引言：

提出一種 AEBS 毫米波雷達(dá)性能的測(cè)試方法, 并進(jìn)行測(cè)試應(yīng)用。該方法測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單, 能夠降低測(cè)試成本,同時(shí)能夠測(cè)試不同廠家、不同型號(hào)的毫米波雷達(dá),對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義。

AEBS 技術(shù)結(jié)構(gòu)主要分為環(huán)境感知模塊、中央處理器分析模塊 、指令執(zhí)行控制模塊 。車載毫米波雷達(dá)作為環(huán)境感知模塊的核心傳感器, 對(duì)汽車的主動(dòng)安全具有重要作用 。JT/T 1242—2019標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了營(yíng)運(yùn)車輛 AEBS 測(cè)試規(guī)范, 其主要體現(xiàn)在 AEBS 指令控制模塊的測(cè)試方法和要求 , 并沒有對(duì) AEBS 的環(huán)境感知模塊的測(cè)試方法和要求。



因此本文參考 JT/T 1242—2019, 并結(jié)合毫米波雷達(dá)的性能提出一種應(yīng)用于 AEBS 的毫米波雷達(dá)的感知測(cè)試方法及要求。該方法是對(duì)現(xiàn)版 JT/T 1242—2019的有益補(bǔ)充,通過設(shè)計(jì)包含圖像實(shí)時(shí)顯示和采集、毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和采集的上位機(jī)軟件, 結(jié)合距離、目標(biāo)車輛、目 標(biāo)行人進(jìn)行測(cè)試。該方法不需要使用復(fù)雜的測(cè)試設(shè)備,可以適配不同廠家的毫米波雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試,對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)具有重要意義。

01  上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)攝像頭圖像和毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)的上位機(jī)軟件 設(shè)計(jì), 包括功能選擇、運(yùn)行控制、雷達(dá)目標(biāo)顯示、視頻顯示、危險(xiǎn)目 標(biāo)信息顯示等 5 個(gè)模塊。其主要實(shí)現(xiàn)如下功能:

1) 功能選擇模塊。實(shí)現(xiàn)不同功能的需求, 包括CAN 口設(shè)置,離線處理,實(shí)時(shí)測(cè)試,數(shù)據(jù)采集等。

2) 運(yùn)行控制模塊。通過具體控制選擇,可對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和濾波處理,得到選擇性更多的數(shù)據(jù)。

3) 雷達(dá)目標(biāo)顯示模塊。周期性顯示雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù),其中危險(xiǎn)目 標(biāo)障礙物設(shè)置高亮識(shí)別, 數(shù)據(jù)包含目標(biāo)的縱向距離及速度。

4) 視頻顯示模塊。展示攝像頭信息, 同步顯示測(cè)試環(huán)境,方便與雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。

5) 危險(xiǎn)目標(biāo)信息顯示模塊。該模塊輸出危險(xiǎn)目標(biāo)的具體數(shù)據(jù), 能夠反映出 障礙物與自 車的相對(duì)位置,更加直觀地表現(xiàn)當(dāng)前測(cè)試結(jié)果。

02  毫米波雷達(dá)感知測(cè)試方法及要求

本文提出 的對(duì) JT/T 1242—2019 進(jìn)行補(bǔ)充的毫米波雷達(dá)感知測(cè)試方法及要求的具體內(nèi)容如下。

2.1  最小和最大探測(cè)距離測(cè)試

1) 測(cè)試方法。最小探測(cè)距離: 自車靜止, 目標(biāo)車輛或行人從相距 20 m 處慢慢靠近自車, 直至上位機(jī)中顯示的目標(biāo)車輛或行人消失;記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。

最大探測(cè)距離:自車靜止, 目標(biāo)車輛或行人從相距 60m 處遠(yuǎn)離自車,直至上位機(jī)中顯示的目標(biāo)車輛或行人消失;記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。

2) 要求。毫米波雷達(dá)的最小檢測(cè)距離應(yīng)不大于2 m,對(duì)目標(biāo)車輛的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于 150 m, 對(duì)行人的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于 60 m。

2.2  水平橫向?qū)挾葴y(cè)試

1) 測(cè)試方法。自車靜止,目標(biāo)車輛或行人和自車的方向一致。在測(cè)試開始前, 自車位于車道線中心,分別將目標(biāo)車輛或行人置于車道最左側(cè)和最右側(cè), 車頭方向應(yīng)與自 車一致, 各進(jìn)行一次測(cè)試。左/右側(cè)寬度測(cè)試時(shí),目標(biāo)車左/右側(cè)車輪分別壓自 車左/右側(cè)車道線。當(dāng)自 車距離目 標(biāo)車輛 200 m 時(shí), 測(cè)試開始, 目標(biāo)車輛倒車接近自 車,當(dāng)自 車與目 標(biāo)車輛距離 150 m時(shí)應(yīng)檢測(cè)出車輛。自車與行人距離 60 m 時(shí)應(yīng)在規(guī)定橫向距離內(nèi)檢測(cè)出行人。

2) 要求。毫米波雷達(dá)對(duì)目 標(biāo)車輛或行人在最大檢測(cè)距離位置的最小檢測(cè)水平橫向?qū)挾葢?yīng)不小于3.75 m。

2. 3  定點(diǎn)精度測(cè)試

1) 測(cè)試方法。自車靜止, 目標(biāo)車輛或行人在10 m處時(shí), 上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集; 目標(biāo)車輛或行人移動(dòng)到 20 m 處,上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;目標(biāo)車輛或行人從 30 m、40 m、50 m、……一直到 180 m 處結(jié)束。

2) 要求。算法計(jì)算得到的目 標(biāo)車輛或行人位置與實(shí)際位置數(shù)值偏差不超過圖片10% 。

2.4  不同車速下最大檢測(cè)目標(biāo)距離

1) 測(cè)試方法。目標(biāo)車輛或行人靜止,和自車的方向一致,在測(cè)試開始前,自車和目標(biāo)車輛或行人中心線保持一致。當(dāng)自車距離目標(biāo)車輛或行人250 m時(shí),測(cè)試開始。自 車分別以車速 15 km/h、20 ~ 60 km/h( 其間隔為 10 km/h)的速度勻速接近目標(biāo)車輛或行人;記錄識(shí)別最大檢測(cè)距離值。

2) 要求。毫米波雷達(dá)在不同車速下目標(biāo)車輛的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于 150 m, 對(duì)行人的最大檢測(cè)距離應(yīng)不小于 60 m;誤差范圍在 5% 以內(nèi)。

2.5  不同車速下檢測(cè)目標(biāo)精度

1) 測(cè)試方法。目標(biāo)車輛或行人靜止, 和自車的方向一致,在測(cè)試開始前, 自 車和目標(biāo)車輛或行人中心線保持一致。當(dāng)自 車距離目 標(biāo)車輛或行人 250 m時(shí),測(cè)試開始。自 車分別以 15 km/h、20 ~ 60 km/h( 其間隔為 10 km/h) 的速度勻速向目 標(biāo)車輛或行人行駛,并記錄傳感器 CAN 數(shù)據(jù)( 識(shí)別目標(biāo)的總幀數(shù)、虛報(bào)數(shù)量、漏報(bào)數(shù)量) ;進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理分析。

2) 要求。車輛運(yùn)行時(shí), 記錄毫米波雷達(dá) CAN 數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)識(shí)別目 標(biāo)的總幀數(shù)、虛報(bào)數(shù)量、漏報(bào)數(shù)量, 虛報(bào)占比應(yīng)小于 5% ,漏報(bào)占比應(yīng)小于 5% 。

2.6  動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)試

1) 測(cè)試方法。在封閉場(chǎng)景下和公共道路上進(jìn)行跟車行駛,對(duì)車輛前方路況進(jìn)行拍攝, 記錄毫米波雷達(dá)的原始數(shù)據(jù),通過分析判斷目標(biāo)距離準(zhǔn)確性和跟蹤穩(wěn)定性。

2) 要求。在動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)試中, 毫米波雷達(dá)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確識(shí)別車前方障礙物, 錯(cuò)檢、漏檢率應(yīng)低于5% 。

03  實(shí)車測(cè)試與結(jié)果分析

本次測(cè)試包括測(cè)試車輛 1 輛、目 標(biāo)車輛 1 輛、目標(biāo)行人 1 個(gè)、測(cè)試用前向中距雷達(dá) IRAM300 1 個(gè)、筆記本電腦 1 臺(tái)、USBCAN 卡 1 張、50 m 卷尺 1 把、標(biāo)記物若干個(gè)。雷達(dá)安裝位置位于車輛縱向中心線上( 偏
移量為 0) 。

試驗(yàn)場(chǎng)地道路長(zhǎng) 300 m 左右, 車道線類型符合 GB 5768.3—2009。通過設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件對(duì)毫米波雷達(dá)的感知性能進(jìn)行實(shí)車測(cè)試, 并保存完整的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行離線后處理, 測(cè)試結(jié)果及分析如下。

3.1  最大最小檢測(cè)距離試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次實(shí)車測(cè)試毫米波雷達(dá)識(shí)別車輛或行人的最小距離為 0.1 m,識(shí)別車輛最大距離為 159.3 m, 識(shí)別行人最大距離為 129.4 m,滿足前述要求。

3.2  水平橫向?qū)挾葴y(cè)試試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次實(shí)車測(cè)試毫米波雷達(dá), 當(dāng)車道寬度為 4.69m 時(shí)對(duì)目標(biāo)車輛或行人在最大檢測(cè)距離位置都可以識(shí)別到,滿足前述要求。

3.3  定點(diǎn)精度測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果及分析

毫米波雷達(dá)對(duì)固定點(diǎn)目標(biāo)的探測(cè)距離結(jié)果見表1。



表 1 中,毫米波雷達(dá)算法計(jì)算得到的目標(biāo)車輛或行人位置信息與實(shí)際位置信息偏差最大值為 4% , 小于圖片10% 。 該毫米波雷達(dá)滿足要求。

3.4  不同車速下目標(biāo)最大檢測(cè)距離試驗(yàn)結(jié)果分析

不同車速下毫米波雷達(dá)感知目標(biāo)最大檢測(cè)距離結(jié)果見表 2。



表 2 中,毫米波雷達(dá)僅在一個(gè)車速下對(duì)目標(biāo)車輛的最大檢測(cè)距離 ( 147 cm) 小于 150 m, 其誤差為1.5% ,滿足誤差范圍;毫米波雷達(dá)在不同車速下對(duì)行人的最大檢測(cè)距離都大于 60 m,滿足要求。

3.5  不同車速下檢測(cè)目標(biāo)精度試驗(yàn)結(jié)果及分析

不同車速下毫米波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表3。



表 3 中,毫米波雷達(dá)對(duì)目 標(biāo)車輛的識(shí)別中, 虛報(bào)和漏報(bào)占比都小于 5% , 具備較好的識(shí)別穩(wěn)定性, 毫米波雷達(dá)在不同車速下對(duì)車輛識(shí)別精度滿足要求;毫米波雷達(dá)對(duì)目標(biāo)行人的識(shí)別中,虛報(bào)和漏報(bào)占比大于5% ,虛報(bào)漏報(bào)情況較為明顯,毫米波雷達(dá)在不同車速下對(duì)行人識(shí)別精度不滿足要求。

3.6  動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果及分析

1) 在封閉場(chǎng)景下,路面場(chǎng)景比較簡(jiǎn)單, 雷達(dá)探測(cè)的穩(wěn)定性比較好, 探測(cè)距離精度比較高。在本車道內(nèi), 基本都能穩(wěn)定跟蹤目 標(biāo)車輛, 錯(cuò)檢、漏檢率低于5% ,滿足要求。

2) 在公共道路上,路面場(chǎng)景比較復(fù)雜, 雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)車輛穩(wěn)定性比探測(cè)目 標(biāo)行人穩(wěn)定性好。在探測(cè)車輛方面,基本都能穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)車輛, 錯(cuò)檢、漏檢率小于 5% , 滿足要求。在探測(cè)行人方面, 虛報(bào)漏報(bào)情況相對(duì)較多,錯(cuò)檢、漏檢率大于 5% ,不滿足要求。

結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì) JT/T 1242—2019 現(xiàn)版本的不足, 通過設(shè)計(jì)毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示和采集前方目 標(biāo)的距離標(biāo)識(shí)、種類等, 也能夠保存完整的測(cè)試數(shù)據(jù)并且進(jìn)行后期離線處理。

最大程度上減少測(cè)試次數(shù), 得到有效的測(cè)試結(jié)果, 不需要使用復(fù)雜的測(cè)試設(shè)備,具有測(cè)試方便、效率高等優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)可以適配不同廠家的毫米波雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試, 也減少了去測(cè)試場(chǎng)測(cè)試的成本。但是還存在數(shù)據(jù)處理不夠系統(tǒng)化的不足,需要不斷改進(jìn)。

后續(xù)的工作可以從以下方面展開:

1) 針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的信號(hào)處理算法進(jìn)行優(yōu)化,以提高毫米波雷達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。

2) 引入車道線作為輔助, 在 4 條車道線范圍內(nèi)跟蹤前方目標(biāo)障礙物, 得到更有效的目 標(biāo)識(shí)別, 減少錯(cuò)檢、漏檢情況。