今天在美国销售的大多数新车包括配备行人自动紧急制动(PAEB)的先进驾驶员辅助系统(ADA),可作为标准或可选功能。虽然最先进的ADA有了改进的高速公路和高速驾驶,但与行人和骑自行车的人进行碰撞缓解的基本需要大部分仍未被禁止。

报告国立公路交通安全管理局(NHTSA),每年有超过6000人的行人每年丧生每年。一位州长公路安全协会报告指出,75%的这些死亡会发生在晚上。利用基于相机和雷达技术的ADA,已经证明不足以解决这一挑战。NHTSA和美国汽车协会(AAA)进行的独立测试表明,PAEB系统经常无法在黑暗条件下保护行人。

在黑暗条件下测试PAEB

图2.图像显示与基于LIDAR的PAEB在成人靶标在50%重叠(顶部)和带有相机的车辆和基于雷达的PAEB崩溃成成人靶(底部)之前停止的车辆。(图片礼貌温和Lidar)

通过提高PAEB系统在黑暗环境中的性能,每年可以挽救数千人的生命。2009年至2018年,行人死亡人数增加了53%。根据公路安全保险协会(IIHS)和州长公路安全协会的报告,在这些增长中,90%是由夜间撞车造成的。NHTSA报告称,2018年,美国6283起行人撞车死亡事故中,76%发生在黑暗条件下。

AAA和NHTSA的评估表明,PAEB功能经常无法避免夜间崩溃。AAA报告说:“几乎没有关于低光条件下行人检测系统的表现的公开信息。基于车辆/行人崩溃统计,这种环境对评估尤为重要。“在黑暗条件下添加测试PAEB将填补空隙。“虽然这个参数非常具有挑战性,但考虑到许多自然主义环境中缺乏照明,这是一个合理的测试场景。”

AAA发现,在四辆车的考验中,没有警告驾驶员或自动减速为在黑暗条件下穿过道路的行人。根据这些结果,AAA建议,“驾驶员在夜间驾驶期间不得依赖当前行人检测系统的援助或其他具有降低知名度的环境。”Concluding its analysis, AAA’s report noted that even though “the owner’s manual of each test vehicle states that the integrated pedestrian detection system may not discern pedestrians at night or in adverse weather such as rain, snow, sleet or fog…it is irrefutable that assistance from a pedestrian detection system would be of benefit during nighttime conditions and could possibly be the time of greatest need.”

但是,审查NHTSA新车评估计划(NCAP)采用的当前协议,欧洲新车评估计划(欧洲NCAP)和IIHS展示了夜间条件下的性能仅作为车辆安全评级和奖励的基础。

因此,Velodyne激光雷达公司(San Jose, CA)建议评估机构在其PAEB测试协议中包括在黑暗条件下进行的场景。采用这种方法将确保配备PAEB功能的车辆的消费者了解其车辆性能的局限性,并鼓励汽车制造商改进ADAS功能,每年可以挽救数千人的生命。更准确地说,这些测试应该在环境照度小于1勒克斯的情况下进行,使用测试车辆的低光束前灯,而不是借助街灯。

比较LIDAR和相机/雷达PAEB系统

与相机和雷达组合相比,基于激光雷达的PAEB解决方案具有内在的优势。

摄像机可以有很高的分辨率,但它们通常需要多个模块和额外的处理来计算物体与车辆的距离。而且,和人眼一样,相机在黑暗环境下的表现相对较差。2018年美国运输部(DOT)的一份报告称,“基于视觉的系统(比基于雷达的系统)能够更好地检测静止的人,但仅限于在光线充足的环境下的白天操作。”

与相机相比,DOT报告指出,雷达在夜间效果井,可以提供距离测量。但雷达没有足够高的分辨率来感知物体的精确位置或区分彼此接近的多个物体。雷达也可能无法检测静止或慢动移动的物体。由于这些缺点,相机和基于雷达的PAEB功能在夜间条件下保护行人的斗争。

热成像偶尔被提出为PAEB应用中的相机和雷达的潜在补充。然而,这项技术呈现自己的弱点,并不能充分解决当前相机和雷达系统的缺点。与光学摄像头一样,车辆系统检测具有热传感器数据的物体的能力取决于传感器正确地感知和传递对象和周围环境之间的对比度的能力。因此,感应模态都可以错过混合其背景的物体。在热成像的情况下,这将由相似的热特性的混合而不是相似的颜色或光学幻觉,与摄像机一样。

相比之下,激光雷达不存在相机、雷达和热传感器的任何缺陷。激光雷达作为它自己的光源,所以它在黑夜和白天都表现良好。它还提供了快速和准确的测量数据,具有足够高的分辨率,精确的实时自由空间检测,同时跟踪一个场景中的多个目标。

目前可用的基于实惠的基于LIDAR的PAEB解决方案将在所有照明条件下显着提高性能。如果监管和测试机构为其评估协议添加黑暗测试,则会确认这一点。

防止基于激光器和基于雷达的技术的PAEB系统

为了证明通过实施现成的技术可以提高夜间PAEB的性能,Velodyne对其基于lidar的PAEB系统进行了测试,测试对象是围绕摄像头和雷达构建的高评级PAEB系统。测试是在日落一小时后,在低于1勒克斯的环境照明下,以驾驶员控制的速度在直线轨道上进行的,目标速度为每小时30英里。

在试验过程中,两辆测试车辆都打开了低光束前灯。测试中使用的静止的儿童和成人行人假人目标与IIHS和Euro NCAP等组织规定的当前测试协议相一致。

图3.在各种场景中,测试结果比较LIDAR与摄像机+雷达传感器。(图片礼貌温和Lidar)

在其中评估车辆的场景包括:

  1. 穿越成年人的50%重叠(在测试车辆宽度的中心)

  2. 有25%的重叠

  3. 交叉的孩子有50%的重叠

  4. 交叉儿童占25%,成人占75%,落后儿童10英尺

  5. 在驾驶侧拐弯处过马路

  6. 堕落成人50%重叠

Velodyne在每个场景中测试了两次车辆,直到车辆与目标碰撞三次,以最大限度地减少对目标和车辆的损坏。

夜间测试的结果支持AAA和NHTSA的发现,该摄像头和雷达为基础

PAEB系统经常在黑暗条件下失败。该测试发现,在涉及儿童的情景中,在涉及儿童的情景中尤为明显,超过一个行人,在车辆的角落,或者成年人在车辆前面下降。

相比之下,基于Velodyne lidar的PAEB系统,配备了Velodyne的Velarray H800传感器和Vella™软件,在每一种测试场景中,成功地及时停止了5次,避免了5次碰撞。这些硬件和软件组件正在开发中,以符合ISO-26262标准中定义的汽车功能安全要求。结合Vella和Velarray, Velodyne的PAEB解决方案设计用于城市、郊区和高速公路,时速可达80英里。

结论

由于黑暗的夜间条件被证明对行人是危险的,Velodyne建议车辆评估组织扩大PAEB测试,包括环境光条件小于1勒克斯。AAA和NHTSA进行的测试表明,夜间性能是改进现有PAEB系统的一个重要机会。测试表明,基于lidar的解决方案是有效的,可以实现。

本文是由大卫大厅,创始人和执行主席,Velodyne Lidar(圣何塞,加利福尼亚州)编写的。有关更多信息,请联系Hall先生此电子邮件地址受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用Javascript来查看它。或访问在这里


Photonics&Imaging Technology杂志

本文首先出现在3月份,2021号问题光子学与成像技术杂志。

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