将 LiDAR 添加到 ADAS 以确保行人安全

今天在美国销售的大多数新车都包括配备行人自动紧急制动 (PAEB) 作为标准或可选功能的高级驾驶员辅助系统 (ADAS)。虽然最先进的 ADAS 改善了高速公路和高速驾驶，但缓解与行人和骑自行车者碰撞的基本需求大部分仍未得到解决。

据美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 报道，美国每年有超过 6000 名行人在交通事故中丧生。州长公路安全协会的一份报告指出，这些死亡事件中有 75% 发生在夜间。事实证明，利用基于摄像头和雷达技术的 ADAS 不足以应对这一挑战。 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

PAEB 系统通过提高黑暗条件下的性能，每年可以挽救数千人的生命。 2009 年至 2018 年间，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，在这一增长中，90% 是由夜间撞车造成的。 NHTSA 报告称，在 2018 年，美国 6283 起行人撞车事故中有 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 报告指出，“关于行人检测系统在弱光条件下的性能，几乎没有公开信息。根据车辆/行人碰撞统计数据，这种环境对评估尤其重要。”添加在黑暗条件下测试 PAEB 将填补这一空白。 “虽然这个参数非常具有挑战性，但考虑到许多自然环境中缺乏光照，它仍然是一个合理的测试场景。”

AAA 发现，在对四辆汽车进行的测试中，没有一辆汽车会提醒驾驶员或在黑暗条件下为行人过马路自动减速。基于这些结果，AAA 建议“在夜间驾驶或其他能见度降低的环境中，驾驶员不得依赖当前行人检测系统的帮助。”在分析结束时，AAA 的报告指出，尽管“每辆测试车辆的车主手册都指出，集成行人检测系统在夜间或雨、雪、雨夹雪或雾等恶劣天气下可能无法识别行人......行人检测系统将在夜间条件下受益，并且可能是最需要的时间。”

然而，检查 NHTSA 的新车评估计划 (NCAP)、欧洲新车评估计划 (Euro NCAP) 和 IIHS 采用的当前协议表明，夜间条件下的性能很少作为车辆安全评级和奖励的基础进行测试。

Velodyne LiDAR（加利福尼亚州圣何塞）因此建议评估机构在其 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，这些测试应该在小于 1 勒克斯的环境照度下进行，使用测试车辆的近光灯，并且不借助路灯。

比较 LiDAR 和摄像头/雷达 PAEB 系统

与摄像头和雷达组合相比，基于 LiDAR 的 PAEB 解决方案具有先天优势。

相机可以具有非常高的分辨率，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。此外，与人眼一样，相机在黑暗条件下的表现相对较差。 2018 年交通部 (DOT) 的一份报告指出，“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中进行日光操作。”

DOT 报告指出，与摄像头相比，雷达在夜间运行良好，可以提供距离测量。但是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靠近的多个物体。雷达也可能无法检测到静止或缓慢移动的物体。由于这些缺点，基于摄像头和雷达的 PAEB 功能难以在夜间条件下保护行人。

热成像偶尔被提议作为 PAEB 应用中相机和雷达的潜在补充。然而，这项技术也有其自身的弱点，并不能充分解决当前摄像头和雷达系统的弱点。与光学相机一样，车辆系统利用热传感器数据检测物体的能力取决于传感器正确感知和传输物体与其周围环境之间对比度的能力。结果，两种传感方式都可能错过与其背景融为一体的物体。在热成像的情况下，这将是由相似的热特性混合产生的，而不是像相机那样相似的颜色或光学错觉。

相比之下，LiDAR 没有摄像头、雷达和热传感器的这些特征缺陷。 LiDAR 作为自己的光源，因此在黑暗和日光下都表现良好。它还提供快速准确的测量数据和足够高的分辨率，以便在跟踪场景中的多个对象的同时进行精确的实时自由空间检测。

目前可用的经济实惠的基于 LiDAR 的 PAEB 解决方案将显着提高所有照明条件下的性能。如果监管和测试机构在其评估协议中添加暗测试，这将得到证实。

针对基于摄像头和雷达的技术测试基于 LiDAR 的 PAEB 系统

为了证明可以通过实施现成的技术来提高夜间 PAEB 性能，Velodyne 将其基于 LiDAR 的 PAEB 系统与围绕摄像头和雷达构建的高评价 PAEB 系统进行了测试。测试在日落后一小时以驾驶员控制的速度在直线轨道上以 30 英里/小时的速度进行，环境照明不足 1 勒克斯。

两辆测试车在试验期间都打开了近光灯。测试中使用的静止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兼容。

评估车辆的场景包括：

1. 以 50% 的重叠度穿越成人（在测试车辆宽度的中心）

2. 以 25% 重叠穿越成人

3. 以 50% 的重叠交叉孩子

4. 以 25% 穿越儿童，成人 @ 75%，落后儿童 10 英尺

5. 在司机侧拐角过马路

6. 50%重叠的堕落成人

Velodyne 在每种情况下对两辆车进行了 5 次测试，或者直到车辆与目标相撞 3 次，以尽量减少对目标和车辆的损坏。

夜间测试的结果支持了 AAA 和 NHTSA 的结论，即基于摄像头和雷达的研究结果

PAEB 系统经常在黑暗条件下失效。测试发现，在涉及儿童、不止一个行人、成人在车角或车前跌倒的情况下，故障率尤其明显。

相比之下，基于 Velodyne LiDAR 的 PAEB 系统配备 Velodyne 的 Velarray H800 传感器和 Vella™ 软件，在每个测试场景中成功地及时停止，避免了五分之五的崩溃。这些硬件和软件组件的开发符合 ISO-26262 标准中定义的汽车功能安全要求。 Velodyne 的 PAEB 解决方案结合了 Vella 和 Velarray，专为时速高达 80 英里的城市、郊区和高速公路而设计。

结论

由于黑暗的夜间条件被证明对行人很危险，Velodyne 建议车辆评估机构扩大 PAEB 测试，将环境光条件包括小于 1 勒克斯。 AAA 和 NHTSA 进行的测试表明，夜间性能代表了改进当前 PAEB 系统的主要机会。测试表明，基于 LiDAR 的解决方案是有效的并且可以实施。

本文由 Velodyne LiDAR（加利福尼亚州圣何塞）创始人兼董事会执行主席 David Hall 撰写。欲了解更多信息，请联系 Mr. Hall 在此电子邮件地址已受到防止垃圾邮件机器人的保护。您需要启用 JavaScript 才能查看它。或访问这里 .