【车灯核心技术报告2101】DMD 投影对驾驶安全的提升

于 2021-05-23 21:10:48 发布 1090 阅读 0 评论


继2020年9月新奔驰S上市DMD又上了一次车灯行业的热搜之后,国内外众多车厂也是纷纷摩拳擦掌要抢头条。2021年新年元旦刚过,1月13日,智己汽车在上海、美国拉斯维加斯CES和英国伦敦三地同步发布高端智能纯电动汽车品牌—IM智己。260万像素DMD+5000颗LED ISC组成的智慧灯光系统。可根据高精地图,导航道路规划实现车道级的导航引导。还可以通过整车感知系统,识别道路变窄工况,提前自动触发DMD投影功能。并能自动适配车道投影光学车道线。

有很多小伙伴一直都有疑问,交互式DMD系统是否真的对行车安全有帮助?是否有科学的论证和数据支持?本文将收集到的一些文献来对此加以论证。



 

Section 1 

DMD投影回顾


首款装配DMD模块的前大灯(梅赛德斯S级迈巴赫)已经于2018年3月在日内瓦车展上亮相,随后全球又有长城VV6/VV7,奥迪 e-tron Sportback,华人运通 HiPhi X,奔驰 S-Class,IM智己等几款装配有DMD的车型已经上市或接近上市(参考研究院 2020-9-14 车灯核心技术报告之-DMD文)。
图1:2020 奔驰 S-Class
图2:马瑞利开发的h-Digi模组,市面上第一款量产DMD模块

奔驰前大灯的 3个远近光模组合起来的光路图如图3所示,广角近光模组覆盖近车范围的宽度部分,84像素ADB模组覆盖的是车正前方的远光区域,包含截止线附加的近光范围。DMD模组处于2个模组覆盖范围内的区域,协助84像素模组一起实现ADB的功能。

在近光的中心区域和远近光的正前方,DMD模块的光型和84像素ADB模组的光型完全的重合,由于DMD有更高的像素和精度(130万像素),因此DMD模块的阴影区域相较于ADB模组的阴影区域更加精确面积更小,因此产生的屏蔽效果更好,理论上行车安全性更高。
图3: 远近光光路图

改善ADB的安全性只是DMD众多改善行车安全性能中的一个,对行车安全更有帮助的是辅助道路投影。辅助道路投影又可分为两种。
  • 第一种投影是指对驾驶员的信息或警告,比如前方有施工区域、限速标志、导航信息等。

  • 第二种投影是车道投影,其目的是帮助驾驶员了解驾驶状况,例如当前车道上自己车辆的宽度和位置信息等,这些信息有助于驾驶员更好评估自己车道上安全信息。


    本文将把重点放在测试DMD车道投影这种新的照明功能上。道路施工产生的车道改变是高速路上常见的情况,特别是对夜晚行车的安全有很大的隐患。在行车的正前方区域,从水平角度-4°到-1°的区间,车道投影对驾驶员来说是一个非常有用的功能。已经有多项研究表明,对于这种新的车道投影功能,其它驾驶员基本上不会被投影所迷惑或分心。
    图4:车道投影


     

    Section 2

    DMD车道投影的测试环境和条件


    测试对象为一辆在前挡风玻璃后配备了一个摄像头的车辆。摄像头的功能包含远近光控制(如ADB)的信息输入、交通标志识别和车道保持功能。车道保持功能需要计算每一时刻车辆在自己车道上的即时横向位置。因此,摄像头不断捕捉车辆的中轴线到道路两侧路标线的横向距离。根据这些信息,可以计算汽车中轴线到车道中心的距离和车道宽度。

    测试环境为一段高速路段,下图5显示了不同高速路段的道路测量数据。第一段包括了一个缩小车道宽度的施工区。施工区内有两个路段,分别为道宽d1=2.50 m和d2=2.70 m的路段,造成这种道宽差别的原因是施工区左侧有没有混凝土护栏。
     图5:: 测试路段(包含施工区域d = 2.50和 2.70 m路段)
     
    图6显示的是驾驶者的驾驶视野以及DMD车道导向投影实拍。通过对比在同一施工区内有无DMD车道投影的驾驶数据,来分析每个驾驶者的个人驾驶行为。图中显示的DMD车道较短,是考虑到进入和离开施工区的过渡区,较短的DMD车道投影线比标准15m长的DMD车道投影线更加有效。
    图6:测试实车视野(摄像头居中,开启DMD车道投影)

    测试在拥有3车道的4个施工区进行。对于每个测试驾驶员,总测试路段长度为L=2.80km。总共对20多公里的驾驶距离进行了数据统计,并且对每个施工区(有/没有DMD车道投影)的数据进行了直接比较。
     表1:高速路段路况

    该测试路段的道路数据如下图7。例如2.50米宽(道路标记之间为2.40米)。两侧后视镜之间的车辆宽度为2.13 m。如果车辆完全居中于车道上,则从车辆最外层轮胎到道路标记的间距左右各有d=25 cm。
     图7:测试道路和测试车的数据


     

    Section 3 

    测试结果分析


    测试记录了每个驾驶车辆在每个施工路段的所有驾驶数据(包含车速、方向盘角度、车道宽度、本车道横向位置、摄像头检测到的物体……)。然后,针对每个驾驶车辆,将车辆中轴线与本车道的横向距离随时间变化的参数进行函数分析,用以反映DMD车道投影的影响。
    下图8为施工区3的测量数据。在没有DMD车道投影的情况下,偏离安全驾驶边界的左振幅约为42 cm,右振幅约为28 cm。在有DMD车道投影的情况下,振幅明显较小,为左侧28 cm和右侧18 cm。“安全驾驶边界”的定义为车宽1.90 m(轮胎外侧)且道宽为2.40 m时, 190 cm±25 cm(车宽±安全间距)的区域,如果驾驶员保持在这个“安全驾驶边界”内,发生侧面碰撞的风险很低。

    因此,将车辆是否在“安全驾驶边界”内的行驶时间或行驶距离作为参数来衡量交通安全水平是合理的。图8为5#驾驶员的驾驶情况,施工区的总长度为825 m。在没有DMD车道投影的情况下,驾驶员超出“安全驾驶边界”约为305 m(37%),即意味着驾驶员有撞击左边护栏的风险。相比之下,有DMD车道投影的驾驶员,横向振幅较小,在安全驾驶边界外的时间很短,只占总时间的1.5%,几乎可以忽略不计。
     图8:5#驾驶员在路段3的测试结果


    下图9显示了其它驾驶员在施工区4的测量结果。在没有DMD车道投影的情况下,这名司机几乎可以一直在“安全驾驶边界”内行车,超出的只有两个很短的区域。相较而言,有DMD车道投影时居中驾驶更稳定,整个行程都没有偏离“安全驾驶边界”。因此,有没有DMD车道投影对该驾驶员的影响都不大,驾驶员都能很好地居中驾驶。

     图9:5#驾驶员在路段4的测试结果

    下图10显示了另一类驾驶员的驾驶习惯。在没有DMD车道投射的情况下,他都有明显的右倾驾车习惯。但在开启DMD车道投影的后,他能够更好的居中驾驶,虽然仍然有稍许右倾的迹象,但是,超出“安全驾驶边界”的时间只有不到3%,与没有DMD车道投影的情况(约20%)相比,非安全驾驶时间明显减少。

     图10:6#驾驶员在路段4的测试结果


     

    Section 4 

    DMD投影的总结和展望


    通过以上DMD车道投影对安全驾驶行为的测试分析,我们可以得出几个很明显的结论:
    1. 有DMD车道投影时,所有驾驶员都能更好的居中驾驶。

    2. “安全驾驶边界” 在DMD车道投影开启后得到更好的保持。

    3. 虽然不是所有驾驶员的驾驶习惯都被DMD车道投影完全改变,但是对驾驶行为都产生了积极的影响,这直接提高了整体交通安全水平。


    本次测试充分论证了DMD投影对驾驶行为的积极影响,但是路面投影怎么更好的为行车安全服务,还有很多领域需要进行大量的科学研究和测试。但是显而易见的是,随着汽车互联,自动驾驶的兴起,汽车照明也在逐步走向智能化和数字化,越来越多的车型将会装载路面投影以提高整体行车安全水平,甚至将来可能成为未来汽车的标配。

    若是有何进一步想法请和我们联系哦。


    —— The End —— 

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