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，可實現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終可實現(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?？刂?、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?？刂啤⑸窠?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現(xiàn)對環(huán)境信息和機(jī)動車自身運動狀態(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)動車泊車運動控制。在泊車過程中，泊車系統(tǒng)控制器實時接收并處理機(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)?，能夠減少因駕駛?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)撕螅赳{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

自動編隊是通過電子或機(jī)械手段實現(xiàn)自動駕駛汽車自動組隊，且車隊內(nèi)所有車輛間距縮小并同步實現(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。

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，車隊內(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研究表明牽引車使用自動編隊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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