< Назад к разделу «Автомобильное интеллектуальное программное обеспечение»
Джонни Лю, генеральный директор компании Dowway Vehicle.
Опубликовано: 6 марта 2026 г. | Категория: Технологии автономного вождения
Когда я только начинал работать над автоматизацией транспортных средств, парковка была одной из самых больших проблем для водителей. Сегодня автомобили становятся умнее, и водители хотят иметь функции, которые упрощают и делают жизнь безопаснее. Функция автоматической помощи при парковке (APA) превратилась из редкой дополнительной опции в стандартную функцию многих автомобилей.
Вместо того чтобы мучиться с рулем, водитель может позволить системе APA использовать свои датчики для поиска места и управления рулем, торможением и переключением передач. Это предотвращает царапины на парковке и помогает начинающим водителям парковаться без стресса.
Создание функции APA — это сложная работа. Она сочетает в себе аппаратное обеспечение датчиков, компьютерное зрение и теорию управления. Как инженеры, мы должны найти баланс между тем, что работает в лаборатории, и тем, что кажется безопасным и естественным для реального водителя. Вот как именно мы создаем и тестируем эту функцию.
1. Общая системная архитектура функции APA.
Мы создаём систему APA, используя пять чётких слоёв. Они взаимодействуют друг с другом через Ethernet и шину CAN автомобиля. Также они подключаются к экрану (HMI) и монитору безопасности для обеспечения бесперебойной работы всей системы.
Слой восприятия: Глаза
Этот слой наблюдает за внешним миром. Обычно мы используем сочетание ультразвуковых радаров и камер кругового обзора.
- Ультразвуковые радары: Мы установили на машину 12 таких датчиков (4 спереди, 4 сзади, по 2 с каждой стороны). Они обнаруживают объекты на расстоянии от 0,15 до 4,5 метров. Они недорогие и хорошо работают в плохую погоду.
- Камеры кругового обзора: Четыре широкоугольные камеры обеспечивают круговой обзор на 360 градусов. Они позволяют обнаружить нарисованные на земле линии.
- Вспомогательные датчики: Инерциальный измерительный блок (IMU), датчики скорости вращения колес и датчики угла поворота рулевого колеса сообщают автомобилю, с какой скоростью он движется и куда направлен.
Слой слияния: обработка данных
Камеры плохо переносят плохое освещение, а радар не всегда может определить, из чего состоит объект. Мы решаем эту проблему путем объединения данных.
- Сначала мы синхронизируем время поступления данных.
- Затем мы используем фильтр Калмана для объединения расстояний, полученных с помощью радара, с линиями, полученными с помощью камеры. Это позволяет автомобилю получать единую, четкую карту мира, обновляющуюся не менее 10 раз в секунду (≥10 Гц).
Уровень принятия решений и планирования: Мозг
Здесь автомобиль сам определяет, что делать.
- Распознавание точек: Он ищет параллельные, перпендикулярные или диагональные точки. Требование к вероятности успеха >98%.
- Решение о выборе режима движения: Менее чем за 100 миллисекунд система принимает решение о том, как маневрировать и нужно ли совершать несколько небольших поворотов, чтобы уложиться в поток.
- Планирование маршрута: Используя алгоритм A* или динамический оконный подход (DWA), система строит безопасную траекторию движения, основываясь на колесной базе автомобиля и радиусе поворота.
Уровень управления и исполнения: руки и ноги
На уровне управления используется алгоритм модельно-предиктивного управления (MPC), который указывает аппаратному обеспечению автомобиля, что нужно делать.
- Рулевое управление (EPS): Реагирует менее чем за 100 мс, обеспечивая точность в пределах ±0,5°.
- Торможение (ESC/EPB): Обеспечивает плавное торможение с погрешностью всего ±0,1 м/с².
- Управление/переключение передач (PCM/TCM): Поддерживает скорость в диапазоне от 0,5 до 3 км/ч и автоматически переключает передачи (D/R/P).
Интерфейс человек-машина и мониторинг безопасности
Интерфейс человек-машина (HMI) отображает траекторию движения автомобиля на экране приборной панели. Система контроля безопасности отслеживает наличие неисправностей. В случае поломки она реагирует в течение ≤50 мс. Необходимо поддерживать уровень ложных срабатываний ниже 1%, а уровень пропущенных срабатываний — ниже 0,1%.
2. Основные технические проблемы и инженерные решения
Устранение неполадок с датчиками
- Проблема: Дождь или яркое солнце вводят датчики в заблуждение.
- Решение: Мы используем адаптивный алгоритм взвешивания. Если идёт дождь, система больше доверяет радару. В солнечный день она больше доверяет камерам.
Чтение информации о сложных парковочных местах
- Проблема: Размытые линии, пятна причудливой формы или дорожные конусы могут мешать.
- Решение: Мы обучаем сверточные нейронные сети (CNN) считывать линии и создавать 3D-модели с помощью радара, чтобы игнорировать временные помехи. Мы специально настраиваем их для узких и сложных участков.
Обеспечение плавной езды
- Проблема: Автомобиль не должен резко дергать руль.
- Решение: Мы сглаживаем траекторию с помощью B-сплайновых кривых. Это обеспечивает комфортную езду и гарантирует точность окончательной парковки в пределах ±10 см.
Аппаратная синхронизация
- Проблема: Команды управления рулевым управлением и торможением могут рассинхронизироваться.
- Решение: Для обеспечения согласованной работы оборудования мы используем алгоритмы объединения MPC+PID. В случае отказа какой-либо детали система OBD регистрирует неисправность и безопасно останавливает автомобиль.
3. Управление процессом разработки функций APA.
При разработке программного обеспечения мы придерживаемся строгой V-образной модели:
- Требования (SRS): Мы устанавливаем правила. Автомобиль должен успешно парковаться более чем в 95% случаев. Парковочное место должно быть не больше ширины автомобиля плюс 60 см. Все должно соответствовать правилам безопасности ISO 26262 ASIL-B.
- Проектирование системы: Мы выбираем надежное оборудование и проверяем все соединения.
- Разработка программного обеспечения: Инженеры пишут код на C/C++ в соответствии со строгими правилами MISRA C, а затем тестируют каждый его фрагмент.
- Интеграция и калибровка: Мы выезжаем на машине из лаборатории. Настраиваем радар и камеры под дождем, ночью и в темных подземных гаражах.
- Массовое производство: Мы проводим небольшие тестовые запуски, чтобы достичь показателя успешного прохождения проверки ≥99,5%. Затем мы исправляем ошибки с помощью беспроводных обновлений (OTA) на основе отзывов пользователей.
4. Комплексная система тестирования и проверки
Лабораторные исследования
Для тестирования кода мы используем такие программы, как Carsim и Prescan. Мы намеренно ломаем некоторые элементы в симуляции, чтобы убедиться, что автомобиль реагирует менее чем за 50 мс.
Реальные дорожные испытания автомобилей
Мы выезжаем на улицу. Машины должны быть припаркованы на стандартных местах, местах с размытой разметкой и на склонах до 5°. Мы тестируем их в условиях экстремальной жары (85℃) и сильного мороза (-40℃).
Тестирование пользователей на основе сценариев
Мы посадили в машину реальных людей — как начинающих, так и опытных водителей — чтобы проверить, насколько им понятен экран на приборной панели.
Строгие критерии приемки
Прежде чем мы его продадим, APA должен уметь парковаться в многосекционном режиме, распознавать парковочные места в 98% случаев, успешно парковаться в 95% случаев, оставаться в пределах ±10 см от цели и реагировать на все происходящее менее чем за 1 секунду.
5. Часто задаваемые вопросы (FAQ) о функции APA.
В1: Что такое система автоматической парковки (APA)?
Краткий ответ: Это система, которая управляет рулевым управлением, тормозами и ускорением, чтобы припарковать ваш автомобиль.
Подробности: APA — это усовершенствованная система помощи водителю (ADAS). Она использует датчики и программное обеспечение для поиска места, планирования безопасного маршрута и маневрирования автомобилем в параллельном, перпендикулярном или угловом пространстве практически без участия водителя.
В2: Как на самом деле работает система APA?
Краткий ответ: Оно осматривает местность, находит проход, прокладывает маршрут и поворачивает руль, чтобы добраться до места.
Подробности: Система работает в непрерывном цикле. Сначала датчики сканируют местность. Затем измеряют расстояние между автомобилями. После этого рассчитывают безопасный маршрут, исходя из траектории поворота автомобиля. Наконец, берут на себя управление рулевым управлением и тормозами, чтобы следовать по выбранному маршруту.
В3: Какие датчики в основном используются в системах APA?
Краткий ответ: В основном это ультразвуковые радары и камеры.
Подробности: Ультразвуковые датчики измеряют расстояния на близком расстоянии. Камеры кругового обзора ищут разметку парковки. В некоторых автомобилях высокого класса добавляют радар или лидар для создания более точных трехмерных карт движущихся объектов.
В4: Каковы текущие ограничения систем APA?
Краткий ответ: Плохая погода ослепляет камеры, теснота сбивает их с толку, и все равно приходится наблюдать за их работой.
Подробности: Сильный дождь, снег или плохое освещение могут привести к сбою в работе камеры. Датчики также имеют слепые зоны. Поскольку APA — это система 2-го уровня, водитель должен оставаться на сиденье и быть готовым нажать на тормоза в случае возникновения неполадок.
В5: Чем APA отличается от автономной парковки с обслуживающим персоналом (AVP)?
Краткий ответ: В соответствии с требованиями APA, вы должны сидеть в машине. В соответствии с требованиями AVP, вы можете отойти, пока машина паркуется сама.
Подробности: APA — это система 1-го или 2-го уровня, которая помогает вам припарковаться прямо рядом с вами. AVP — это система 4-го уровня. С AVP вы можете выйти из машины прямо у входа, и она сама проедет по всей парковке, часто используя интеллектуальные камеры, встроенные в паркинг.
6. Будущие тенденции
Функция APA связывает аппаратное обеспечение датчиков с интеллектуальной механикой автомобиля. В будущем мы увидим, как все больше автомобилей будут использовать LiDAR для парковки в неблагоприятных погодных условиях. Инженеры также используют глубокое обучение для создания «памяти парковки», благодаря которой автомобиль будет запоминать ваш подъезд. В конечном итоге эти функции парковки будут плавно интегрированы с функциями движения по автомагистралям, такими как ACC (адаптивный круиз-контроль) и LKA (система помощи при удержании полосы движения).
