一汽-大眾奧迪A6L縱向和橫向?qū)蜉o助系統(tǒng)

文：張志軍

一汽-大眾生產(chǎn)的奧迪 A6L，有一套豐富而獨(dú)具創(chuàng)意的縱向和橫向?qū)蝰{駛員輔助系統(tǒng)。其中，“奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)”不僅能對(duì)偏離車道發(fā)出警報(bào)，而且還能通過調(diào)節(jié)方向盤上的轉(zhuǎn)向力矩，幫助駕駛員保持車道?！皫в型ＭＷ咦吖δ艿淖赃m應(yīng)巡航控制系統(tǒng)”能在車輛的整個(gè)車速范圍內(nèi)工作，還能在停停走走駕駛中減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。當(dāng)有車輛在本車盲區(qū)里“伴隨行駛”或正在接近時(shí)，一旦“奧迪換道輔助系統(tǒng)”認(rèn)為兩車的車速差和車距對(duì)于本車換道構(gòu)成威脅，就會(huì)在車外后視鏡里發(fā)出報(bào)警顯示。

奧迪A6L的橫向?qū)蜉o助系統(tǒng)主要包括車道保持系統(tǒng)和換道輔助系統(tǒng)，縱向?qū)蛳到y(tǒng)主要是自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）。ACC是在定速巡航的技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來，并使其功能在新款?yuàn)W迪A6L上得到了擴(kuò)展。

一、主動(dòng)車道保持系統(tǒng)

駕駛車輛時(shí)，除了要選擇合適的速度，還有很重要的任務(wù)是控制并保持車道，這要求駕駛員始終密切注意道路走向和車輛運(yùn)動(dòng)情況。為了提高車輛駕駛的舒適度和安全性，有必要幫助駕駛員完成上述艱巨的任務(wù)。橫向?qū)蜉o助系統(tǒng)主要是通過方向盤、駕駛員座椅振動(dòng)或發(fā)出警告聲，來警告駕駛員不要偏離車道。而駕駛員必須根據(jù)行駛情況，決定需要采取的應(yīng)對(duì)措施。但是由于在保持車道時(shí)，有時(shí)留給駕駛員的反應(yīng)時(shí)間很短，因此有必要將輔助功能從發(fā)出警告擴(kuò)展為主動(dòng)提供支持。

“奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)”是全新一代的橫向?qū)蜉o助系統(tǒng)，不僅能對(duì)車道偏離發(fā)出警告，而且在高速公路和國道上行駛時(shí)，還能通過調(diào)節(jié)方向盤轉(zhuǎn)向力矩，幫助駕駛員保持車道。系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：根據(jù)方向調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力矩，直接告知駕駛員在相應(yīng)的行駛情況下必須做出的反應(yīng)。這樣一來，與只發(fā)出警告的系統(tǒng)相比，駕駛員調(diào)整方向的時(shí)間就大大縮短。不僅能獲得更高的安全性，還能實(shí)現(xiàn)更為直觀的輔助形式。

構(gòu)成奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)是各控制單元和系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。車內(nèi)后視鏡上有一個(gè)單目攝像頭，可以探測到最多8種線條，包括虛線、直線、圓點(diǎn)線路面標(biāo)記以及標(biāo)記線的顏色（黃色或白色），繼而提高系統(tǒng)的實(shí)用性（例如也可在建筑工地使用）。在圖像處理控制單元里，用控制算法處理這些探測到的信息，系統(tǒng)計(jì)算出實(shí)際行駛的車道，并決定是否有必要提供輔助。為此系統(tǒng)需要檢查其他標(biāo)準(zhǔn)，如預(yù)測的車輛與車道的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及駕駛員當(dāng)前的轉(zhuǎn)向意愿。必要時(shí)系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行針對(duì)性的轉(zhuǎn)向輔助，并通過電控機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力矩，直觀地為駕駛員提供輔助。

用轉(zhuǎn)向燈操縱桿上按鍵激活?yuàn)W迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)后，當(dāng)車速超過65 km/h時(shí)，系統(tǒng)就對(duì)攝像頭探測到的至少1條路面標(biāo)記準(zhǔn)備就緒。駕駛員會(huì)從組合儀表上，看到顯示的系統(tǒng)狀態(tài)及探測到的路面標(biāo)記。根據(jù)設(shè)置，奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)會(huì)在將要偏離車道前實(shí)施干預(yù)，或通過不斷施加轉(zhuǎn)向力矩，始終為駕駛員提供輔助。如果駕駛員采納了系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)向力矩，車輛就會(huì)被牽引回車道中央。

期間并不會(huì)限制駕駛員一貫的駕駛方式。系統(tǒng)識(shí)別出駕駛員打開轉(zhuǎn)向燈，或是針對(duì)性實(shí)施轉(zhuǎn)向動(dòng)作，或是有意離開車道時(shí)，就不會(huì)進(jìn)行干預(yù)。只有在必要時(shí)才會(huì)提供輔助。保持車道的責(zé)任仍然完全由駕駛員承擔(dān)。奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)識(shí)別到駕駛員把手從方向盤上移開后，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

1.根據(jù)意愿提供轉(zhuǎn)向輔助

駕駛員可以通過車輛“MMI”顯示器上的“CAR”菜單，在2種輔助類型之間進(jìn)行選擇。如果設(shè)置成“轉(zhuǎn)向時(shí)間點(diǎn)：延遲”，則系統(tǒng)會(huì)在即將駛上路面標(biāo)記前實(shí)施轉(zhuǎn)向干預(yù)，以防駕駛員無意間偏離車道。如果駕駛員在車道中央行駛，則不會(huì)進(jìn)行干預(yù)（圖1）。

除避免偏離車道外，奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)還能提供另一項(xiàng)重要的橫向?qū)蜉o助功能。尤其是在長途行駛時(shí)，一直保持車道會(huì)比較費(fèi)神，因此加強(qiáng)車道保持輔助，能夠減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，從而提高駕駛舒適度。如果駕駛員選擇“轉(zhuǎn)向時(shí)間點(diǎn)：提前”這項(xiàng)設(shè)置，則即使是稍微從車道中央偏離一點(diǎn)，奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)也會(huì)生成調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力矩，使車輛始終沿車道中央的方向行駛（圖2）。

圖1 設(shè)置為“轉(zhuǎn)向時(shí)間點(diǎn)：延遲”時(shí)的輔助情況

圖2 設(shè)置為“轉(zhuǎn)向時(shí)間點(diǎn)：提前”時(shí)的輔助情況

行駛期間當(dāng)然主要還是靠駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向，奧迪主動(dòng)式轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)也僅僅是通過提供微小的轉(zhuǎn)向力矩進(jìn)行輔助，但卻能顯著改善車道保持情況，并提高駕駛舒適度。和平常一樣，一旦車輛駛過某一條路面標(biāo)記，就會(huì)額外通過方向盤振動(dòng)向駕駛員發(fā)出警告，前提是駕駛員在MMI中激活了這一功能。

2.通過聯(lián)網(wǎng)實(shí)施智能輔助

除了路面標(biāo)記外，駕駛員還必須注意其他車輛或物體，以調(diào)整車道保持情況。如果除配備奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)外，車輛還配備了“自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)”（ACC）或奧迪駐車輔助系統(tǒng)，則在進(jìn)行轉(zhuǎn)向干預(yù)時(shí)還會(huì)將臨近車道和路緣上的情況考慮在內(nèi)，因此精確度更高。這時(shí)，系統(tǒng)除了注意各種邊界線，還會(huì)通過雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器系統(tǒng)觀察其他車輛和物體。系統(tǒng)明確識(shí)別出駕駛員有超車意向時(shí)，不管是否使用轉(zhuǎn)向燈，在駛出或駛?cè)胲嚨罆r(shí)都不會(huì)實(shí)施干預(yù)。如果探測出本車近旁有其他車輛或公路護(hù)欄，奧迪主動(dòng)式車道保持輔助系統(tǒng)能夠幫助駕駛員與這些目標(biāo)保持一定距離。這樣，在駕駛員的確需要用到轉(zhuǎn)向干預(yù)功能時(shí)，系統(tǒng)能夠更加針對(duì)性地實(shí)施干預(yù)，同時(shí)不會(huì)限制駕駛員一貫的駕駛方式。

二、換道輔助系統(tǒng)

奧迪換道輔助系統(tǒng)能夠幫助駕駛員變換車道。為此，在2個(gè)車外后視鏡里集成了顯示器。當(dāng)車速大于30 km/h時(shí)，奧迪換道輔助系統(tǒng)就會(huì)用2個(gè)24 GHz的雷達(dá)傳感器，測量探測到的車輛與本車的距離和車速差。當(dāng)奧迪換道輔助系統(tǒng)認(rèn)為雙方的車速差和車距對(duì)于換道比較危險(xiǎn)時(shí)，就會(huì)顯示在相應(yīng)的車外后視鏡上。

由于傳感器探測范圍達(dá)到70 m，可以識(shí)別出正在接近的車輛，以及在本車盲區(qū)內(nèi)“伴隨行駛”的車輛。這樣，奧迪換道輔助系統(tǒng)就與市場上許多常見的系統(tǒng)不同，不只局限于監(jiān)控盲區(qū)內(nèi)的車輛。

奧迪換道輔助系統(tǒng)在車輛一側(cè)識(shí)別出一輛車，并認(rèn)為其對(duì)換道構(gòu)成危險(xiǎn)，就會(huì)通過亮起左側(cè)或右側(cè)車外后視鏡上的顯示器發(fā)出信號(hào)。這種形式的顯示方式被稱為信息級(jí)。信息顯示器本身亮度較低，眼睛向前直視時(shí)，不會(huì)從眼角看到它。顯示器由于處于感知范圍的邊緣，因此設(shè)置得比較隱蔽，這樣可以避免因后視鏡頻繁“閃爍”而對(duì)駕駛員造成干擾。只有直視后視鏡時(shí)，才能清楚地看到顯示器。

當(dāng)駕駛員打開轉(zhuǎn)向燈，而換道輔助系統(tǒng)探測到處于危險(xiǎn)級(jí)別的車輛時(shí)，車外后視鏡上相應(yīng)的顯示器就會(huì)多次短暫地閃爍。這種形式的顯示方式被稱為警告級(jí)。警告級(jí)顯示器的閃爍經(jīng)過感知心理方面的優(yōu)化，能夠用盡可能小的亮度（防止駕駛員直視顯示器時(shí)受到眩目傷害），使駕駛員視野邊緣區(qū)域的顯示器最大程度地引起駕駛員注意。

圖3 基于傳感器的起步監(jiān)控功能

由于人對(duì)亮度的感知受環(huán)境對(duì)比度的影響，因此顯示器的亮度必須始終與環(huán)境亮度相匹配：夜間行駛時(shí)感覺舒適的亮度，在日間就無法再識(shí)別出來。因此顯示器亮度自動(dòng)與外界亮度相匹配。經(jīng)過匹配后，無論是什么樣的天氣和時(shí)段，顯示器對(duì)于駕駛員來說都是一樣的亮度。

還有一些研究表明，不同的人對(duì)于視野邊緣的圖像警告信號(hào)的反應(yīng)靈敏度不同，也就是說，需要顯示器發(fā)出不同亮度的反饋。因此，駕駛員可以在MMI中選擇5個(gè)等級(jí)的基礎(chǔ)亮度，而出廠時(shí)預(yù)先設(shè)置的是中間一個(gè)等級(jí)。奧迪換道輔助系統(tǒng)擁有一個(gè)特別的強(qiáng)項(xiàng)，即不需要另外使用其他感觀渠道。例如，不會(huì)對(duì)駕駛員和前排乘客員產(chǎn)生多余的干擾。奧迪換道輔助系統(tǒng)的警告是準(zhǔn)確地針對(duì)駕駛員，可以隨即與危險(xiǎn)明確地對(duì)應(yīng)起來。這種高級(jí)顯示方案，可以使駕駛員出色地使用奧迪側(cè)向輔助系統(tǒng)卓越的全方位功能。

三、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

新款?yuàn)W迪A6L上，改進(jìn)了“帶起動(dòng)停止功能的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)”（ACC Stop&Go）這一輔助系統(tǒng)，能夠在整個(gè)車速范圍內(nèi)有效地減輕駕駛員的駕駛?cè)蝿?wù)。出現(xiàn)緊急情況時(shí)，“奧迪前部主動(dòng)式電子安全系統(tǒng)”能夠提供安全功能，這個(gè)系統(tǒng)自2005年起，在A6L上不斷得到改進(jìn)，能夠依據(jù)情況為駕駛員提供輔助。

為能探測到車輛前后的周邊環(huán)境，在奧迪A6L上將2個(gè)長距離雷達(dá)傳感器的信息與車上其他的環(huán)境傳感器聯(lián)網(wǎng)。識(shí)別交通標(biāo)志的攝像頭和“奧迪駐車輔助系統(tǒng)”的4個(gè)超聲波傳感器能夠覆蓋車輛前方區(qū)域。也可選擇使用“奧迪換道輔助系統(tǒng)”2個(gè)車尾雷達(dá)傳感器的信息及奧迪導(dǎo)航系統(tǒng)的路段數(shù)據(jù)。

博世的第三代長距離雷達(dá)傳感器采用的，是全球范圍內(nèi)都可使用的76～77 GHz帶寬。傳感器探測角為30°，測量范圍為0.5～250 m。這一系統(tǒng)依照雙雷達(dá)方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過優(yōu)化組合，布置在通常霧燈所在的位置。這樣能夠大大擴(kuò)展車輛前方的有效監(jiān)控范圍。

還有一項(xiàng)功能特征是合并雷達(dá)傳感器的信息與攝像頭系統(tǒng)的數(shù)據(jù)：雷達(dá)傳感器的長處在于精確地探測與前方車輛的距離和相對(duì)車速。攝像頭的探測角也是40°，能夠在最多60 m左右的距離內(nèi)，確定前方各車道內(nèi)車輛的角位置。此外，系統(tǒng)還能識(shí)別路面標(biāo)記，從而有助于更準(zhǔn)確地確定道路的走向。

前方車輛行駛特性的另一個(gè)指標(biāo)是識(shí)別轉(zhuǎn)向燈，例如識(shí)別前方車輛是否將要換道。自動(dòng)啟動(dòng)ACC系統(tǒng)時(shí)，需要用到前部保險(xiǎn)杠內(nèi)駐車輔助系統(tǒng)4個(gè)超聲波傳感器的信號(hào)，用于幫助監(jiān)控起動(dòng)通道。除了傳感器的數(shù)據(jù)外，導(dǎo)航系統(tǒng)還會(huì)提供道路走向的信息。這樣可以通過提示轉(zhuǎn)彎半徑或與十字路口和出口的距離，大大改善對(duì)車道的預(yù)測。通過奧迪換道輔助系統(tǒng)的車尾雷達(dá)傳感器，獲得關(guān)于后方車輛的數(shù)據(jù)，并用于換道輔助系統(tǒng)。

1.新增加的停停走走功能

通過帶起動(dòng)停止功能的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，擴(kuò)展了新款?yuàn)W迪A6L車距控制裝置的起動(dòng)停止功能。通過控制ESP液壓單元，可以在前方一輛停住的車后面，舒適地制動(dòng)到靜止?fàn)顟B(tài)。一旦靜止下來，起動(dòng)停止功能就能夠無需駕駛員干預(yù)使車輛停穩(wěn)，直至前方車輛重新起步。靜止過程中，系統(tǒng)將監(jiān)控駕駛員或乘員是否離開車輛，為此系統(tǒng)會(huì)分析車門觸點(diǎn)開關(guān)和駕駛員安全帶鎖的信號(hào)。如果系統(tǒng)識(shí)別出有一個(gè)車門打開，就會(huì)禁用起動(dòng)停止功能，然后通過電子機(jī)械式駐車制動(dòng)器繼續(xù)將車輛保持在靜止位置。

前方車輛短暫靜止后重新起步，本車也將自動(dòng)起步。如果靜止時(shí)間較長，只需撥動(dòng)一下操縱桿“Resume”或輕踩油門踏板，車輛就會(huì)跟著前方車輛起動(dòng)。最早在起步前15 s提前觸發(fā)起步過程，顯著提升了起動(dòng)停止功能的實(shí)用性：如果駕駛員發(fā)現(xiàn)堵車狀況在短時(shí)間內(nèi)可以消除，就可以通過提前觸發(fā)功能（也是通過“Resume”操縱桿），促使本車在前方車輛起動(dòng)后立即起步。

為了確保車輛能夠自動(dòng)起步，還額外研發(fā)出了一項(xiàng)基于傳感器的起步監(jiān)控功能（圖3），并且首次在雷達(dá)數(shù)據(jù)之外，使用了單目攝像頭和超聲波駐車傳感器的信息。如果在起步過程中或剛起步后識(shí)別出一個(gè)重要的障礙物，系統(tǒng)就會(huì)向駕駛員發(fā)出圖像和聲音警告。此外，在這種情況下，還會(huì)降低起步動(dòng)力，以便給予駕駛員足夠的時(shí)間實(shí)施干預(yù)。

2.車距控制裝置的改進(jìn)

奧迪A6L的ACC系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，能夠更有效地預(yù)測，并對(duì)動(dòng)態(tài)駕駛方式提供輔助。使用范圍擴(kuò)大到了250 km/h的最高期望車速。駕駛員可通過MMI對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，一共有“動(dòng)態(tài)” 、“標(biāo)準(zhǔn)”和“舒適”3個(gè)級(jí)別。

3.擴(kuò)展了在蜿蜒的道路上隨前車行駛的跟車功能

通過擴(kuò)大傳感器系統(tǒng)的探測范圍，可以在蜿蜒的道路上更加穩(wěn)定地探測前方車輛。為了在蜿蜒路段上準(zhǔn)確地選擇目標(biāo)，系統(tǒng)對(duì)道路預(yù)測進(jìn)行了優(yōu)化，使得不連續(xù)的轉(zhuǎn)彎和S形彎道也可以顯示在畫面上。為此需將預(yù)測的走向分為數(shù)個(gè)區(qū)段。

道路預(yù)測所用的輸入變量，除了偏航角速度外，還有雷達(dá)目標(biāo)、單目攝像頭識(shí)別到的車道標(biāo)記，以及導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)測的路段數(shù)據(jù)，這樣就可以更好地探測駛?cè)牒婉偝鰪澋赖能囕v。另外，還可以減少因發(fā)現(xiàn)臨近車道內(nèi)的車輛而錯(cuò)誤制動(dòng)的情況，從而改善目標(biāo)探測的準(zhǔn)確性。

4.更好地識(shí)別駛?cè)牖蝰偝鲕嚨赖能囕v

系統(tǒng)通過攝像頭和導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，可以在前方車輛駛?cè)胲嚨阑蜣D(zhuǎn)彎時(shí)，更快地作出反應(yīng)。為了更快確認(rèn)有車輛要駛?cè)胲嚨?，?huì)從攝像頭信息中檢測前方車輛的轉(zhuǎn)向燈信號(hào)。如果識(shí)別到臨近車道上有一輛在前方行駛的車輛將轉(zhuǎn)向信號(hào)燈打到本車道，系統(tǒng)就會(huì)認(rèn)為該車有很大的幾率即將換道，然后還會(huì)追蹤該前方車輛與車道標(biāo)記的距離是否改變。

對(duì)前方轉(zhuǎn)彎車輛的反應(yīng)同樣也得到了改善。在追隨行駛時(shí)，原來的系統(tǒng)會(huì)長時(shí)間針對(duì)轉(zhuǎn)彎車輛進(jìn)行控制，導(dǎo)致本車制動(dòng)過度。新款A(yù)6L的ACC系統(tǒng)能夠分析前方車輛的轉(zhuǎn)彎過程，從而更早地“擺脫”對(duì)其的追隨行駛。為此系統(tǒng)需要使用前方車輛的減速、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈信息，以及轉(zhuǎn)彎車輛到下一個(gè)路口的距離。與路口的距離由導(dǎo)航系統(tǒng)的路段預(yù)測數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

四、系統(tǒng)的維修或校準(zhǔn)

在日常維修中，有時(shí)會(huì)遇到客戶的車存在“基本設(shè)置未進(jìn)行或有錯(cuò)誤”這個(gè)故障，導(dǎo)致儀表中有報(bào)警，提示系統(tǒng)不可用。產(chǎn)生這類故障的主要原因是，在更換傳感器、支撐部件后，或車輛在使用過程中，前后保險(xiǎn)杠有小的變形，這時(shí)由于傳感器的位置的變動(dòng)超出了傳感器允許的公差，需要維修人員進(jìn)行手工校準(zhǔn)。何時(shí)需要校準(zhǔn)，校準(zhǔn)所需的專用工具如表1所示。

表1 校準(zhǔn)傳感器的條件和專用工具