基于VBOX -ADAS模塊車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試研究

高海龍 李超 朱鑫 姜曉來(lái) 董帥

摘? 要：車(chē)道保持系統(tǒng)可以有效減少因駕駛者疲勞、分神等原因?qū)е萝?chē)輛偏離所引發(fā)的交通事故。論文對(duì)該系統(tǒng)的架構(gòu)和工作原理進(jìn)行了闡述，指出目前對(duì)于該系統(tǒng)測(cè)試的重要意義，并針對(duì)該系統(tǒng)測(cè)試方法的缺失問(wèn)題，提出了一種基于VBOX-ADAS模塊的車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試方法。該方法不僅考慮了目前車(chē)道保持系統(tǒng)的實(shí)際情況，更結(jié)合了實(shí)際儀器的使用，使得測(cè)試方法具有實(shí)際意義和使用價(jià)值。通過(guò)整車(chē)的實(shí)際驗(yàn)證，確定測(cè)試方法能夠較好地測(cè)試系統(tǒng)的各方面性能，以便改進(jìn)系統(tǒng)，提升車(chē)輛品質(zhì)，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：車(chē)道保持系統(tǒng);VBOX-ADAS模塊;測(cè)試方法;

中圖分類(lèi)號(hào)：U467.11? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2018）05-0095-05

Test method research for Lane Keeping Assistant System

based on the VBOX - ADAS module

GAO Hai-long， LI Chao， ZHU Xin， JIANG Xiao-lai， DONG Shuai

（ National Automobile Quality Supervision and Test Center， Xiangyang 441004， China ）

Abstract： Lane Keeping Assist System can effectively reduce the traffic accidents caused by driver fatigue and distraction. This paper illustrated the structure and working principle of this system， pointed out the significance for test of thesystem， and proposed a Lane Keeping Assist Systemtest method based on the VBOX-ADAS module， This method not only combined the actual situation of the current lane keepingassist system， but alsothe actual instruments， making the test method has practical significance and use value. Through the actual verification of the vehicle， it is determined that this test method can find the existing problem of the system， so as to improve the system， enhance the vehicle quality and strengthen market competitiveness.

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。過(guò)多的汽車(chē)保有量，有限的道路容量，導(dǎo)致交通壓力不斷增大，機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員的駕駛難度及任務(wù)不斷增大，進(jìn)而導(dǎo)致交通事故逐年增多。引發(fā)交通事故的因素很多，車(chē)輛機(jī)械故障、駕駛?cè)藛T操作失誤、駕駛員疲勞等，而駕駛員疲勞、分神等則是引發(fā)重大交通事故的主要原因，尤其在高速及市郊行駛時(shí)更易發(fā)生。據(jù)NHTSA（美國(guó)高速公路安全管理局）的調(diào)查顯示，37%的交通死亡事故源于駕駛員在駕駛車(chē)輛時(shí)使車(chē)輛偏離原車(chē)道引起，而在我國(guó)該比例提高到50%。為此，車(chē)道保持系統(tǒng)LKA（Lane Keeping Assist System）作為汽車(chē)高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)之一，在保證汽車(chē)行車(chē)安全上起了重要作用。

車(chē)道保持系統(tǒng)，通過(guò)車(chē)輛攝像頭，獲取車(chē)輛行駛兩側(cè)車(chē)道線信息，通過(guò)車(chē)道保持系統(tǒng)控制單元計(jì)算車(chē)輛與車(chē)道線的關(guān)系，根據(jù)車(chē)輛情況發(fā)出警報(bào)或進(jìn)行車(chē)輛主動(dòng)干預(yù)，進(jìn)而減少因駕駛者疲勞、分神等導(dǎo)致的車(chē)輛偏離引發(fā)的交通事故。由于車(chē)道保持系統(tǒng)為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，與車(chē)輛機(jī)械系統(tǒng)測(cè)試相比，車(chē)道保持系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，實(shí)車(chē)測(cè)試方法較少，因此，開(kāi)展車(chē)道保持系統(tǒng)的測(cè)試研究具有重要意義。

1? ? 車(chē)道保持系統(tǒng)構(gòu)架及工作原理

1.1? ?車(chē)道保持系統(tǒng)構(gòu)架

車(chē)道保持系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示，其主要由車(chē)道保持系統(tǒng)（LKA）控制器、攝像頭、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、多功能方向盤(pán)、LKA開(kāi)關(guān)、儀表及車(chē)載顯示屏等組成。

1.2? ?車(chē)道保持系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)工作原理如下：1.車(chē)道保持系統(tǒng)開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)，車(chē)輛行駛速度超過(guò)系統(tǒng)開(kāi)啟車(chē)速;2.車(chē)輛行駛在車(chē)道標(biāo)線清晰的公路上，攝像頭獲取車(chē)道信息并將信息發(fā)送給車(chē)道保持系統(tǒng)控制器，通過(guò)計(jì)算判斷車(chē)輛偏離車(chē)道情況;3.系統(tǒng)判斷車(chē)輛有偏離趨勢(shì)時(shí)，向駕駛員發(fā)出警告（儀表顯示、聲音、多功能方向盤(pán)提示等），若駕駛員仍然沒(méi)有糾正車(chē)輛動(dòng)作，則系統(tǒng)向車(chē)輛電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或ESP系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，糾正車(chē)輛駛回原車(chē)道。

2? ? 車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試

2.1? ?車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景

根據(jù)目前公共道路及車(chē)道保持系統(tǒng)應(yīng)用情況，車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試分為直道偏離試驗(yàn)和彎道偏離試驗(yàn)，具體如圖3、圖4所示。圖3、圖4中道路表面應(yīng)干燥，路面本身應(yīng)由瀝青或混凝土鋪設(shè)，并且沒(méi)有凹陷、凸起和開(kāi)裂等導(dǎo)致自車(chē)過(guò)分顛簸的缺陷。

圖3中試驗(yàn)車(chē)道為曲率半徑不小于250m的彎道，圖4中試驗(yàn)車(chē)道為直道。試驗(yàn)車(chē)道應(yīng)有足夠長(zhǎng)度以滿足最小運(yùn)行速度的需要，使車(chē)輛以0

2.2? ?車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備

2.2.1 測(cè)試設(shè)備明細(xì)

車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試是基于VBOX -ADAS測(cè)試模塊，模塊包括VBOX主機(jī)、視頻 VBOX、基站及其它輔助設(shè)備等，具體明細(xì)如表1所示：

2.2.2 測(cè)試設(shè)備連接

車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中，需測(cè)量車(chē)輛的縱向速度、橫向速度、車(chē)輛距離車(chē)道線的橫向距離及儀表報(bào)警提示信息等參數(shù)，具體儀器連接如圖5所示：

其中主VBOX用于GPS信號(hào)（車(chē)輛縱向速度）及測(cè)試數(shù)據(jù)的收集、分析及處理;VBOX控制器用于車(chē)道保持系統(tǒng)測(cè)試的文件設(shè)置;視頻VBOX用于采集儀表顯示及輪胎偏離信息。

2.3? ?測(cè)試方法

2.3.1 彎道測(cè)試

試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，車(chē)輛在車(chē)道中央沿彎道行駛，車(chē)速（72±2）km/h。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入試驗(yàn)車(chē)道后，沿車(chē)道行駛并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)5秒以后，車(chē)輛可向彎道內(nèi)側(cè)和外側(cè)逐漸偏離。

彎道測(cè)試進(jìn)行的各項(xiàng)試驗(yàn)如表2所示：

2.3.2 直道測(cè)試

試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，車(chē)輛在車(chē)道中央沿直道行駛，車(chē)速（72±2）km/h。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入試驗(yàn)車(chē)道后，沿車(chē)道行駛并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)5秒以后，車(chē)輛可向車(chē)道左側(cè)和右側(cè)逐漸偏離。

直道測(cè)試進(jìn)行的各項(xiàng)試驗(yàn)如表3所示：

3? ? 試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)以某合資品牌SUV車(chē)型（配備車(chē)道保持功能）為例，進(jìn)行車(chē)道保持直線測(cè)試驗(yàn)證。

3.1? ?建立測(cè)試基站

如圖6所示建立測(cè)試基站，用于提高定位精度，保證試驗(yàn)準(zhǔn)確度。

3.2? ?車(chē)道線勘測(cè)

連接車(chē)道線勘測(cè)設(shè)備?？睖y(cè)前，將表1中勘測(cè)桿與GPS蘑菇天線連接，并通過(guò)專(zhuān)用數(shù)據(jù)線與主VBOX連接，將勘測(cè)桿放置在車(chē)道線內(nèi)側(cè)邊緣，保證勘測(cè)桿垂直于車(chē)道邊線，并在勘測(cè)桿放置的地面做標(biāo)記，如圖7所示。通過(guò)VBOX控制器記錄該點(diǎn);重復(fù)上述過(guò)程，根據(jù)車(chē)道長(zhǎng)度記錄2-10個(gè)點(diǎn)，此次測(cè)試記錄3個(gè)點(diǎn)用于車(chē)道線勘測(cè)。

重復(fù)上述過(guò)程，勘測(cè)另一側(cè)車(chē)道線，并記錄。

3.3? ?輪胎邊線位置設(shè)定

車(chē)輛偏離車(chē)道線時(shí)，車(chē)輛外前角會(huì)首先偏出，為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及精度，需對(duì)車(chē)輛外側(cè)前輪胎進(jìn)行定位。如圖8所示將車(chē)輛開(kāi)至車(chē)道線邊緣，通過(guò)VBOX控制器設(shè)置車(chē)輛位置，分別對(duì)左前輪和右前輪進(jìn)行定位設(shè)置。車(chē)輛定位后可進(jìn)行試驗(yàn)。

3.4? ?試驗(yàn)實(shí)施

現(xiàn)僅以直線道路為例驗(yàn)證試驗(yàn)方法及設(shè)備。

試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，車(chē)輛在車(chē)道中央沿直線行駛，車(chē)速（72±2）km/h。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入試驗(yàn)車(chē)道后，沿車(chē)道行駛并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)5秒以后，車(chē)輛可向車(chē)道左側(cè)和右側(cè)逐漸偏離。記錄車(chē)輛偏離及報(bào)警情況。具體試驗(yàn)結(jié)果如表4：

通過(guò)表4試驗(yàn)結(jié)果可知，基于VBOX-ADAS的車(chē)輛車(chē)道保持功能可以進(jìn)行試驗(yàn)（直線道路）驗(yàn)證。通過(guò)測(cè)試可以精確地測(cè)量車(chē)輛報(bào)警燈亮起時(shí)車(chē)輛已偏出的距離，并結(jié)合視頻和數(shù)據(jù)信息判斷出車(chē)輛偏出車(chē)道線的最大距離。雖然由于場(chǎng)地限制，彎道的測(cè)試場(chǎng)景沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試，但是通過(guò)直線段的測(cè)試結(jié)果可以看出，該測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法可以有效地對(duì)車(chē)道保持系統(tǒng)進(jìn)行性能檢測(cè)和驗(yàn)證。滿足實(shí)際使用需要。

具體測(cè)試界面如圖9所示：

4? ? 結(jié)論

隨著科技不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的智能駕駛輔助系統(tǒng)被應(yīng)用于現(xiàn)代汽車(chē)上，而針對(duì)這些系統(tǒng)的測(cè)試成為車(chē)輛研發(fā)的關(guān)鍵。本測(cè)試方法基于VBOX-ADAS模塊，根據(jù)目前車(chē)道保持系統(tǒng)的實(shí)際水平并結(jié)合當(dāng)前試驗(yàn)場(chǎng)地的情況制定。通過(guò)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該測(cè)試方法有著重要的實(shí)用價(jià)值和使用意義。

參考文獻(xiàn)：

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