前向碰撞预警(FCW)研发笔记1

一、国家标准

前向碰撞预警的标准文件是GB_T 33577-2017。该标准初步定义了这项技术。需要注意的是，性能试验环境被设置为白天，也就是说到2017年，大多数厂家没有解决天气恶劣的环境干扰。

不过时至今日，一半以上的厂家都解决了这个问题，该标准就显得有点宽松了。

二、技术方向

前向碰撞预警有这么几个方向：毫米波、激光雷达、单目相机+毫米波、单目相机、双目相机。

特斯拉以前是单目相机+毫米波的技术方案，现在改为单目相机。

中科慧眼用的是双目相机方案，做的也比较好。

总之，主流方向就是单目相机、或者双目相机、又或者三目。

三、研发问题

前向碰撞预警必须要获取几个重要的信息，分别是前车相对距离、前车相对速度、自车绝对速度、自车加速度和自车转向。

拥有前车相对距离、相对速度、自车绝对速度，才可以估算碰撞时间。拥有自车加速度和自车转向，才能够摸清驾驶员的驾驶意图。

结合碰撞时间、驾驶意图，才能够实现一个基本的FCW。

自车的绝对速度、加速度和转向可以由can总线来获取，没这个条件的话，也可以用惯导来获取。

然而前车的相对距离、相对速度的求解就是一个较困难的问题。

四、求解前车相对距离、相对速度

我们只讨论用视觉的方法求距离、速度。

基于视觉的前车测距方法，有两个主要方向，一是双目求深度图，二是单目小孔成像。

双目的方法，有一个很大的限制条件，就是最大测量距离绝对不会超过30m。这是由双目相机的视角和分辨率、焦距、基线长度共同决定的。

中科慧眼说自己的最大测量距离有100m，但是我觉得不可能，算法再强，没有设备支撑，也不可能做到100m。

单目的方法，大多是基于小孔成像的原理，可以看看这篇文章：单镜头视觉系统检测车辆的测距方法 - 知乎 (zhihu.com)

当然，单目也有他的问题：如果使用检测框着地点来估计前车距离，自车的俯仰角发生变化，约束条件就会被破坏，所测距离将会发生巨大误差。真实驾驶条件中，俯仰角的变化不可避免，通过估算俯仰角，对距离进行补偿是一个不错的方法。如果使用高度信息估计前车距离，车辆的高度信息不统一，可能需要对每一种车的高度都进行标定。宽度信息则不建议使用。

也可以用IMM算法，将这两个模型结合起来使用，但是效果完全取决于你的调参技术。

 

用视觉的方法求解前车速度，也是一个麻烦问题。首先，也是必须的，你要有一个跟踪器，将不同帧之间的同一辆车的测距信息关联起来。其次，求解出来的速度必须能够及时反映当前时刻车辆的速度，如果不能及时反映，就会导致预警延迟。跟踪器可以使用deepsort，但是该技术没有完全解决ID switch的问题，求解速度可以使用最小二乘法滤波，但是最小二乘法属于低通滤波，必然会有响应慢的情况。那么可不可以使用别的方法，当然可以，但是如果你使用的方法是低通滤波，那么响应慢的情况，不可能避免。一个折衷的办法就是别让速度被平滑的太厉害，不要使他的响应过于慢。