我之前在专栏文章：进军Level 3，奥迪A8自动驾驶功能剖析中深度解读过全新奥迪A8 L3级别的自动驾驶技术。除了自动驾驶功能外，奥迪A8L还有一些主动安全领域的黑科技。今天我从技术的角度来讨论一下这些黑科技是如何实现的。

安全主要分为主动安全和被动安全；被动安全是指事故发生后保证乘客安全的措施，如安全带、气囊；主动安全是指在事故发生前，通过一系列的预警或预防措施，避免事故发生或降低事故的严重性，最常见的就是ESP。

奥迪A8L的具有多项主动安全技术，这里就不一一列举了，我个人比较关注的技术有三种：

1. 智能车身平衡系统

2. 开门预警系统

3. 夜视系统

奥迪A8L传感器配置解读

在解读主动安全技术前，需要先对奥迪A8L的传感器配置方案做一个简单的介绍，这是后面技术解读的基础。下图列出了全新奥迪A8L上的7种核心传感器。

没有对比基本看不出好坏。以下是市面上竞品车型的传感器配置对比图，通过对比可以看出一些端倪。

从传感器配置上可以看出，奥迪A8L的传感器配置是所有量产车型中最为丰富的，不仅有完备的长短距离的毫米波雷达和前置摄像头，以及复杂路况自动驾驶不可或缺的激光雷达，还有和主动安全息息相关的4路高清环视摄像头、超声波雷达和红外夜视摄像头。

与自动驾驶技术强相关的传感器分别是激光雷达、前视摄像头、长距离雷达。剩下的四种传感器——角雷达、环视摄像头、超声波雷达和红外夜视摄像机是奥迪主动安全技术必不可少的元素，也是后文的主角。
智能车身平衡系统

智能车身平衡系统的官方描述是这样的：如即将发生侧面碰撞，被撞击一侧的车身瞬间抬高最多80毫米，以更坚固的底盘部分承受撞击。

看个视频能有更为直观地了解。（视频大小：4M）

智能车身平衡系统这个概念，我只在几年前的汽车创意比赛中见过，没想到奥迪能这么快地将其技术实现且应用在量产车上。目前应该还没有第二家车厂将此技术投入到量产中。

智能车身平衡系统需要感知系统提前对汽车侧面撞来的障碍物做感知。从奥迪A8L的传感器配置来看，仅有两款传感器能够检测车辆侧方的障碍物，分别是超声波雷达和环视摄像头。它们的感知范围如下图：

通过观察超声波波雷达和环视镜头的感知范围，可以看出超声波雷达仅能感知到前后轮处的障碍物，而正侧方撞来的障碍物只有环视摄像头能检测到。

有人会有疑问，图中的环视感知范围如此小，是否来得及检测？

其实环视摄像头所用的镜头都是鱼眼镜头，鱼眼镜头意味着通过该相机采集到的图像范围是足够大的，真是的感知范围比图中所绘制的大很多。只不过鱼眼图像存在畸变，会造成计算障碍物距离、速度不准确等问题。如下图所示，安装在左右后视镜下方的左右侧环视摄像头所拍摄到的画面，地下的棋盘格是由多个相同大小的正方形组成的。

由图可以看出，左右侧的鱼眼图像至少可以检测到20米外的障碍物，因此当侧方有障碍物（尤其是汽车这种特征明显的障碍物）撞过来时，对系统来说有足够的检测和反应时间，做出保护车侧面的提升动作。

总的来说，这项技术的实现无论是对环视图像的感知技术，还是对车身控制的及时性都有较高的要求。奥迪A8L所使用的域控制器zFAS，不仅要实现复杂的L3级别的自动驾驶功能，同时还是支撑各种主动安全技术的感知能力。不得不说zFAS确实是一款计算能力十分强大的域控制芯片。

开门预警系统

开门预警是一项能极大提升乘客“安全感”的功能，作为豪车，乘客当然不希望开门下车时发生意外。

开门预警系统所依赖三种传感器：后向角雷达、超声波雷达和环视摄像头。它们的感知范围如图：

开门预警系统针对不同的障碍物，所用到的传感器是不一样的。

汽车等高速障碍物

对于汽车等高速运动的障碍物，需要有足够高的测距和测速精度才能保证预警的准确性和及时性。因此针对此类障碍物，需要感知范围足够远，且距离测量精度足够高的后向角雷达。

后角雷达的感知范围和感知原理如下动图所示：

后向角雷达实际上是频率为24GHz的毫米波雷达。毫米波雷达有着对金属、运动物体极其敏感的特性，因此像汽车、摩托车这种金属质感明显的障碍物，用角雷达的检测效果是极好的。

有关毫米波雷达的更多介绍，可参看本公众号之前发布的文章无人驾驶技术入门（七）| 量产必备的毫米波雷达。

行人、自行车等低速障碍物

对于行人、自行车这些低速的障碍物，后巷角雷达可能存在漏检的情况。为了确保近处的障碍物依然能够被准确检测，需要依赖前面提到的两款传感器——超声波雷达和环视摄像头。

安装在汽车后保险杠上的4个加上车身后侧面的2个超声波雷达，即可完成汽车后0~2.5米的感知范围需求。当运动中的行人经过此区域时，系统有足够的时间告知乘客汽车后方有障碍物靠近。

对于超过2.5m的近距离障碍物，比如自行车等低速障碍物，可以通过后向的环视摄像头进行检测。安装在后向的环视摄像头与侧向类似，虽然测距和测速不够在准确，但是具有足够大的感知范围，完全可以应对开门预警这种功能。下图为后向环视摄像头的感知范围。

开门预警系统需要多传感器的配合，取长补短。鱼眼摄像头能够识别障碍物的类型，但是对障碍物的位置和速度估计较差；而角雷达仅对距离、速度估计较为准确，在判断类型上无能为力。因此要实现汽车后方0~40米范围内的障碍物的稳定感知，对奥迪工程师的融合算法有较大挑战。

夜视系统

前段时间的Uber无人车在夜间撞死流浪汉的事情闹得沸沸扬扬。其实夜间行人、动物的检测问题早就有红外夜视相机解决。

红外夜视相机的与视觉传感器有所不同，它是通过检测范围内的温度变化，获取图像信号的。

下图为红外夜视相机实际拍摄的夜间图像。

由图可以看出，温度越高的地方（人脸）表现出来的图像越亮，温度越低的地方（地面）则图像亮度越暗。这种轮廓清晰的图像信息，对工程师设计障碍物检测算法有着很大帮助。夜视相机的实际检测效果如下。

红外夜视相机稳定的感知范围是15~90米，即系统能够至少90米提前感知到前方的行人、动物等障碍物，并作出预警提示。如果当初Uber的车上装有夜视相机作为司机的提醒备份，那么Uber就可以避免这场悲剧了。

结语

上面仅对我个人比较关注的主动安全技术做了技术解析。更多地诸如后方通行警示系统、左转辅助系统等主动安全技术，基本上都是在上述传感器的功能基础上做了扩展，有兴趣的小伙伴可以到他们的官网上去了解。

自动驾驶+自主泊车+主动安全如此多的黑科技集一身，无论是对汽车工程师、交互工程师还是软件工程师都是一项很大的挑战。相信接下来的两年里会有越来越多的黑科技出现在其他量产车上，拭目以待。

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