作者 | 北湾南巷
出品 | 汽车电子与软件
交通标志识别（Traffic Sign Recognition, TSR）是一项基于图像识别与智能算法的高级驾驶辅助功能，其核心目标是提升驾驶安全性和便利性。该系统主要依赖前视摄像头实时采集车辆行驶方向前方的道路图像数据，通过图像处理与深度学习算法对各类交通标志（如限速、禁令、警告、解除限制等）进行检测、分类和识别。
1.1 Function Activation 功能开启
交通标志识别（TSR）功能的激活依赖于多个系统状态与配置条件的综合判断。只有在下列所有前提条件同时满足的情况下，TSR功能才会自动开启，确保系统在功能安全性、硬件可用性与用户授权方面均达到预期标准。以下是详细的功能激活逻辑说明：
1.1.1 硬件初始化正确完成
TSR系统依赖的前视摄像头及相关ECU（电子控制单元）必须完成电源启动后的初始化自检流程（Power-On Self Test, POST），包括：
摄像头镜头、图像传感器、信号处理器启动正常；
摄像头CAN或以太网通信接口工作正常；
摄像头或主控ECU的软件启动成功，无启动错误或异常中断；
所有关键硬件部件温度、电压、电流处于安全范围内；
TSR相关硬件模块的版本、校验和、校准数据有效。
只有当系统检测到所有硬件子系统初始化无误，且未报告任何故障码（DTC）时，TSR功能才会进入下一步激活判断流程。
用户通过HMI开启TSR功能，或该功能在上一点火周期已处于开启状态，系统遵循用户配置优先原则，在每次点火周期启动时，TSR功能是否自动激活将依据以下情况：
用户在HMI（人机交互界面）中显式开启了TSR功能；
如果用户上一次点火周期中启用了TSR，且未修改设置，系统将保留其状态并在当前周期中自动激活；
如果TSR功能在上一次周期中被关闭，除非用户手动重新开启，否则该功能将保持禁用。
此逻辑确保用户体验的一致性，避免不必要的功能状态反复切换。
1.1.2 系统未检测到TSR相关故障
为保障系统运行的安全与稳定性，TSR功能仅在以下条件下才允许激活：
无TSR功能相关的故障诊断码（DTC）处于活跃状态；
无摄像头图像质量问题（如镜头遮挡、污染、强光干扰）；
无软件内部运行错误或处理超时；
无车辆网络异常（例如CAN中断或网关通信异常）；
系统未处于故障降级模式或诊断模式。
如果系统检测到异常状态，将禁止TSR功能激活，并可能在仪表盘中显示故障信息提示驾驶员。
1.1.3 TSR功能已通过车辆配置码（VC Code）授权
TSR功能是否可被激活，取决于车辆电子架构中的配置码授权情况：
在车辆生产配置阶段，TSR功能需在VC码（Vehicle Configuration Code）中被激活授权；
若TSR功能未在VC码中配置为有效状态，即使硬件存在，也不会进入激活状态；
配置码通常由OEM通过诊断工具下发或在生产流程中烧录，TSR功能状态也可通过OBD工具读取确认；
这确保TSR功能的激活遵循整车功能配置策略，防止未授权功能被意外启用。
1.2 Function Deactivation 功能解除
交通标志识别（TSR）功能在运行过程中，如满足以下任一条件，系统将自动或被动地执行功能解除（功能退出、停止或挂起）。解除后的TSR不再执行交通标志的识别与显示逻辑，以确保系统行为符合驾驶员指令、硬件安全状态以及整车配置要求。以下为具体的功能解除触发条件及逻辑说明：
1.2.1 HMI关闭TSR功能，或功能在上一个点火周期已被关闭
驾驶员可在车辆的HMI（人机交互界面）中主动关闭TSR功能。例如，通过中控屏幕或方向盘菜单操作，进入ADAS设置界面手动关闭“交通标志识别”选项；
一旦驾驶员在当前点火周期中关闭TSR功能，系统将立即响应，退出识别任务，仪表盘/抬头显示上的标志信息也会被移除；
若在上一个点火周期中已关闭TSR功能，且用户未重新启用，系统将在当前周期默认维持关闭状态，直至用户重新开启；
部分车型可提供“默认状态配置”选项，例如“每次启动默认关闭”或“记忆上次设置”，该策略可根据客户需求进行个性化定制。
1.2.2 TSR检测到功能相关故障
系统在运行过程中持续进行自诊断（Onboard Diagnostic），一旦检测到以下任意故障状态，将立即触发TSR功能的强制解除，以保障系统的功能安全和整车一致性：
前视摄像头模块故障（如镜头损坏、传感器失效、图像处理异常）；
通信异常（如摄像头与主控ECU间的CAN/以太网通讯中断、数据超时）；
图像质量不可用（如前风挡遮挡、摄像头镜头污染、夜间无足够照明）；
系统软件运行错误（如算法执行失败、线程异常、内存溢出等）；
电源电压异常或硬件温度超过规定阈值；
故障诊断码（DTC）被设置为“激活状态”并影响系统功能；
系统进入服务模式、诊断模式或被其他功能控制锁定（如进入紧急制动控制模式）。
故障触发解除时，TSR功能将立即挂起或关闭，系统通常会在仪表上显示故障提示信息或警告灯（如黄色ADAS故障灯），提醒驾驶员系统不可用。同时，系统也会在后台记录故障数据以供后续诊断分析。
1.2.3 TSR功能在车辆配置码（VC Code）中被关闭
TSR功能是否可用依赖于整车电子系统的配置参数，通常在车辆生产阶段通过VC码（Vehicle Configuration Code）进行授权控制；
如果TSR功能在VC码中被设定为“未激活”或“禁用”，即便硬件具备相关能力，系统也不会激活功能；
若在使用过程中通过诊断工具或远程OTA将配置码更新为关闭状态，TSR功能将被系统强制禁用并立即退出；
禁用后，相关功能设置界面可能在HMI中被隐藏或呈现为不可选灰色状态，以避免驾驶员产生误解；
此机制确保TSR功能的使用符合OEM授权策略、法规要求或车主购买配置范围。
1.2.4 其他可选功能解除条件（可按客户项目需求配置）
部分客户或项目可根据整车策略、使用场景、安全要求等因素配置附加的解除逻辑，包括但不限于：
车辆处于某些特殊驾驶状态：如驶入非公开道路（如越野、工地模式）、赛道模式或停车状态下功能自动解除；
车速持续低于某阈值（如5 km/h）超过一段时间，TSR暂时挂起以节约系统资源；
与其它ADAS功能冲突时优先级切换：如系统优先执行自动紧急制动（AEB）或自适应巡航控制（ACC）策略，TSR将被暂停；
驾驶员请求恢复默认设置：如执行“恢复出厂设置”操作，系统将重置TSR状态为“关闭”。
#02
2.1 State Machine / Operating Sequence 状态机/工作序列
如图为State machine diagram状态迁移图：
状态机分为两个层级结构：
主状态（Main States）：外层框架中的三种主状态
MAINST_OFF（灰色）：功能关闭状态
MAINST_ON（内部框，包裹两个子状态）：功能开启状态
MAINST_ERROR（黄色）：功能错误状态
子状态（Sub States）：位于 MAINST_ON 主状态内部的细分子状态
SUBST_STANDBY（蓝色）：待命状态
SUBST_ACTIVE（绿色）：激活状态
状态名称 | 状态类型 | 状态描述 | 示例场景/可能原因 | 特征行为 |
MAINST_OFF | 主状态（灰色） | 功能未启用，系统未执行任何功能 | -初始默认状态（上电后） | -不进行识别任务 |
-驾驶员手动关闭功能 | -不与外部功能交互 | |||
-上一周期未激活，配置未记忆 |
| |||
MAINST_ON | 主状态（含子状态） | 功能已启用，系统可运行识别任务 | -驾驶员通过HMI启用功能 | -进入SUBST_STANDBY或SUBST_ACTIVE子状态 |
-系统自检通过 | -准备或执行识别任务 | |||
-功能配置允许 |
| |||
MAINST_ERROR | 主状态（黄色） | 检测到关键故障，系统中止功能 | -摄像头损坏 | -中止所有功能 |
-软件执行异常 | -上报故障码（DTC） | |||
-通信异常（如CAN总线故障） |
| |||
SUBST_STANDBY | 子状态（蓝色） | 功能待命状态，未触发识别 | -摄像头正常但无标志识别目标 | -功能待机 |
-车速过低等触发条件不满足 | -随时准备进入Active状态 | |||
SUBST_ACTIVE | 子状态（绿色） | 功能激活状态，系统正在执行识别任务 | -识别到交通标志并分类 | -实时识别与处理 |
-正在仪表或HUD中显示信息 | -与其它模块（限速提示、ACC等）联动 |
状态转换逻辑说明如下：
序号 | 状态转换路径 | 触发条件 | 描述说明 | 示例情形 |
A | MAINST_OFF → MAINST_ON | EnableConditionFulfilled | 系统检测到全部启用条件满足后，启动主功能并进入待命状态（SUBST_STANDBY） | -驾驶员通过HMI启用功能 |
-功能初始化成功 | ||||
-无故障 | ||||
-车辆配置允许该功能 | ||||
B | MAINST_ON → MAINST_OFF | EnableConditionFulfilled == False | 启用条件不再满足时关闭功能，系统退出主状态回到关闭状态 | -驾驶员手动关闭功能 |
-上电后未记忆前次状态 | ||||
-配置不再允许该功能 | ||||
C | MAINST_ON → MAINST_ERROR | ErrorDetected | 系统运行中检测到故障，立即中断所有子状态并进入错误状态 | -摄像头故障 |
-电源异常 | ||||
-软件执行失败 | ||||
D | MAINST_ERROR → MAINST_OFF | 故障恢复 | 故障排除后恢复正常，系统回到功能关闭状态 | -故障已被人工清除 |
-下次上电自检通过 | ||||
E.1 | SUBST_STANDBY → SUBST_ACTIVE | Activated | 系统检测到可识别目标并完成图像处理，进入执行状态 | -识别到限速标志、禁止超车标志等，进入识别显示阶段 |
E.2 | SUBST_ACTIVE → SUBST_STANDBY | !Activated | 识别条件不满足或失效，暂停识别任务回到待命状态 | -没有可识别标志 |
-环境干扰严重（如隧道、逆光、雨雪天）等导致识别暂停 |
下表给出了状态和输出CAN信号的映射机制：
Output Signal Value 输出信号值 | Main State 主状态 | Sub State 子状态 | Comments 说明 |
TSR运行状态 | |||
TSR off | MAINST_OFF |
|
|
TSR standby | MAINST_ON | SUBST_STANDBY |
|
TSR active | MAINST_ON | SUBST_ACTIVE |
|
TSR failure | MAINST_ERROR |
| |
2.2 Typical Use Cases典型用例
Use Case Figure 使用案例图例 | Use Case Description 使用案例描述 |
| 禁止超车标志探测 系统可以探测到禁止超车标识并提醒驾驶员。 |
| 解除禁止超车标志 系统可以探测到解除禁止超车标志并提醒驾驶员。 |
| 禁止长时间停车 系统可以探测到禁止长时间停车标识并提醒驾驶员。 |
| 禁止临时或长时间停车 系统可以探测到禁止停车标识并提醒驾驶员。 |
| 停止标识 系统可以探测到停止标识并提醒驾驶员。 |
| 让行标志 系统可以探测到让行标识并提醒驾驶员。 |
| 禁止机动车驶入标识 系统可以探测到禁止机动车驶入标识并提醒驾驶员。 |
| 高速入口标志 系统可以探测到高速入口标志并提醒驾驶员。 |
| 高速出口标志 系统可以探测到高速出口标志并提醒驾驶员。 |
| 禁止转向标志 系统可以探测到禁止转向标志并提醒驾驶员。 |
| 禁止驶入标识 系统可以探测到禁止驶入标识并提醒驾驶员。 |
| 禁止通行标识 系统可以探测到禁止通行标识并提醒驾驶员。 |
| 禁止停车 系统可以探测到禁止停车标识并提醒驾驶员。 |
| 单行道标志 系统可以探测到单行道标识并提醒驾驶员。 |
| 识别限速值 系统可以探测到限速标识并提醒驾驶员。 |
| 识别取消限速 系统可以探测到取消限速标识并提醒驾驶员。 |
| 只识别限速值，文字和时间不能识别 |
交通标志识别系统（TSR, Traffic Sign Recognition）的功能实现受到运行设计域（ODD, Operational Design Domain）的限制。TSR系统必须在满足设定ODD条件的环境下运行，以保障系统识别的准确性与功能的有效性。
TSR系统的运行依赖于环境条件的满足。一旦运行设计域不满足，无论系统处于待机还是运行状态，TSR都应退出并通过HMI提示驾驶员。
运行速度范围
TSR功能设计用于车辆在0 km/h至180 km/h的速度区间内运行。在此范围内，系统可对交通标志进行识别、记录与提示。超过此速度范围可能会影响系统摄像头图像采集的清晰度和反应时效，因而TSR功能将不再执行。
道路表面类型
TSR功能支持在多种常见的道路表面类型上运行，包括以下几类：
沥青路面
水泥路面
柏油碎石路面
复合材质路面
含沥青成分的其他类型路面
这些道路类型提供了足够的表面平整度与标线清晰度，有利于摄像头视觉系统的稳定识别。
道路类型
TSR功能适用于多种道路类型，覆盖城市道路与非城市道路的主要交通场景，包括：
公路：涵盖国道、省道、县道、乡村道路和专用道路；
城市道路：包括快速路、主干道、次干道和支路；
环路与沿街道路；
单车道道路。
这些道路类型一般具备明确的交通标志与标线，有助于系统进行有效识别。
道路条件
TSR功能要求道路表面具备正常的可视性和结构完整性。当前版本的系统仅在路面条件正常的情况下运行，不适用于存在大面积积水、积雪、破损或严重污染等特殊条件下的道路环境。
天气条件
TSR功能对于环境气象条件具备一定依赖性。系统支持以下天气条件下的运行：
晴天（环境亮度≥20 lux）
多云天气（环境亮度≥20 lux）
而以下不良天气条件可能导致摄像头图像质量下降，影响交通标志的识别，因此TSR在这些条件下被设定为不适用：
薄雾、浓雾、霾、烟
沙尘天气
雨天（包括小雨、中雨、大雨）
雪天、雨夹雪
冰雹等极端天气
在上述气象条件中，系统将无法保证交通标志的准确识别，或可能错误识别，故应自动退出功能或避免被激活。
车道线类型
TSR系统适用于多种类型的车道线环境。这些车道线提供稳定的视觉参考，有助于增强系统对道路环境的理解与限制区域的判断。系统支持识别以下类型车道线：
白色实线与白色虚线
黄色实线与黄色虚线
蓝色实线与蓝色虚线
点线（间断式标线）
不同颜色和形态的车道线通常与道路类型或交通规则有关，系统基于此进行信息融合与判断。
光照条件
TSR功能对环境光照具有敏感性，仅在特定的光照条件下保证准确运行。支持的光照条件为：
白天（从日出至日落期间），环境照度应大于等于20 lux，且无降雨天气。
而在以下光照环境中，由于图像过暗、对比度不足或图像过曝等原因，TSR功能被设定为不适用：
白天但光照不足（环境照度<20 lux）
夜晚场景（包括城市夜间行驶）
隧道内行驶（因人工照明不稳定，系统难以正确识别）
为确保行车安全与系统可靠性，在不满足光照条件时，系统应及时退出并提示驾驶员。
当TSR系统处于待机状态（Standby）时，如果检测到当前不满足运行设计域的要求，系统应自动解除功能待机状态，并避免进入运行状态。如果此时驾驶员尝试激活TSR功能，系统应通过HMI（人机交互界面）发送相应提示信息，提醒驾驶员当前条件不适合激活该功能。
当TSR系统已处于运行状态中，若检测到运行设计域的约束条件被破坏或不再满足，系统应主动退出运行状态，并通过HMI提示驾驶员当前功能已退出，并说明原因，以确保驾驶员的知情和安全意识。
总结：
交通标志识别（TSR）作为一项先进的驾驶辅助功能，利用图像处理和深度学习技术，实时识别并分类道路上的各类交通标志，有效提升驾驶安全性和便捷性。通过精确的状态机管理与多种故障检测机制，TSR功能能够确保在不同驾驶环境中稳定运行，同时根据用户需求提供个性化配置。该系统不仅能够识别常见的交通标志，还能与其他ADAS功能协同工作，进一步增强驾驶体验与道路安全。
参考：
Traffic Sign Recognition System – Everything You Need to Know | moje-auto.pl
Automotive TSR (Traffic Sign Recognition) System Market Size,
一文聊聊自动驾驶中交通标志识别系统 懂车帝
国家标准 | GB 5768.2-2022
交通标志识别系统（TSR）-CSDN博客
