我之前在專欄文章：進(jìn)軍Level 3，奧迪A8自動駕駛功能剖析中深度解讀過全新奧迪A8 L3級別的自動駕駛技術(shù)。除了自動駕駛功能外，奧迪A8L還有一些主動安全領(lǐng)域的黑科技。今天我從技術(shù)的角度來討論一下這些黑科技是如何實現(xiàn)的。

安全主要分為主動安全和被動安全；被動安全是指事故發(fā)生后保證乘客安全的措施，如安全帶、氣囊；主動安全是指在事故發(fā)生前，通過一系列的預(yù)警或預(yù)防措施，避免事故發(fā)生或降低事故的嚴(yán)重性，最常見的就是ESP。

奧迪A8L的具有多項主動安全技術(shù)，這里就不一一列舉了，我個人比較關(guān)注的技術(shù)有三種：

1. 智能車身平衡系統(tǒng)

2. 開門預(yù)警系統(tǒng)

3. 夜視系統(tǒng)

奧迪A8L傳感器配置解讀

在解讀主動安全技術(shù)前，需要先對奧迪A8L的傳感器配置方案做一個簡單的介紹，這是后面技術(shù)解讀的基礎(chǔ)。下圖列出了全新奧迪A8L上的7種核心傳感器。

沒有對比基本看不出好壞。以下是市面上競品車型的傳感器配置對比圖，通過對比可以看出一些端倪。

從傳感器配置上可以看出，奧迪A8L的傳感器配置是所有量產(chǎn)車型中最為豐富的，不僅有完備的長短距離的毫米波雷達(dá)和前置攝像頭，以及復(fù)雜路況自動駕駛不可或缺的激光雷達(dá)，還有和主動安全息息相關(guān)的4路高清環(huán)視攝像頭、超聲波雷達(dá)和紅外夜視攝像頭。

與自動駕駛技術(shù)強相關(guān)的傳感器分別是激光雷達(dá)、前視攝像頭、長距離雷達(dá)。剩下的四種傳感器——角雷達(dá)、環(huán)視攝像頭、超聲波雷達(dá)和紅外夜視攝像機是奧迪主動安全技術(shù)必不可少的元素，也是后文的主角。
智能車身平衡系統(tǒng)

智能車身平衡系統(tǒng)的官方描述是這樣的：如即將發(fā)生側(cè)面碰撞，被撞擊一側(cè)的車身瞬間抬高最多80毫米，以更堅固的底盤部分承受撞擊。

看個視頻能有更為直觀地了解。（視頻大?。?M）

智能車身平衡系統(tǒng)這個概念，我只在幾年前的汽車創(chuàng)意比賽中見過，沒想到奧迪能這么快地將其技術(shù)實現(xiàn)且應(yīng)用在量產(chǎn)車上。目前應(yīng)該還沒有第二家車廠將此技術(shù)投入到量產(chǎn)中。

智能車身平衡系統(tǒng)需要感知系統(tǒng)提前對汽車側(cè)面撞來的障礙物做感知。從奧迪A8L的傳感器配置來看，僅有兩款傳感器能夠檢測車輛側(cè)方的障礙物，分別是超聲波雷達(dá)和環(huán)視攝像頭。它們的感知范圍如下圖：

通過觀察超聲波波雷達(dá)和環(huán)視鏡頭的感知范圍，可以看出超聲波雷達(dá)僅能感知到前后輪處的障礙物，而正側(cè)方撞來的障礙物只有環(huán)視攝像頭能檢測到。

有人會有疑問，圖中的環(huán)視感知范圍如此小，是否來得及檢測？

其實環(huán)視攝像頭所用的鏡頭都是魚眼鏡頭，魚眼鏡頭意味著通過該相機采集到的圖像范圍是足夠大的，真是的感知范圍比圖中所繪制的大很多。只不過魚眼圖像存在畸變，會造成計算障礙物距離、速度不準(zhǔn)確等問題。如下圖所示，安裝在左右后視鏡下方的左右側(cè)環(huán)視攝像頭所拍攝到的畫面，地下的棋盤格是由多個相同大小的正方形組成的。

由圖可以看出，左右側(cè)的魚眼圖像至少可以檢測到20米外的障礙物，因此當(dāng)側(cè)方有障礙物（尤其是汽車這種特征明顯的障礙物）撞過來時，對系統(tǒng)來說有足夠的檢測和反應(yīng)時間，做出保護(hù)車側(cè)面的提升動作。

總的來說，這項技術(shù)的實現(xiàn)無論是對環(huán)視圖像的感知技術(shù)，還是對車身控制的及時性都有較高的要求。奧迪A8L所使用的域控制器zFAS，不僅要實現(xiàn)復(fù)雜的L3級別的自動駕駛功能，同時還是支撐各種主動安全技術(shù)的感知能力。不得不說zFAS確實是一款計算能力十分強大的域控制芯片。

開門預(yù)警系統(tǒng)

開門預(yù)警是一項能極大提升乘客“安全感”的功能，作為豪車，乘客當(dāng)然不希望開門下車時發(fā)生意外。

開門預(yù)警系統(tǒng)所依賴三種傳感器：后向角雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和環(huán)視攝像頭。它們的感知范圍如圖：

開門預(yù)警系統(tǒng)針對不同的障礙物，所用到的傳感器是不一樣的。

汽車等高速障礙物

對于汽車等高速運動的障礙物，需要有足夠高的測距和測速精度才能保證預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時性。因此針對此類障礙物，需要感知范圍足夠遠(yuǎn)，且距離測量精度足夠高的后向角雷達(dá)。

后角雷達(dá)的感知范圍和感知原理如下動圖所示：

后向角雷達(dá)實際上是頻率為24GHz的毫米波雷達(dá)。毫米波雷達(dá)有著對金屬、運動物體極其敏感的特性，因此像汽車、摩托車這種金屬質(zhì)感明顯的障礙物，用角雷達(dá)的檢測效果是極好的。

有關(guān)毫米波雷達(dá)的更多介紹，可參看本公眾號之前發(fā)布的文章無人駕駛技術(shù)入門（七）| 量產(chǎn)必備的毫米波雷達(dá)。

行人、自行車等低速障礙物

對于行人、自行車這些低速的障礙物，后巷角雷達(dá)可能存在漏檢的情況。為了確保近處的障礙物依然能夠被準(zhǔn)確檢測，需要依賴前面提到的兩款傳感器——超聲波雷達(dá)和環(huán)視攝像頭。

安裝在汽車后保險杠上的4個加上車身后側(cè)面的2個超聲波雷達(dá)，即可完成汽車后0~2.5米的感知范圍需求。當(dāng)運動中的行人經(jīng)過此區(qū)域時，系統(tǒng)有足夠的時間告知乘客汽車后方有障礙物靠近。

對于超過2.5m的近距離障礙物，比如自行車等低速障礙物，可以通過后向的環(huán)視攝像頭進(jìn)行檢測。安裝在后向的環(huán)視攝像頭與側(cè)向類似，雖然測距和測速不夠在準(zhǔn)確，但是具有足夠大的感知范圍，完全可以應(yīng)對開門預(yù)警這種功能。下圖為后向環(huán)視攝像頭的感知范圍。

開門預(yù)警系統(tǒng)需要多傳感器的配合，取長補短。魚眼攝像頭能夠識別障礙物的類型，但是對障礙物的位置和速度估計較差；而角雷達(dá)僅對距離、速度估計較為準(zhǔn)確，在判斷類型上無能為力。因此要實現(xiàn)汽車后方0~40米范圍內(nèi)的障礙物的穩(wěn)定感知，對奧迪工程師的融合算法有較大挑戰(zhàn)。

夜視系統(tǒng)

前段時間的Uber無人車在夜間撞死流浪漢的事情鬧得沸沸揚揚。其實夜間行人、動物的檢測問題早就有紅外夜視相機解決。

紅外夜視相機的與視覺傳感器有所不同，它是通過檢測范圍內(nèi)的溫度變化，獲取圖像信號的。

下圖為紅外夜視相機實際拍攝的夜間圖像。

由圖可以看出，溫度越高的地方（人臉）表現(xiàn)出來的圖像越亮，溫度越低的地方（地面）則圖像亮度越暗。這種輪廓清晰的圖像信息，對工程師設(shè)計障礙物檢測算法有著很大幫助。夜視相機的實際檢測效果如下。

紅外夜視相機穩(wěn)定的感知范圍是15~90米，即系統(tǒng)能夠至少90米提前感知到前方的行人、動物等障礙物，并作出預(yù)警提示。如果當(dāng)初Uber的車上裝有夜視相機作為司機的提醒備份，那么Uber就可以避免這場悲劇了。

結(jié)語

上面僅對我個人比較關(guān)注的主動安全技術(shù)做了技術(shù)解析。更多地諸如后方通行警示系統(tǒng)、左轉(zhuǎn)輔助系統(tǒng)等主動安全技術(shù)，基本上都是在上述傳感器的功能基礎(chǔ)上做了擴(kuò)展，有興趣的小伙伴可以到他們的官網(wǎng)上去了解。

自動駕駛+自主泊車+主動安全如此多的黑科技集一身，無論是對汽車工程師、交互工程師還是軟件工程師都是一項很大的挑戰(zhàn)。相信接下來的兩年里會有越來越多的黑科技出現(xiàn)在其他量產(chǎn)車上，拭目以待。

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