辛司矸e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?！耙虼?，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)?！坝?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。

這是麥格納開發(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)成為未來更強(qiáng)大的ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）的一部分?！皢为?dú)使用熱傳感器只能做這么多，”塞奧恩說?！暗?，當(dāng)你開始將不同的傳感器組合在一起并使用基于AI的算法時(shí)，你可以真正開發(fā)出一個(gè)強(qiáng)大的ADAS系統(tǒng)?！?/p>

可見光與紅外光的結(jié)合

除了麥格納，開發(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)針方向，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）的汽車解決方案相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)汽車安全功能。據(jù)廣達(dá)高級(jí)副總裁阿蘭·蔡（Alan Chai）表示，該公司正在積極開發(fā)可見光和紅外光相結(jié)合的成像系統(tǒng)。

蔡說：“與奧比森的合作利用AI視覺處理器將顏色（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）和車內(nèi)重要體征檢測(cè)?！贝送?，他還表示，這些技術(shù)的結(jié)合還支持新型機(jī)器視覺產(chǎn)品的開發(fā)。應(yīng)用范圍涵蓋了監(jiān)控、安防以及無人機(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)為提高汽車安全性的關(guān)鍵傳感器技術(shù)，但目前其開發(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)的制造過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，用來評(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TMC EDGE的AI熱像儀。TMC EDGE是專為自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、無人機(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，這是普通可見光相機(jī)和激光雷達(dá)幾乎無法實(shí)現(xiàn)的。它具有640x512（VGA）的分辨率和每秒6萬億次運(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50萬張熱成像圖像的數(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：“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)前和未來市場(chǎng)中。