淺析自動駕駛分類及發(fā)展前景

張艷 徐順 藺春明 趙璽 徐業(yè)翔 彭宏偉

摘 要：文章結(jié)合《汽車駕駛自動化分級》標(biāo)準(zhǔn)，簡述了標(biāo)準(zhǔn)分級的定義，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，與具體功能、配置對應(yīng)起來，論述自動駕駛分類及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：駕駛輔助;自動駕駛

中圖分類號：V323 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）06-40-03

Abstact： Combined with the standard of automobile driving automation classification， this paper briefly describes the definition of the standard classification， and discusses the classification and development prospect of automatic driving according to the practical application and the specific function and configuration.

Keywords： Driving Assistance; Autonomous Driving

CLC NO.： V323 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）06-40-03

引言

2020年3月9日，工信部官網(wǎng)上掛出《汽車駕駛自動化分級》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿，擬于2021年1月1日開始實(shí)施。 這是關(guān)于自動駕駛汽車的分級第一次有國家標(biāo)準(zhǔn)的形式明確。但用戶在選購車輛時(shí)并不能直接的判斷出來自己購買的汽車到底具備L級級別的功能，所以將標(biāo)準(zhǔn)的分級與具體功能、配置對應(yīng)起來，談一談自動駕駛的分類與發(fā)展前景。

1 自動駕駛的概念及意義

1.1 自動駕駛汽車

自動駕駛汽車是指通過搭載先進(jìn)傳感器等裝置，運(yùn)用人工智能等新技術(shù)，具有自動駕駛功能，逐步成為智能移動空間和應(yīng)用終端的新一代汽車。又稱為智能汽車或者智能網(wǎng)聯(lián)汽車等。

1.2 自動駕駛的意義

自動駕駛汽車使用視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器以及激光測距器來了解周圍的交通狀況，并通過一個(gè)詳盡的地圖對前方的道路進(jìn)行導(dǎo)航。因而，其交通事故發(fā)生率可以極大的降低。自動駕駛汽車的行駛模式可以更加節(jié)能高效，對交通擁堵及空氣的污染將得以減弱。

2 自動駕駛的標(biāo)準(zhǔn)分級

此標(biāo)準(zhǔn)中，基于自動執(zhí)行動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)的程度，在駕駛?cè)蝿?wù)中的角色分配及條件限制，將自動駕駛等級分成 0～5 級。

2.1 0級駕駛自動化（應(yīng)急輔助）

車輛的自動駕駛系統(tǒng)雖然不能控制汽車的轉(zhuǎn)向或加減速，但是具備一定的路況識別和反應(yīng)能力，比如能夠在危險(xiǎn)出現(xiàn)的時(shí)候提醒駕駛員并能輔助或短暫介入輔助駕駛員駕駛。

如車道偏離預(yù)警、前碰撞預(yù)警、自動緊急制動等都屬于自動駕駛應(yīng)急輔助功能范疇（定速巡航、電子穩(wěn)定性控制因不具備自動探測相應(yīng)能力，不屬于自動駕駛應(yīng)急輔助功能）。

2.2 1級駕駛自動化（部分駕駛輔助）

1級自動駕駛汽車和0級自動駕駛汽車一樣，都屬于有限制條件的自動駕駛，不同之處在于，1級中車輛能實(shí)現(xiàn)小部分功能的自動化操作，例如自動加減速或轉(zhuǎn)向。一般來講自適應(yīng)巡航、自動剎車、車道保持輔助等這些功能就屬于1級自動駕駛的范圍。

2.3 2級駕駛自動化（組合駕駛輔助）

2級別比1級別的自動化程度高很多，2級自動駕駛包含的功能有：acc自適應(yīng)巡航、主動車道保持、自動泊車、路牌識別、自動變道等功能。

目前而言，我們使用的2級別自動駕駛其實(shí)只能算是“駕駛輔助系統(tǒng)”，它還完全無法離開人工的干預(yù)。因此在使用的時(shí)候還是要我們隨時(shí)注意著道路的變化。

2.4 3級駕駛自動化（有條件自動駕駛）

到3級，自動駕駛系統(tǒng)在所規(guī)定的運(yùn)行條件下，車輛本身就能完成轉(zhuǎn)向和加減速，以及路況探測和反應(yīng)的任務(wù)。能夠在或長或短的時(shí)間段內(nèi)代替駕駛者承擔(dān)操控車輛的職責(zé)，但是仍需駕駛者對駕駛活動進(jìn)行監(jiān)控。能夠有條件實(shí)現(xiàn)TJP交通擁堵輔助功能目前整體技術(shù)處于2級到3級轉(zhuǎn)變階段。

2.5 4級駕駛自動化（高度自動駕駛）

4級自動駕駛汽車仍屬于有限制條件的自動駕駛，但是汽車的方向和加減速控制，路況觀測和反應(yīng)，以及汽車故障時(shí)的接管任務(wù)都能夠由自動駕駛系統(tǒng)完成，不需要人類參與。而按照這一界定，無人出租車便屬于4級自動駕駛。

2.6 5級駕駛自動化（完全自動駕駛）

5級自動駕駛汽車和4級自動駕駛汽車能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能相同，但5級自動駕駛汽車不再有運(yùn)行條件的限制（商業(yè)和法規(guī)因素等限制除外），同時(shí)自動駕駛系統(tǒng)能夠獨(dú)立完成所有的操作和決策。

在高級別的自動駕駛中，駕駛員的身份逐漸向乘客轉(zhuǎn)變。在0級至2級自動駕駛中，監(jiān)測路況并做出反應(yīng)的任務(wù)由駕駛員和系統(tǒng)共同完成，4至5級自動駕駛中，駕駛員完全轉(zhuǎn)變?yōu)槌丝偷慕巧囕v甚至可以不再裝備駕駛座位。

駕駛自動化系統(tǒng)激活后用戶的角色如下表1：

3 常見的駕駛輔助系統(tǒng)

3.1 車道偏離預(yù)警功能（LDW）

功能：對在不經(jīng)意間離開標(biāo)記車道發(fā)出警告

原理：系統(tǒng)通過前視攝像頭監(jiān)控路面車道線，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控到車輛在無意識偏離車道，即將壓線前，系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警信號，通過儀表的聲音和視覺預(yù)警對駕駛員進(jìn)行警示，以提示駕駛員盡快接管車輛方向盤。

3.2 前向碰撞預(yù)警功能（FCW）、行人碰撞預(yù)警功能（PCW）

通過前視攝像頭，監(jiān)控道路車輛信息，以識別前方車輛，在即將碰撞前的3～4秒，系統(tǒng)將發(fā)出兩級報(bào)警信息，激活儀表報(bào)警圖像及聲音，提醒駕駛員盡快接管車輛，采取避讓措施。

攝像頭同時(shí)可以識別行人特征，在碰撞前發(fā)出預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)行人碰撞預(yù)警PCW。

3.3 智能大燈控制

功能：確保最佳道路照明。

原理：智能大燈控制可以借助一個(gè)攝像頭測量環(huán)境亮度，并識別到前方行駛車輛或迎面來車及其距離。這些數(shù)據(jù)被用來實(shí)現(xiàn)各種燈光功能。

近光燈激活功能可以根據(jù)當(dāng)前的光線情況自行打開或關(guān)閉車輛的近光燈。

遠(yuǎn)光燈激活功能可以讓駕駛員盡可能頻繁地使用遠(yuǎn)光燈行車，而無需手動打開或關(guān)閉。如果該功能未識別到其他車輛，就會激活遠(yuǎn)光燈。如果該功能探測到其他車輛，則會關(guān)閉遠(yuǎn)光燈。

根據(jù)視頻數(shù)據(jù)還可以自動調(diào)節(jié)近光燈或遠(yuǎn)光燈的照明范圍。自適應(yīng)近光燈控制功能可以將近光燈的水平高度與車道輪廓持續(xù)匹配。尤其是在上坡或崎嶇的路面上時(shí)，總是能夠保持良好的車道照明，而不會讓其他駕駛員眩目。

3.4 自適應(yīng)巡航控制（ACC）

功能：幫助駕駛員調(diào)整車速，并與前方車輛保持安全距離。

原理：在行駛過程中，ACC保持由駕駛員預(yù)先設(shè)定的車速，通過自行收油門、制動或加速而與變化的交通狀況相適應(yīng)。ACC的另一版本“停走型ACC（Stop&Go）”還能將車輛自行制動到停止，并在駕駛員確認(rèn)后自動重新啟動車輛。

配置該功能的情況下，自適應(yīng)巡航激活過程中，如前方有車輛低于自車車速，系統(tǒng)可自動控制本車減速以跟隨前方車輛，并在前方無車時(shí)自動提速至巡航車速?？稍谝欢l件下完全解放雙腳。

3.5 疲勞駕駛監(jiān)控預(yù)警_邏輯型（DFM）

功能：駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)提供警報(bào)，從而防止或減少由于疲勞駕駛引起的交通事故。

原理：根據(jù)駕駛行為，在車輛壓線行駛或突變轉(zhuǎn)向等異常行駛事件頻繁發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會通過內(nèi)部算法逐漸累計(jì)疲勞值，并在疲勞值達(dá)成閾值時(shí)，通過聲光報(bào)警，提示駕駛員停車休息。

當(dāng)連續(xù)駕車超出4個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)也會通過聲光報(bào)警，提示休息。

3.6 車道保持輔助

功能：主動幫助駕駛員保持在標(biāo)記的車道中。

原理：車道保持輔助同樣使用攝像頭探測車輛前面的車道標(biāo)記。如果該功能識別到與車道邊界線的距離小于定義的最小距離，車道保持支持系統(tǒng)就會溫和但明顯地將車輛轉(zhuǎn)向反方向，從而使車輛保持在車道內(nèi)。駕駛員可以隨時(shí)無視該功能而越權(quán)控制，并對車輛操控負(fù)責(zé)。如果駕駛員在變換車道或轉(zhuǎn)彎時(shí)打開轉(zhuǎn)向信號燈，則該功能不進(jìn)行干預(yù)。

3.7 車道變道輔助

功能：在變道時(shí)對碰撞危險(xiǎn)做出警告。

原理：該系統(tǒng)以監(jiān)控車輛側(cè)面和斜后方區(qū)域的雷達(dá)傳感器為基礎(chǔ)。如果系統(tǒng)探測到盲區(qū)中的車輛或從后方高速駛來的車輛，則以視覺形式警告駕駛員，例如在車側(cè)后視鏡中顯示一個(gè)發(fā)光符號。在駕駛員因需要變道而打開了轉(zhuǎn)向燈的情況下，該系統(tǒng)還能發(fā)出聽覺和/或觸覺警告，提醒駕駛員注意潛在的危險(xiǎn)。

3.8 自動緊急制動功能（AEB）

功能：在即將發(fā)生追尾事故的情況下，幫助駕駛員防止事故的發(fā)生或者至少降低事故的嚴(yán)重程度。

原理：利用雷達(dá)偵測和前車的距離，根據(jù)兩車的相對速度的碰撞風(fēng)險(xiǎn)做出警報(bào)，如果做出警報(bào)后駕駛者并無任何反應(yīng)，當(dāng)安全距離小于范圍內(nèi)，AEB系統(tǒng)就會啟動，自動介入汽車的剎車系統(tǒng)，以減輕或避免碰撞。

為此，系統(tǒng)持續(xù)計(jì)算汽車為避免碰撞所需的減速度。如果系統(tǒng)識別到駕駛員的制動強(qiáng)度不夠，則會增加制動壓力使車輛盡可能在障礙物前停止，以最大限度地避免碰撞。

如果駕駛員未做出任何反應(yīng)并且系統(tǒng)預(yù)估碰撞不可避免，則會觸發(fā)完全制動，以盡可能地減輕碰撞后果。

除上述常見輔助功能外，還有車距監(jiān)控預(yù)警功能，自動泊車輔助系統(tǒng)，剎車輔助系統(tǒng)，倒車輔助系統(tǒng)，行車輔助系統(tǒng)等。自動駕駛技術(shù)的研發(fā)在近幾年來進(jìn)行得如火如荼，目前在市面上的部分車型已經(jīng)搭載了2級別的自動駕駛系統(tǒng)。

4 發(fā)展前景

自動駕駛汽車（智能汽車）搭載先進(jìn)傳感器等裝置，運(yùn)用人工智能等新技術(shù)，具有自動駕駛功能，逐步成為智能移動空間和應(yīng)用終端等新一代汽車。

在提升傳統(tǒng)汽車的智能化技術(shù)應(yīng)用同時(shí)，面臨內(nèi)核需要重新定義的挑戰(zhàn)，智能汽車需要從“機(jī)械產(chǎn)品”向“智能終端”的系統(tǒng)重塑，打造協(xié)同共生的智能出行生態(tài)。

（1）傳統(tǒng)的汽車E/E架構(gòu)精簡化，形成面向3級及更高等級自動駕駛的高算力架構(gòu)，具備高速車載以太、（跨）域集中化E/E、軟件定義汽車、學(xué)習(xí)迭代等特性。

（2）以智能網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛、 機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、個(gè)性化需求融合，將會實(shí)現(xiàn)跨界融合。

（3）與智慧交通、智慧城市協(xié)同的智能駕駛服務(wù)及其所帶來的高效的價(jià)值，更被消費(fèi)者所認(rèn)同。

（4）人車環(huán)境的融合感知，邊云結(jié)合的智能計(jì)算、智能決策與智能控制的高度協(xié)同;智能汽車將成為一個(gè)持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值的平臺。

高速路上的自動駕駛技術(shù)即將實(shí)現(xiàn)，但在一般道路等很復(fù)雜的交通環(huán)境時(shí)的應(yīng)用，依然存在不少課題需要解決，在技術(shù)開發(fā)方面還需要更多的時(shí)間。自動駕駛的實(shí)現(xiàn)任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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