倒车辅助装置后视摄像及探测系统测试方法研究

屈亚洲 周丽萍 吴云兵 吴雯珺

摘要：从倒车辅助装置后视摄像及探测系统测试技术出发，梳理了后视摄像及探测系统关键评价指标，并分析了倒车辅助装置后视摄像及探测系统测试方法。针对倒辅助系统中关键的后视摄像系统及雷达探测系统，提出包括后视摄像系统可视视角、响应时间以及雷达探测系统响应时间等评价指标为一体的测试方案。经验证，该方案可以很好地满足企业测试需求，可为企业提供研发验证及法规认证支持，缩短试验周期。

关键词：倒车辅助装置；后视摄像头；探测系统；响应时间

中图分类号：U472.6  收稿日期：2024-04-12

DOI：1019999/jcnki1004-0226202406032

1 前言

近年来，因机动车倒车引发的交通事故案例屡见不鲜，据全国道路交通事故统计年报公开数据统计，2008—2016年，因机动车违法倒车导致的事故27 763起，造成人员死亡6 872人，直接经济财产损失达65 181 057元。因此，为降低因驾驶员视野盲区而导致交通事故发生的概率，国内外颁布了一系列标准法规用以约束OEM主机厂商提升产品质量。如GB 15084—2022《机动车辆 间接视野装置性能和安装要求》、UN R158《倒车装置和机动车关于驾驶员对车辆后方弱势道路使用者感知的统一规定》、FMVSS 111《Rear Visibility》等都对能保护弱势道路使用者安全的倒车辅助装置性能做了强制要求。

倒车影像系统（即后视摄像系统）和探测系统，都是倒车辅助装置的一种技术手段，其中前者主要是在倒车时将倒车摄像头图形显示到车载终端上，如中控主机、后视镜，司机倒车时通过显示屏幕观察后方动态[1]；后者探测系统主要是当车辆倒车不断靠近障碍物时，通过雷达探测倒车距离，并利用蜂鸣器通过改变自身的频率对驾驶员进行提示，从而帮助驾驶控制倒车距离[2]。二者的相互协作，可以从视觉和听觉两个层面对驾驶员进行倒车信息提示，因此在乘用车领域获得了广泛应用。

2 后视摄像及探测系统关键评价指标

后视摄像及探测系统（也称“倒车监测系统”）是先进辅助驾驶系统（ADAS）功能[3]的一种，可为驾驶员提供视觉、听觉或触觉信号，常用于日常倒车时提醒驾驶员车辆后方视野盲区障碍物或其他交通参与者。由于其很好地弥补了传统车辆间接视野装置（如后视镜）的不足，同时也减缓了驾驶员倒车过程中因注意力高度集中引起的不适感，尤其是对于驾驶经验不是很丰富的新手，极大地提升了驾乘体验。

然而它作为智能网联汽车功能之一，仍需像其他辅助驾驶系统（如自动紧急刹车AEB、前方碰撞预警FCW）一样，在装车之前需进行测试评价，以符合标准法规对其功能的要求。基于此，本文参考UN R158《倒车装置和机动车关于驾驶员对车辆后方弱势道路使用者感知的统一规定》和FMVSS 111《Rear Visibility》标准对后视摄像及探测系统的技术要求进行梳理，得到了如表1所示的几类测评指标，后续并结合这几项测试指标进行测试方案设计及测试评价[4]。

3 后视摄像及探测系统测试原理

为深入研究后视摄像及探测系统的测试方法，本文参考UN R158和FMVSS111标准技术要求，并针对表1的指标进行梳理分析，提出自己的测试方案。

31 后视摄像系统

311 响应时间

响应时间是评估倒车监测系统响应快慢的评价指标，其主要是以挂入倒挡时刻以及后视视野图像显示时刻作差获得。目前UN R158标准中并未对具体的测试方法进行规定，仅给出了如下（a）～（e）的测试步骤；而FMSS 111标准中给出了具体的测试方法，如采用感光器感应后尾灯及后视图像，以及视频录制分析视频帧两种形式来确定响应时间Δt。同时在开展UN R158实际的试验过程中，为了记录挂入R挡时刻也有采用光电开关以及读取CAN报文的形式进行触发记录，因此针对响应时间的测量可根据实际试验环境进行试验方案设计。

UN R158标准给出的测试步骤如下：

a.将车辆置于主动车辆模式，该动作应启动/开始第1计时器。

b.等待至少6 s。

c.通过选择倒车模式启动倒车事件，如果在进入主动车辆模式6 s后无法将车辆置于倒车模式，则应在技术上尽可能快地启动倒车事件。

d.根据制造商的规范，启动/开始第2个计时器，且不迟于倒挡模式或挡位接合时。

e.在第2个计时器上记录响应时间，直到显示器上完全可以看到后视。

312 可视视角

a.确定后方近距离视野区域。

如图1所示，在车辆后方近距离视野区域确定A、B、C、D、E、F、G、H、I等位置，依次或每横排放置高度为08 m，直径为03 m，且具有015 m×015 m上下移动色块的测试目标圆柱体。其中，第一排圆柱体要求顶部或移动色块至少一个位置可见；第二排、第三排整个圆柱体完全可见，且最后一排3个目标物可视视角要满足表1要求。

b.确定Mr点-成像平面中心位置。

如图2所示，Mr点是指以J2为旋转中心，以J2Mf为旋转半径，直至Mf与用于显示后视图像的可视显示器中心之间的直线距离[a]eye最短，定义此时新的Mf旋转位置为Mr，也即相机成像平面中心位置，并同时将35 mm或更大相机或摄像机成像平面中心置于Mr点，具体确定步骤可参考文献[2]所述。

c.确定比例因子Sscale。

为确定比例因子Sscale，在中控显示屏位置粘贴50 mm比例尺，利用第（2）步固定的相机或摄像机拍摄后视视野画面照片，并测量50 mm比例尺宽度以及最后一排目标物G、H、I在照片中的宽度dG、dH、dI，之后将照片中比例尺的宽度与实际长度作比，即可得到比例因子Sscale。

d.可视视角计算。

通过以上步骤，获得Mr与中控屏幕中心之间直线距离[a]eye、比例因子Sscale，以及最后一排目标物在照片中的宽度dG、dH、dI之后，利用如下公式，即可获得最后一排三个目标物的可视视角：

[θi=60sin?1（diaeyeSscale）]

32 探测系统

321 响应时间

探测系统响应时间的测量方式与后视摄像系统响应时间基本一致，测试目标物根据ISO 17386：2010标准中探测系统原理的不同进行确定，检测区域也可参照执行。可供选择的目标物规格如表2所示。

322 声音分贝及频率

根据ISO 15006：2011及DIN 45631标准，建议车内音频信号主要可听分量应在400～2 000 Hz之间，声音分贝值为50～90 dB之间。由于人耳对声音的感觉，其频率分辨能力不是单一频率而是频带，而1/3倍频程比较符合人耳特性的频带划分方法，因此在做分贝值测量时，建议采用该倍频程。

4 后视摄像及探测系统测试

41 后视摄像系统测试

以某车型开展后视摄像系统测试，为测量后视摄像系统响应时间及后视视角，试验采用视频录制的形式，试验过程示例如图3～图5所示，具体测试方案按3.1.2中的步骤进行。

a.将三维H点装置假人放置驾驶员侧，并同时将载荷加至车辆行驶状态质量，以及轮胎气压充至制造商规定值。

b.将辅助工装固定至三维H点装置假人上方，并三坐标测量机打点，确定包括车辆H点坐标、J2点坐标、相机成像平面中心坐标以及中控显示屏成像中心坐标。其中，摄像机到中控显示屏成像中心的最短距离[a]eye基于J2点、相机成像平面中心、中控显示屏成像中心三点确定。

c.将采集挂入R挡时刻及后视图像显示时刻的相机固定至合适位置，并接入数据采集器系统。

d.最后按照311和312所述测试方法进行响应时间和可视视角计算。

得到测试结果如表3所示。

42 雷达探测系统

雷达响应时间、声音分贝及频率的测试相较于后视摄像系统测试，略微简单，仅需布置摄像头、数据采集器、麦克风等设备，并按照321所示目标物和322声音信号要求进行测试。试验过程示例如图6、图7所示，具体测试方案如下：

a.按照321的所述，将测试目标物放置于指定检测区域。

b.将采集挂入R挡时刻及光学报警信号的相机固定至合适位置，以及采集声音报警信号的麦克风布置驾驶员耳旁，并将视频信号和报警信号同时接入数据采集器系统。

c.采用简化场景，共10个点位，依次将目标物放置相应位置，采集报警声音信号及光学信号，并记录。

这里以1个测试点位为例，如图7所示，采用1/3倍频程对声音报警信号进行分析，得到其声音报警信号频率分布在1 250 Hz左右，其他测试结果如表4所示。

5 结语

本文首先梳理了倒车辅助装置相关标准，分析了倒车辅助装置中后视摄像及探测系统测试方法，并提出了包括后视摄像系统可视视角、响应时间以及雷达探测系统响应时间等评价指标为一体的测试方案。最后基于某款车型的后视摄像及探测系统进行验证，结果表明，该方案可以很好地满足企业功能验证及法规认证需求，缩短研发周期。

参考文献：

[1]孙德生基于ADAS的汽车倒车防碰撞系统设计与研究[J]电子技术应用，2021，47（01）：28-30+35

[2]王杰身基于汽车倒车辅助系统的设计探讨[J]时代汽车，2020，（7）：101-103

[3]李莹ADAS领域专利状况分析[J]河南科技，2017（10）：45-47

[4]刘强，孙秋晨，韩艳娜UN R158后方可见度及探测装置法规简析[J]中国汽车，2023（10）：9-15

作者简介：

屈亚洲，男，1992年生，工程师，研究方向为智能网联汽车信息安全及场景仿真测试。

基金项目：宁波市重点研发计划暨“揭榜挂帅”项目（2023Z070）