原標(biāo)題：技術(shù)簡介之駕駛輔助技術(shù) | 厚勢汽車

根據(jù)工業(yè)和信息化部、公安部、交通運(yùn)輸部等三部委共同發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范（試行）》，自動駕駛汽車是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與人、車、路、云端等智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。

高級駕駛輔助系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動駕駛的重要基礎(chǔ)，本文就駕駛輔助技術(shù)的一些常見功能進(jìn)行介紹。

1. 自適應(yīng)巡航控制

自適應(yīng)巡航控制（ACC）是一種高級駕駛輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過距離傳感器實(shí)時測量與前車的距離和相對速度，計算出合適的油門或剎車控制量并進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)本車的車速控制以及與前車的車距控制。在無前車的情況下，ACC 系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)設(shè)的行駛速度，通過控制發(fā)動機(jī)油門開度保持定速行駛。

ACC 系統(tǒng)在機(jī)動車車速為 40 – 160 公里/小時的范圍內(nèi)起作用，其最大的剎車減速度約為 0.5 g。近年來，針對城市交通中機(jī)動車低速行駛和頻繁起停等情況，ACC 系統(tǒng)功能現(xiàn)已包括起停控制、避撞控制等。

圖 1 機(jī)動車自適應(yīng)巡航控制原理

機(jī)動車全速度范圍內(nèi)的自適應(yīng)巡航控制可以看成是一類存在內(nèi)部動力學(xué)模型不確定性和外部環(huán)境干擾的非線性系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制問題，近年來引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。PID 方法、模糊邏輯、模型預(yù)測控制、滑模控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、最優(yōu)控制等控制理論方法都被應(yīng)用于 ACC 系統(tǒng)控制器的設(shè)計中。

2. 自動泊車

自動泊車系統(tǒng)主要由感知單元、中央控制器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)和人-機(jī)交互系統(tǒng)組成。

• 感知單元：通過車位檢測傳感器、避障保護(hù)傳感器、輪速傳感器、陀螺儀、檔位傳感器等單元實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信息和機(jī)動車自身運(yùn)動狀態(tài)的感知，泊車系統(tǒng)的中央控制單元需要在感知信息已知的前提下對機(jī)動車進(jìn)行運(yùn)動控制；
• 中央控制單元：主要分析處理感知單元獲取的環(huán)境信息以及機(jī)動車泊車運(yùn)動控制。在泊車過程中，泊車系統(tǒng)控制器實(shí)時接收并處理機(jī)動車避障傳感器輸出的信息，當(dāng)機(jī)動車與周圍物體相對距離小于設(shè)定安全值時，泊車系統(tǒng)控制器將采取合理的機(jī)動車運(yùn)動控制；
• 轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器、轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)角傳感器等單元組成，轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收中央控制單元發(fā)出的轉(zhuǎn)向指令后執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作。

圖 2 自動泊車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖

3. 電子穩(wěn)定控制

電子穩(wěn)定控制（ESC），又稱為電子穩(wěn)定程序（ESP）或動態(tài)穩(wěn)定控制（DSC），是一種檢測并抑制機(jī)動車輪胎附著力降低的計算機(jī)技術(shù)。當(dāng) ESC 系統(tǒng)檢測到機(jī)動車車輪失去控制時將自動制動，且這種制動是針對特定車輪單獨(dú)進(jìn)行。例如當(dāng)機(jī)動車轉(zhuǎn)向過度時，外側(cè)前輪將被制動；而機(jī)動車轉(zhuǎn)向不足時，內(nèi)側(cè)后輪將被制動。某些 ESC 系統(tǒng)還會限制發(fā)動機(jī)功率直至重新穩(wěn)定控制機(jī)動車。

運(yùn)行過程中，ESC 系統(tǒng)會持續(xù)監(jiān)控轉(zhuǎn)向裝置和機(jī)動車行駛方向，實(shí)時比較駕駛?cè)似谕霓D(zhuǎn)向角度（根據(jù)方向盤角度確定）和機(jī)動車實(shí)際行駛方向（根據(jù)測量的機(jī)動車橫向加速度、車身傾角和各車輪速度計算）的差異。當(dāng)機(jī)動車前進(jìn)方向和駕駛?cè)似谕较虿煌瑫r，ESC 系統(tǒng)則開始發(fā)揮作用。ESC 系統(tǒng)首先會對機(jī)動車打滑的方向進(jìn)行評估，然后進(jìn)行不對稱的車輪制動，對機(jī)動車切向產(chǎn)生扭矩，從而抵消滑動的影響并將機(jī)動車重新帶回駕駛?cè)艘蟮男旭偡较颉?/p>

ESC 系統(tǒng)可以在任何路面上起作用，包括碎石道路和冰面。和人為控制相比，ESC 系統(tǒng)對打滑具有更快的反應(yīng)速度和更有效的糾正能力，甚至在駕駛?cè)松形匆庾R到控制力減弱的情況下 ESC 系統(tǒng)就已經(jīng)開始發(fā)揮作用。

4. 車道偏離警示

車道偏離警示系統(tǒng)的主要功能是在機(jī)動車將要駛出車道時警示駕駛?cè)耍軌驕p少因駕駛?cè)耸д`、分心以及疲勞引起的交通事故，該系統(tǒng)一般在高速公路或快速路上發(fā)揮作用。

車道偏離警示系統(tǒng)主要有兩類：

• 一是車道偏離報警系統(tǒng)（LDW），當(dāng)機(jī)動車偏離其車道時，系統(tǒng)將通過視、聽覺或者震動進(jìn)行警示；
• 二是車道保持系統(tǒng)（LKS），車道偏離報警系統(tǒng)在警示駕駛?cè)撕?，若駕駛?cè)藳]有作出相應(yīng)操作，車道保持系統(tǒng)將自動采取措施保證機(jī)動車行駛在車道內(nèi)。當(dāng)駕駛?cè)嗽谧兊狼爸鲃咏o出轉(zhuǎn)向信號時，系統(tǒng)將不起作用。

車道偏離警示系統(tǒng)采用視覺傳感器（攝像頭）、激光傳感器和紅外傳感器。在軟件核心算法上，車道偏離警示系統(tǒng)主要采用霍夫變換和邊緣檢測等圖像處理方法來實(shí)時檢測攝像頭拍攝的道路視頻中的車道線。

圖 3 車道線檢測的圖像處理方法

5. 碰撞避免

碰撞避免系統(tǒng)是一種減輕碰撞嚴(yán)重性的主動安全系統(tǒng)，又稱為避撞系統(tǒng)、前向碰撞警示系統(tǒng)、碰撞減輕系統(tǒng)等。該系統(tǒng)使用微波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及攝像頭來檢測碰撞先兆。一旦檢測到危險，該系統(tǒng)將進(jìn)行警示，若即將發(fā)生碰撞，系統(tǒng)將自動采取措施，如制動或變向等。按防撞對象分類，汽車碰撞避免系統(tǒng)可分為行人防撞系統(tǒng)和機(jī)動車防撞系統(tǒng)。

• 行人防撞系統(tǒng)：核心技術(shù)是行人檢測，行人檢測常用的傳感器包括可見光和紅外光的視覺傳感器，以及依靠波形反彈的反射傳感器等。視覺傳感器能夠捕捉豐富的場景信息，但涉及龐大的識別計算量；雷達(dá)能夠獲得行人距離等準(zhǔn)確信息，但分辨率往往有限，因此這兩類傳感器是互補(bǔ)的，通過融合可以達(dá)到魯棒性更好的檢測結(jié)果。
• 機(jī)動車防撞系統(tǒng)：最主要的判斷依據(jù)是兩車之間的相對距離和相對速度信息。按探測方向分類，機(jī)動車上使用的雷達(dá)可以分為倒車?yán)走_(dá)和前向雷達(dá)。倒車?yán)走_(dá)探測距離較短，一般使用超聲波或紅外探測兩種方式；前向雷達(dá)由于車速快，要求探測距離長，一般使用激光雷達(dá)。

6. 自動編隊(duì)

自動編隊(duì)是通過電子或機(jī)械手段實(shí)現(xiàn)自動駕駛汽車自動組隊(duì)，且車隊(duì)內(nèi)所有車輛間距縮小并同步實(shí)現(xiàn)加速或制動。基于這一概念，研究者們提出了高速公路智能交通自動化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)內(nèi)，自動駕駛汽車可以自主組成一個 8 至 25 輛車的車隊(duì)。

在這一概念化的方案中，高速公路路面上已經(jīng)鋪設(shè)了由磁化的不銹鋼釘組成的車道，自動駕駛汽車通過感知鋼釘來計算車速并自我定位在車道中央。磁化的鋼釘可以是磁北極朝上或者磁南極朝上，因此可以通過鋼釘?shù)拇判皂樞騺硖峁┎糠值缆沸畔ⅰ?/p>

在這種公路上，自動駕駛汽車通過自動轉(zhuǎn)向和速度控制自動組織車隊(duì)，車隊(duì)內(nèi)車輛間距減小后，行駛過程中空氣阻力也將大大減小。針對卡車的自動編隊(duì)研究表明牽引車使用自動編隊(duì)功能可以減少能源消耗并提高電動牽引車的使用靈活性。

文章來源：公安部交通管理科

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