如前文所述,ADAS系统属于高级智能驾驶辅助系统,驾驶员在整个驾驶过程中处于在环控制,其要求的人机共驾核心的系统需要实时掌控驾驶员是否在环,通俗的讲,系统对整车的控制都需要检测驾驶员是否有能力接管本车,在系统控制整车的过程中驾驶员是作为“备份”存在的。这与我们讲的Level 4+以上的完全自动驾驶不同,最终的完全自动驾驶是不需要驾驶员在环的,系统自己就可以针对异常情况做“备份”。

驾驶员监控系统在对ADAS系统开发性能提升策略_java

因此,针对Level 4以下的非完全自动驾驶而言,对驾驶员在车内状态的监控就显得尤其重要了。

那么我们要如何利用驾驶员监控系统来做ADAS开发驾驶员在环控制呢?本章将以ADAS系统一级纵向辅助驾驶功能自适应巡航ACC做详细说明。

1ACC功能提升策略

我们的全速自适应巡航ACC系统有一个停走控制单元,其中针对全速ACC的标准ISO-22179规定的ACC跟停逻辑中指出,在本车跟随前车停止后的3s时间内,前车起步,本车可以跟随前车起步,目前行业内的ACC车型均采用3s时间限制。

(一)跟车停止时间延长逻辑

有阅读过之前文章中关于ACC系统功能安全分析的的读者应该知道,ACC跟车停止过程时间限制其实是为了在ACC系统控制中避免太高或非期望的驱动扭矩,其总体相应的功能安全等级为ASIL B。

如上图中显示分配至ACC控制端的功能安全等级为ASIL A,其中监控驾驶员是否在车内或驾驶员在车内注意力是否集中两种情况需要达到功能安全等级ASIL A。目前能实现驾驶员状态监控的主流方式有三种:

1、 ACC接收车身控制单元BCM发出的车门状态信息,当车门信号关闭时,判定驾驶员在车内,当车门信号开启时,判定驾驶员不在车内;

2、 ACC接收安全气囊控制器SRS发出的安全带扣信号,当安全带扣信号解开时,判定驾驶员不在车内,当安全带扣扣上时,判定驾驶员不在车内;

3、 ACC接收方向盘握力传感器发出的握力信号,当握力传感器信号有握力时,判定驾驶员在车内,当握力传感器信号无握力时,判定驾驶员不在车内;

针对如上三种传统方式检测驾驶员在车内的状态存在如下问题:

1、 通常的BCM车门信号采用单线连接开关,无法保证硬件单点失效率满足要求。其相应的功能安全等级为QM,此时,BCM发出车门信号可能出现如下情况:当车门实际开启时,发出关闭信号。无法满足对驾驶员实际状态检测要求的ASIL A要求;

2、 通常的SRS安全带扣信号采用单线连接开关,无法保证硬件单点失效率满足要求。其相应的功能安全等级为QM,此时,SRS发出安全带扣信号可能出现如下情况:当驾驶员解开安全带时,发出安全带未解开信号。无法满足对驾驶员实际状态检测要求的ASIL A要求;

3、 据统计,相当一部分驾驶员在跟车停止过程中有习惯双手放开方向盘,此时若以握力判断驾驶员离开车,并不合理;

那么,读者可能要问,是否可以用以上1、2方案中两种功能信号做同时输入满足检测驾驶员需求呢?

答案是否定的。因为功能安全ASIL A无法通过两个QM的安全等级做叠加得到。因为QM的等级要求相当于权重为0,不会对功能安全有任何贡献。

此时就需要引入驾驶员监控系统DMS作为第三方驾驶员监测机构了,只要将DMS功能安全要求可以做到ASIL A以上,以下要求便可以满足了。

如上图,表示了相应的ACC控制提升架构。那么我们来具体说明ACC如何利用DMS做性能提升呢?

延长跟停自动起步时间逻辑

在配置DMS功能的车型中,当车辆跟随前方车辆停止后3s内,当车辆接收到DMS发出的驾驶员状态信号满足如下要求:

  • DMS检测到驾驶员头部;

  • DMS检测到驾驶员当前状态不疲劳;

  • DMS检测到驾驶员注意力集中;

ACC系统将当前跟停自动起步时间延长至Ts(T>3)。不同的整车厂可以根据需求自己标定T值。

ACC跟车停止

这里要注意如下几点:

  • 以上判断过程实际是在跟车停至3s内完成,若3s内判定驾驶员状态不满足延长跟停时间要求,后续保持在3s后进入待机保压状态;

  • 若3s内判定可延长时间至Ts,但在Ts内驾驶员状态发生变化,如检测不到驾驶员头部或驾驶员疲劳或注意力分散,则立即进入待机保压状态;

  • 3s内判定过程中,需要DMS发出驾驶员状态值不会出现跳变,比如,当前驾驶员注意力分散状态通过设置进入非安全区的时间延迟t判定驾驶员注意力是否分散可以完美规避该问题。针对ACC系统对疲劳检测系统要求也需要留有余量,不能出现一会儿疲劳一会儿不疲劳现象。可参照如下方案做针对ADAS系统的DMS性能提升:

疲劳检测提升过程:

如下图,通过对进入和退出不同驾驶员疲劳状态阈值Th设置偏移量offset可规避检测的跳变问题。

驾驶员监控系统在对ADAS系统开发性能提升策略_java_02

(二)跟停保压期间驾驶员状态控制逻辑

若在进入待机保压状态后,DMS发送 ACC系统驾驶员状态为处于疲劳或注意力分散,此时,若驾驶员按压按键激活ACC,则ACC系统认为驾驶员无完全驾驶整车能力,该按键为误碰,不响应起步请求,继续保压;

(三)ACC正常巡航期间驾驶员状态控制逻辑

若在ACC自动巡航过程中,DMS发送ACC系统驾驶员处于疲劳或注意力分散,此时,若驾驶员按压按键增加ACC巡航速度,则通过DMS报警系统首先提示驾驶员保持注意力集中,若驾驶员不响应报警提示,此时ACC系统认为驾驶员无完全接管整车能力,该增加巡航速度按键为误碰,不响应加速请求;

驾驶员监控系统在对ADAS系统开发性能提升策略_java_03 ACC高速巡航

(四)驾驶行为习惯自定义

如前文所述DMS可以通过摄像头配置一定算法识别到驾驶员身份,针对家庭用户来讲,当DMS识别到进入驾驶位的驾驶员身份后,首先推送驾驶员使用ACC功能,当驾驶员按下确认按键后,系统将通过记录对应驾驶员先前的驾驶行为习惯自动匹配到驾驶员此次的驾驶过程中,包括为驾驶员自动设置如下:

1)自动根据驾驶员的导航信息设置相应的目标巡航车速;

2)自动根据导航发送的道路状态信息(如当前道路拥堵信息、车流信息)设置合适的巡航跟车时距。

驾驶员监控系统在对ADAS系统开发性能提升策略_java_04

当然家庭成员对车辆的使用行为习惯会不一致,ACC系统需要定义相应的ID号针对不同的家庭成员分别记录如上信息,当有新增的非家庭成员时也需要记录。当然,如果在一年之内均未再次识别到对应新增的驾驶员信息,则认为该驾驶员为该车非“常用”驾驶员,该驾驶员的ACC的相应设置信息可以删除。

2总 结


本文就DMS对ADAS系统1级功能ACC性能提升进行了详细解析,针对传统ACC性能提升开发有着重要作用,能够解决市面上用户抱怨较多的问题。做系统设计的工程师可参考本文部分观点做性能提升开发。