Добавить LiDAR в ADAS для обеспечения безопасности пешеходов

Большинство новых автомобилей, продаваемых сегодня в Соединенных Штатах, включают в себя усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), оснащенные автоматическим экстренным торможением пешеходов (PAEB) в качестве стандартной или дополнительной функции. Несмотря на то, что современная система ADAS улучшила автострады и движение на высокой скорости, основная потребность в смягчении последствий столкновений с пешеходами и велосипедистами в основном осталась нерешенной.

По данным Национальной администрации безопасности дорожного движения (NHTSA), ежегодно в США в результате дорожно-транспортных происшествий погибает более 6000 пешеходов. В отчете Ассоциации безопасности дорожного движения губернаторов отмечается, что 75 процентов этих смертельных случаев происходят ночью. Использование ADAS на основе технологий камер и радаров оказалось недостаточным для решения этой проблемы. Независимые тесты, проведенные NHTSA и Американской автомобильной ассоциацией (AAA), показали, что системы PAEB часто не защищают пешеходов в темноте.

Тестирование PAEB в темноте

Системы PAEB могут ежегодно спасать тысячи жизней за счет повышения производительности в темных условиях. В период с 2009 по 2018 год число погибших пешеходов увеличилось на 53 процента. Согласно отчетам Страхового института безопасности дорожного движения (IIHS) и Ассоциации безопасности дорожного движения губернаторов, 90 процентов этого увеличения были вызваны ночными авариями. По данным NHTSA, в 2018 году 76 % из 6283 смертей в результате дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов в США произошли в темное время суток.

Оценки AAA и NHTSA показали, что функции PAEB часто не позволяют избежать сбоев в ночное время. В отчете AAA говорится, что «общедоступной информации о работе систем обнаружения пешеходов в условиях низкой освещенности практически нет. Основываясь на статистике ДТП с участием транспортных средств и пешеходов, эта среда особенно важна для оценки». Если добавить, что тестирование PAEB в темных условиях заполнит этот пробел. «Хотя этот параметр очень сложен, тем не менее, это разумный тестовый сценарий, учитывая отсутствие освещения во многих естественных условиях».

AAA обнаружило, что в ходе испытаний четырех транспортных средств ни один из них не предупредил водителя и не замедлился автоматически для пешехода, переходящего дорогу в темное время суток. Основываясь на этих результатах, AAA сообщает, что «водители не должны полагаться на помощь существующих систем обнаружения пешеходов во время вождения в ночное время или в других условиях с ограниченной видимостью». Завершая свой анализ, в отчете ААА отмечается, что, хотя «в руководстве по эксплуатации каждого испытательного автомобиля указано, что интегрированная система обнаружения пешеходов может не распознавать пешеходов ночью или в неблагоприятных погодных условиях, таких как дождь, снег, мокрый снег или туман… от системы обнаружения пешеходов было бы полезно в ночных условиях и, возможно, в период наибольшей необходимости».

Однако изучение текущих протоколов, используемых Программой оценки новых автомобилей NHTSA (NCAP), Европейской программой оценки новых автомобилей (Euro NCAP) и IIHS, показывает, что эффективность в ночных условиях редко проверяется в качестве основы для рейтингов безопасности транспортных средств и наград.

Поэтому Velodyne LiDAR (Сан-Хосе, Калифорния) предлагает оценочным организациям включать в свои протоколы испытаний PAEB сценарии, проводимые в темных условиях. Такой подход гарантирует, что потребители транспортных средств, оснащенных функциями PAEB, осознают ограничения производительности своего автомобиля и будут поощрять автопроизводителей улучшать функции ADAS, которые могут ежегодно спасать тысячи жизней. Точнее говоря, эти испытания следует проводить при освещенности окружающей среды менее одного люкса, с использованием фар ближнего света испытуемого автомобиля и без помощи уличных фонарей.

Сравнение LiDAR и систем камеры/радара PAEB

Решения PAEB на основе LiDAR обладают присущими им преимуществами по сравнению с комбинациями камеры и радара.

Камеры могут иметь очень высокое разрешение, но обычно им требуется несколько модулей и дополнительная обработка для расчета расстояния до объектов от автомобиля. Кроме того, как и человеческий глаз, камеры относительно плохо работают в темных условиях. В отчете Министерства транспорта (DOT) за 2018 год говорится:"Системы на основе машинного зрения способны лучше [чем системы на основе радаров] обнаруживать неподвижных людей, но их работа ограничена дневным светом в хорошо освещенных помещениях".

В отчете DOT отмечается, что по сравнению с камерами радар хорошо работает ночью и может измерять расстояние. Но радар не имеет достаточно высокого разрешения, чтобы определять точное местоположение объекта или различать несколько объектов, находящихся близко друг к другу. Радар также может не обнаруживать неподвижные или медленно движущиеся объекты. Из-за этих недостатков функции PAEB на базе камеры и радара плохо защищают пешеходов в ночных условиях.

Тепловидение иногда предлагалось в качестве потенциального дополнения к камере и радару в приложениях PAEB. Однако у этой технологии есть свои недостатки, и она не решает должным образом недостатки существующих камер и радарных систем. Как и в случае с оптическими камерами, способность системы автомобиля обнаруживать объекты с помощью данных теплового датчика зависит от способности датчика правильно воспринимать и передавать контраст между объектом и его окружением. В результате оба способа восприятия могут пропустить объекты, которые сливаются с их фоном. В случае с тепловизионным изображением это будет результатом смешивания схожих тепловых характеристик, а не схожих цветов или оптических иллюзий, как в случае с камерами.

Напротив, LiDAR не страдает ни одним из этих характерных недостатков камеры, радара и тепловых датчиков. LiDAR действует как собственный источник света, поэтому он хорошо работает как в темноте, так и при дневном свете. Он также предоставляет быстрые и точные данные измерений с достаточно высоким разрешением для точного обнаружения свободного пространства в режиме реального времени при отслеживании нескольких объектов в сцене.

Доступные в настоящее время решения PAEB на основе LiDAR значительно улучшат производительность при любых условиях освещения. Это будет подтверждено, если регулирующие органы и агентства по тестированию добавят тестирование в темноте в свои протоколы оценки.

Тестирование системы PAEB на основе LiDAR в сравнении с технологиями на основе камеры и радара

Чтобы продемонстрировать, что улучшенные характеристики PAEB в ночное время могут быть достигнуты за счет внедрения легкодоступных технологий, Velodyne протестировала свою систему PAEB на основе LiDAR в сравнении с высоко оцененной системой PAEB, построенной на основе камеры и радара. Тесты проводились на управляемой водителем скорости со скоростью 30 миль/ч по прямой трассе через час после захода солнца при окружающем освещении менее одного люкса.

Во время испытаний на каждой из двух испытательных машин были включены фары ближнего света. Стационарные детские и взрослые манекены-пешеходы, использованные в испытаниях, были совместимы с текущими протоколами испытаний, предписанными такими организациями, как IIHS и Euro NCAP.

Сценарии, в которых оценивались транспортные средства, включали:

<ол тип="1">

Пересечение взрослого с 50-процентным перекрытием (в центре ширины тестового автомобиля)

Пересечение взрослого с 25-процентным перекрытием

Пересечение дочерних элементов при 50-процентном перекрытии

Пересечение ребенка на 25%, взрослого на 75%, 10 футов позади ребенка

Пересекающий дорогу взрослый на углу со стороны водителя

Падший взрослый с 50-процентным перекрытием

Velodyne тестировала обе машины в каждом сценарии пять раз или до тех пор, пока машина не столкнется с целью три раза, чтобы свести к минимуму ущерб целям и машинам.

Результаты ночных тестов подтверждают выводы AAA и NHTSA о том, что камеры и радары

Системы PAEB часто выходят из строя в темных условиях. Тестирование показало, что уровень отказов особенно заметен в сценариях с участием ребенка, нескольких пешеходов, взрослого на углу транспортного средства или взрослого, упавшего перед транспортным средством.

Напротив, система PAEB на основе LiDAR от Velodyne, оснащенная датчиком Velodyne Velarray H800 и программным обеспечением Vella™, успешно вовремя остановилась, чтобы избежать сбоя пять раз из пяти для каждого протестированного сценария. Эти аппаратные и программные компоненты разрабатываются в соответствии с требованиями функциональной безопасности автомобилей, определенными в стандарте ISO-26262. Решение Velodyne PAEB, объединяющее Vella и Velarray, предназначено для движения по городу, пригороду и автомагистралям со скоростью до 130 км/ч.

Заключение

Поскольку показано, что темные ночные условия опасны для пешеходов, Velodyne предлагает организациям, занимающимся оценкой транспортных средств, расширить тестирование PAEB, включив в него условия окружающего освещения менее одного люкса. Тесты, проведенные AAA и NHTSA, показывают, что производительность в ночное время представляет собой большую возможность для улучшения существующих систем PAEB. Тестирование показывает, что решение на основе LiDAR эффективно и готово к внедрению.

Эта статья была написана Дэвидом Холлом, основателем и исполнительным председателем совета директоров Velodyne LiDAR (Сан-Хосе, Калифорния). Для получения дополнительной информации свяжитесь с г-ном Холлом по этому адресу электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или посетите здесь .