如何打造一個(gè)AVAS系統(tǒng)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）在汽車電動(dòng)化帶來的綠色出行潮流下，不少安全問題也引起了人們的關(guān)注，這里說的不僅僅是自動(dòng)駕駛，還有聲音上的安全問題。市面上大部分電動(dòng)車、混動(dòng)汽車和插電式混動(dòng)汽車幾乎是無聲的，只有當(dāng)其速度達(dá)到20km/h左右，產(chǎn)生的風(fēng)噪和道路噪聲才能被人耳所聽到，如果在低速行駛下沒有車輛聲音報(bào)警系統(tǒng)的話，行人很難發(fā)現(xiàn)從身邊駛過的電動(dòng)車。因此，低速行駛提示音系統(tǒng)（AVAS）成了不少汽車廠商和政策制定者考慮的問題。

主動(dòng)聲音設(shè)計(jì)的重要性

對(duì)于汽車廠商來說，汽車低速警示音這類系統(tǒng)也可以作為品牌形象的一個(gè)表達(dá)，就像各個(gè)車廠的喇叭、聲浪或是手機(jī)廠商的鈴聲一樣。但作為一項(xiàng)安全性的聲學(xué)設(shè)計(jì)，需要考慮的方面還有很多，無論是分貝、頻率等等，如何做到行人警示程度最高才是AVAS系統(tǒng)的最優(yōu)先需求。廠商根據(jù)當(dāng)?shù)卣咭髣?chuàng)建好AVAS聲音的模型后，需要對(duì)其做各種測(cè)試和優(yōu)化，完成認(rèn)證后再進(jìn)行部署。

與此同時(shí)，低速并不是這類系統(tǒng)需要考慮的唯一場景，同樣關(guān)鍵的還有靜止?fàn)顟B(tài)和倒擋。大家都知道電動(dòng)車起步加速快，所以即便是靜止?fàn)顟B(tài)下，電動(dòng)汽車處于可行駛模式，一瞬間的啟動(dòng)也很有可能對(duì)車身旁邊的人造成傷害，所以相關(guān)場景下也需要提供一定的警示音。

如何打造一個(gè)AVAS系統(tǒng)？

APM32F103RCT7 AVAS方案 / 極海半導(dǎo)體

其實(shí)打造一個(gè)AVAS系統(tǒng)并不難，只需要通過CAN總線獲取車速等信息，將其發(fā)送給主MCU，MCU發(fā)送GPIO控制信號(hào)給音頻功放，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)出警示音。目前不少汽車通用MCU都有提供這類解決方案，比如意法半導(dǎo)體的SPC582B60E1以及極海半導(dǎo)體的APM32F103RCT7等。不過有汽車車身上不止一個(gè)警示音揚(yáng)聲器，設(shè)計(jì)者在開發(fā)該系統(tǒng)時(shí)也必須得保證聲音能夠覆蓋整個(gè)車身外部。

雖然播放警報(bào)聲對(duì)于車載MCU來說并不是什么復(fù)雜的工作，但依然為其帶來了一定負(fù)載。如果MCU負(fù)載較高的話，設(shè)計(jì)者也可以選用單獨(dú)的音頻合成IC來完成，比如羅姆集團(tuán)旗下藍(lán)碧石半導(dǎo)體推出的ML2253x系列。與傳統(tǒng)的MCU和放大器組合的方式不同，ML2253x已經(jīng)集成了放大器，部分也已集成了閃存，所以幾乎不需要其它外部元件就能實(shí)現(xiàn)AVAS所需的功能。

語音合成IC的AVAS方案 / 羅姆

在編程聲音數(shù)據(jù)上，除了支持標(biāo)準(zhǔn)的板載ROM重寫功能外，也可以選擇用主MCU通過SPI/IF來完成數(shù)據(jù)重寫，這樣出貨后也能實(shí)時(shí)改寫音頻數(shù)據(jù)，可通過一系列固件更新對(duì)汽車的AVAS提示音進(jìn)行優(yōu)化。

已經(jīng)逐步落地的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)

最后我們來聊一聊AVAS規(guī)范化的問題，過去幾年中，其實(shí)已經(jīng)出臺(tái)了不少AVAS有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO 16254等等，而且各國各地區(qū)的法規(guī)也開始往強(qiáng)制AVAS上發(fā)展。比如在歐洲實(shí)施的UN/ECE R138，就規(guī)定2019年7月之后推出的電動(dòng)和混動(dòng)車，都必須配備AVAS系統(tǒng)，日本也同樣采用了這一規(guī)范。

美國則也推出了相關(guān)法規(guī)FMVSS141，但兩者在一些測(cè)試條件上存在差異，比如FMVSS141并沒有對(duì)輪胎做出特殊要求，而輪胎本身也會(huì)造成測(cè)試結(jié)果的差異，尤其是在低速行駛的情況下。此外，UN/ECE R138對(duì)提示音的測(cè)試是允許在車內(nèi)進(jìn)行的，F(xiàn)MVSS141則必須在車外測(cè)試，而且必須采用實(shí)車測(cè)試，不接受仿真結(jié)果。

我國其實(shí)也制定了電動(dòng)汽車低速提示音的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7258-2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中就提到：純電動(dòng)汽車、插電式混動(dòng)汽車在車輛起步且車速低于20km/h時(shí)，應(yīng)能給車外人員發(fā)出適當(dāng)?shù)奶崾拘月曧?。雖然這是一個(gè)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，但它只覆蓋了起步場景，而且這個(gè)提示性聲響明顯在標(biāo)準(zhǔn)中是作為可選項(xiàng)的。

現(xiàn)有的AVAS法規(guī)分布 / 西門子

除此之外GB/T 37153-2018《電動(dòng)汽車低速提示音》標(biāo)準(zhǔn)中提出，提示音系統(tǒng)的工作測(cè)速范圍至少在包含0~20km/h這個(gè)范圍，至于車輛完全靜止但處于可行駛狀態(tài)是否發(fā)聲由廠商自己來決定。雖然這一標(biāo)準(zhǔn)完善了在電動(dòng)汽車在低速行駛下的聲音提示規(guī)定，但這一標(biāo)準(zhǔn)目前仍只是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，是否強(qiáng)制啟用還是看廠商自己的選擇。

依筆者的看法，目前不少汽車的ADAS系統(tǒng)已經(jīng)集成了行人避障系統(tǒng)，比如依賴短距的毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等，但這樣的安全策略與AVAS在實(shí)現(xiàn)方式上是不一樣的。AVAS作為一項(xiàng)“被動(dòng)”安全特性，如果不對(duì)其采取強(qiáng)制性規(guī)定，而是給到用戶一個(gè)可開關(guān)的選項(xiàng)，甚至是默認(rèn)關(guān)閉的狀態(tài)，那么這對(duì)AVAS的普及并不能起到顯著的作用，也沒法真正讓電動(dòng)汽車擺脫低速行駛下的安全隱患。