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# System prepended metadata

title: 第五週 Advanced Driver-Assistance System
tags: [智慧型汽車導論]

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# Advanced Driver-Assistance System / ADAS

這週的課程是介紹性質，不會有太多深入的技術跟知識。

ADAS / 駕駛輔助系統有很多種，下面會以 5W1H 的形式會一個一個介紹。

- [Tire-Pressure Monitoring System / TMPS](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Tire-Pressure-Monitoring-System--TMPS)
- [Navigation System](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Navigation-System)
- [Anti-Lock Braking System / ABS](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Anti-Lock-Braking-System--ABS)
- [Traction Control System / TCS](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Traction-Control-System--TCS)
- [Electronic Stability Control / ESC](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Electronic-Stability-Control--ESC)
- [Collision Avoid System](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Collision-Avoid-System)
- [Adaptive Cruise Control / ACC](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Adaptive-Cruise-Control--ACC)
- [Lane Departure Warning System / LDW & Lane Keeping Assistance / LKA](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Lane-Departure-Warning-System--LDW-amp-Lane-Keeping-Assistance--LKA)
- [Blind Spot Monitor](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Blind-Spot-Monitor)
- [Lane Change Assistance System](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Lane-Change-Assistance-System)
- [Surround View System](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Surround-View-System)
- [Parking Assistance](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Parking-Assistance)
- [Automatic High Beams](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Automatic-High-Beams)
- [Driver Monitoring System](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Driver-Monitoring-System)
- [Traffic-Sign Recognition](https://hackmd.io/L76PKvMGQrOP8bthbgOXLw#Traffic-Sign-Recognition)

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# Tire-Pressure Monitoring System / TMPS

## What is TMPS？

檢查胎壓的輔助系統。

## Why is TMPS helpful？

胎壓太高太低都不好：

- 太高的話，如果在高速行駛下輪胎會變熱，空氣就會熱脹，增加爆胎的可能
- 太低的話會不好行駛，減少燃油效率 fuel efficiency

## when is TMPS working？

在車子啟動的時候就會開始運作，如果有問題就會開始警示。

## Where is TMPS working？

通常裝在輪胎內側。

## who develops TMPS？

可以是：

- Original Equipment Manufactures (OEMs)
    - 也就是車廠自己在組裝時裝上
- Suppliers
    - 可以是外包給輪胎廠商製作
- aftermarket
    - 可以是買家售後自行去汽車用品電購買

## How does TMPS work？

有兩種 TMPS：

- Direct TMPS
    - 也就是真的裝一個 Sensor 到輪胎上
    - 但是因為就在輪胎上面，所以必須要用無線通訊以免電線繞圈圈
    - 因此是車內通訊中少數的用無線通訊的，也同時需要裝上電池
- Indirect TMPS
    - 不是裝一個在輪胎上，而是藉由其他資訊例如移動的行為、煞車，推算出胎壓。

## Random stuff

- 胎壓每降低 10%，燃油效率會減少 1% by wiki
- 溫度會影響胎壓，尤其是在溫差大的地區，例如美國
    - 老師說他住美國加州的時候，溫度太低的時候要去補胎壓
- 感測器因為是透過無線網路，所以是可以駭的
    - 老師說他之前在某場會議聽其他教授說他幹過這種事
    - 但是卻導致感測器壞掉，只好開回去找汽車場處理

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# Navigation System

## What is Navigation System？

就是導航系統。

## Why is Navigation System helpful？

你總得要看地圖吧：)

## when is Navigation System working？

你想用的時候就可以用：)

## Where is Navigation System working？

可以是車子內建，或是其他裝置來提供，例如你的手機。

## who develops Navigation System？

是到了現在內建的導航系統才越來越多，車廠或是其 Suppliers 才開始提供導航系統。

## How does Navigation System work？

- Localization：GPS 幫助定位
- Map
    - Static：早期的都是地圖寫在導航裝置內
    - Dynamic：現在透過網路，越來越多可以即時更新地圖，告訴你哪些路在施工等等，甚至跟你說哪條路比較快

## Random stuff

- User Interface
    - 大多車廠不希望駕駛在開車時去分心點擊螢幕，通常開車時會把螢幕鎖定起來
    - 但是近期也有開始改用聲控的方式來操控螢幕的

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# Anti-Lock Braking System / ABS

## What is ABS？

避免輪胎鎖死。

## Why is ABS helpful？

不然輪胎會失控。

## when is ABS working？

開車時都應該要持續運作。

## Where is ABS working？

就是在車子內，觀察目前車速跟煞車力道。

## who develops ABS？

是 OEMs 跟 Suppliers 一起密切合作來提供。

不太會是 aftermarket，因為跟車子的移動還有安全相關。

## How does ABS work？

來自維基百科：

- 監測器會隨時監測你當前的車速跟煞車的力道，來判斷目前這樣的煞車是「做不做的到」
- 如果「做不到」的話，就會減輕你煞車的力道，以免煞車過快導致輪胎失去抓地力而失控
    - 背後是可以藉由一些物理來算出最佳的力道的
    - 因為人們總不可能真的知道安全的力道，所以必需要透過 ABS 的協助

## Random stuff

- 如果駕駛把腳放在煞車踏板上，是感受的到 ABS 在開開關關的 by wiki
- 某些賽車比賽事不允許賽車裝上 ABS 的，因為這算是技術的一環
- 全力踩煞車的話，其實有 ABS 的煞車距離會比較短，因為沒有 ABS 會有失去抓地力而滑行的情況發生

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# Traction Control System / TCS

## What is TCS？

剛剛 ABS 是避免你減速過快，這裡 TCS 是避免你加速過快。

## Why is TCS helpful？

跟 ABS 一樣是為了避免失去抓地力而失控。

## when is TCS working？

跟 ABS 一樣是開車時都應該在運作。

## Where is TCS working？

跟 ABS 一樣在車內監控著你的車速，輪胎轉速，以及你對車子的指令。

## who develops TCS？

跟 ABS 一樣是 OEMs 跟 Suppliers 一起密切合作來提供。

不太會是 aftermarket，因為跟車子的移動還有安全相關。

## How does TCS work？

跟 ABS 一樣，如果監測到某個輪胎失去抓地力，就會想辦法讓那個輪胎阻止加速或減速。

減速的方法有很多種，例如：

- 限制踩油門 limiting throttle application 或傳送燃料 fuel delivery
- 延遲點燃 retard ignition spark
- 關閉引擎汽缸 shit down engine cylinders

## Random stuff

- 上面可以看出 TCS 跟 ABS 的共通性質，所以在硬體跟軟體層面也是一樣
    - 通常 TCS 跟 ABS 會共用同個 actuator 跟 sensor，因為感測來源跟要操作的對象有很大的雷同性質
    - 這就是之前 mapping problem 提到的， source 或 destination 同一個的情形
    - 有些更先進的車就會把兩個整合在一起
- 有時候 TCS 是不希望有的
    - 例如陷進雪地或泥巴堆的時候，就是要大踩油門
    - 所以通常會提供一個開關讓你手動關掉 TCS 

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# Electronic Stability Control / ESC

## What is ESC？

跟 ABS、TCS 有點像，是控制轉彎時的穩定度。

## Why is ESC helpful？

一樣是為了避免失控。

## when is ESC working？

一樣是開車時都應該在運作。

## Where is ESC working？

一樣是觀察車速、輪胎轉速、加減速等等。

## who develops ESC？

跟 ABS 一樣是 OEMs 跟 Suppliers 一起密切合作來提供。

不太會是 aftermarket，因為跟車子的移動還有安全相關。

## How does ESC work？

一樣是根據得到的資訊，經過計算後對車子四個輪胎做出適當的控制，或者是減少引擎的力量來使駕駛能夠控制(steer)車子。

## Random stuff

- 美國跟歐盟分別在 2012 年跟 2014 強制新車一定要裝 ESC
    - 老師說大多數人應該最不想體驗到 TCS 跟 ESC 啟動：)
- 老師說在少雨地區時，雨季的第一場雨一定要小心地會很滑
    - 因為其實柏油路的縫會持續累積各種油漬或是輪胎碎屑等東西
    - 累積久了，等到第一場雨下來就會跑出來讓地面變很滑

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# Collision Avoid System

## What is Collision Avoid System？

顧名思義，就是避免你撞到東西的輔助系統。

## Why is Collision Avoid System helpful？

跟你的安全有關：)

## when is Collision Avoid System working？

一樣是開車時就會運行。

## Where is Collision Avoid System working？

透過車子外的感測器，來取得周遭資訊進行判斷。

## who develops Collision Avoid System？

跟 ABS 一樣是 OEMs 跟 Suppliers 一起密切合作來提供。

## How does Collision Avoid System work？

一樣是根據獲取到的資訊進行物理計算後，就可以決定要不要進行制動。

大多的車子是透過雷達 Radar 來進行感測，不過近期有些車子就會透過影像或是光達來感測。

## Random stuff

- 生產美國 99% 車子的車廠在 2016 年時，同意在 2022 年以前把 Collision Avoid System(automatic emergency braking system) 納入新車的標準
    - 老師說原本是有團體要求政府規定車廠要納入，但是後來政府駁回
    - 原因是政府相信有了這個系統會讓車子更好賣，市場會驅使車廠自行加裝

>老師很推薦這裡的影片

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# Adaptive Cruise Control / ACC

## What is ACC？

Cruise Control 的進階版。

CC 就是維持一定的速度，但是快撞車時不會幫你減速；ACC 就很像是上面的 CAS 加上 CC。

## Why is ACC helpful？

除了可以避免碰撞保持安全，還可以減少駕駛的疲勞。

## when is ACC working？

駕駛需要時可以自己打開。

## Where is ACC working？

一樣是靠跟 CAS 類似的感測器等等進行控制。

## who develops ACC？

跟 ABS 一樣是 OEMs 跟 Suppliers 一起密切合作來提供。

## How does ACC work？

大致跟 CAS 很類似，並且一樣大多都是使用雷達。

## Random stuff

其實有兩種：

- Full speed range ACC
    - 顧名思義就是任意速度都可以開啟 ACC
- partial cruise control
    - 只有當車速在多少以上才可以使用 ACC
    - 算是比較早期的系統


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# Lane Departure Warning System / LDW & Lane Keeping Assistance / LKA

## What is LDW/LKA？

如果車子偏離車道中央，就會警告駕駛，或是開始制動。

## Why is LDW/LKA helpful？

為了安全：)

## when is LDW/LKA working？

車子啟動時就在運行。

## Where is LDW/LKA working？

透過「相機」進行監控。

## who develops LDW/LKA？

OEMs 跟 suppliers 合作可以做出帶有制動功能的 LDW/LKA，如果是 aftermarket 提供的則只有警告功能。

## How does LDW/LKA work？

- 透過相機進行監測，以及對應的演算法算出是否在車道中央
- 或是透過當前車頭方向跟軌跡，來判斷未來會不會有危險，決定要不要警告或制動

## Random stuff

LDW/LKA 有三種模式

- 如果偏離中央會給予警告
- 警告後如果沒有動作，會制動車子
- 不警告而是直接制動，但是如果有難以判斷的情境依舊需要駕駛介入

由於是依靠相機，如果路面標示本身就有破損或是繪製不良，那麼 LDK/LKA 也束手無策。

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# Blind Spot Monitor

## What is Blind Spot Monitor？

死角監控器，幫你監控死角的來車。

## Why is Blind Spot Monitor helpful？

為了安全：)

## when is Blind Spot Monitor working？

一樣是運行時就在運作。

但是通常是要換車道時比較感受到他在運作。

## Where is Blind Spot Monitor working？

透過雷達過相機來監測，並進行相關的計算。

## who develops Blind Spot Monitor？

通常是透過 OEMs 跟 suppliers 密切結合來提供，不過 aftermarket 也有可能提供。

## How does Blind Spot Monitor work？

透過雷達過相機來監測，並進行相關的計算。

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# Lane Change Assistance System

## What is Lane Change Assistance System？

幫你換線道。上面 Blind Spot Monitor 只是幫你檢查死角。

## Why is Lane Change Assistance System helpful？

可以安全的換線道。

## when is Lane Change Assistance System working？

當你要換線道時。例如 Tesla 只要開啟自駕模式，打下方向燈時就會幫你換線道。

## Where is Lane Change Assistance System working？

跟 Blind Spot 類似的感測器，以及相關的計算。

## who develops Lane Change Assistance System？

要透過 OEMs 跟 suppliers 密切結合來提供。

## How does Lane Change Assistance System work？

邏輯上很簡單：

- 檢查目標車道有沒有障礙物
- 檢查當前的車子狀態能否安全的換過去
- 可以的話，就換車道

## Random stuff

- 老師說之前公司幫他們安排時間試開 Tesla 的車子
    - 老師覺得 Tesla 的自動換車道換的很猛
- 老師說如果把 ACC 加上 LKA 或 LCA，其實就算是 Level 2 的自駕車了

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# Surround View System

## What is Surround View System？

提供你車子四周的景象，甚至還有鳥瞰圖的。

## Why is Surround View System helpful？

換車道時，或是停車時都很方便。

## when is Surround View System working？

上述情景時就會運作。

## Where/How is Surround View System working？

透過周圍相機進行拍攝。

## who develops Surround View System？

除了 OEMs 跟 Suppliers 會提供更猛的服務，aftermarket 也會提供像樣的器材，例如停車時使用的相機，然後再傳到特定的螢幕之上。

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# Parking Assistance

## What is Parking Assistance？

幫你停車。可以是側邊停車或是倒車入庫。

## Why is Parking Assistance helpful？

對於停車苦手的人非常有用。

## when is Parking Assistance working？

停車時。

## Where/How is Parking Assistance working？

- 先定位足夠的停車空間
- 再要求駕駛開到特定位置
- 就可以自動的幫你停進去
- 通常是依靠相機或雷達

## who develops Parking Assistance？

OEMs 跟 Supplier 一起密切合作提供。

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# Automatic High Beams

## What is Automatic High Beams？

自動遠光燈。

## Why is Automatic High Beams helpful？

對對向車道比較有影響。

## when is Automatic High Beams working？

如果駕駛忘記在特定環境開遠光燈，系統就會自動幫你開。

## Where is Automatic High Beams working？

在車子前面會有感測器，例如相機。

## who develops Automatic High Beams？

通常是 OEMs 跟 Suppliers。

## How does Automatic High Beams work？

用相機偵測對象車道看有沒有車子過來，如果感測到：

- 有光線的話，就關掉遠光燈
    - 但有可能是環境光比較強
    - 不過有時可能真的是環境比較亮，不需要遠光燈
- 沒有光線的話，就打開遠光燈
    - 但有可能是對向沒開燈
    - 不過也可以當作提醒對向

## Random stuff

- 要如何判斷用遠光燈來提醒對向是個有趣的問題
    - 因為對象有可能同時也開著遠光燈

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# Driver Monitoring System

## What is Driver Monitoring System？

偵測駕駛的狀況。

## Why is Driver Monitoring System helpful？

駕駛可能酒駕或是睡著：)

## when is Driver Monitoring System working？

有駕駛在開車的時候。

## Where is Driver Monitoring System working？

駕駛附近會有個相機。

## who develops Driver Monitoring System？

OEMs、Suppliers 跟 Aftermarket 都有可能提供。

## How does Driver Monitoring System work？

透過相機，可以使用：

- 眼睛追蹤 Eye tracking
- 檢查眼皮有沒有闔上 monitoring the eyelids

## Random stuff

- 可能會有隱私問題，所以沒那麼熱門

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# Traffic-Sign Recognition

## What is Traffic-Sign Recognition？

辨識交通號誌。

## Why is Traffic-Sign Recognition helpful？

提醒駕駛，同時也是自動車重要的一環。

## when is Traffic-Sign Recognition working？

行車時。

## Where is Traffic-Sign Recognition working？

通常就是車子前側會有相機。

## who develops Traffic-Sign Recognition？

除了 OEMs、Suppliers，現在反而是很多的 aftermarket 跟新創公司都在做這個。

## How does Traffic-Sign Recognition work？

Machine Learning 跟 Image Recognition。

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# 總結

上面介紹的其實都是「輔助 Assistance」系統，還是要有個駕駛在操控，但是同時這些也是自駕車的基礎。

而這些輔助系統的共同的主要目標都是為了「安全」。





