基于ISO17387 LCDAS并線輔助系統(tǒng)試驗(yàn)研究

張鵬程 吳波勇 汪祖國 王曉友 李祥

摘要：針對ISO 17387標(biāo)準(zhǔn)，分析關(guān)于LCDAS系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)和檢測內(nèi)容，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求制訂出試驗(yàn)方案，通過實(shí)車道路測試，驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)檢測的可行性，并總結(jié)出適用于ADAS項(xiàng)目試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng)，對智能汽車的試驗(yàn)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：LCDAS;ADAS;智能交通

中圖分類號：U467.1

文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1005-2550（ 2018） 02-0051-05

1 前言

近年來，以先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ AdvancedDriver Assistance Systems，簡稱ADAS）為代表的智能交通和智能汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)。在長期技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，國際各大汽車及零部件制造商紛紛推出各種獨(dú)具特色的ADAS系統(tǒng)，這些技術(shù)成果顯著改善了汽車的主動安全性能，能夠有效的避免各種常見的交通事故或者降低其破壞程度，汽車并線輔助系統(tǒng)（Lane Change DecisionAid Systems，簡稱LCDAS）就是其中的一種先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。

由于后視鏡本身存在視線盲區(qū)，如圖1所示，以至駕駛員無法及時、準(zhǔn)確地獲知視線盲區(qū)內(nèi)車輛的動向，因此，車輛并線刮蹭或碰撞便成為一種常見的交通事故。汽車并線輔助系統(tǒng)也稱盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)，它通過車載傳感器監(jiān)測后方來車，在左右兩個后視鏡內(nèi)或者其他地方提醒駕駛員后方安全范圍內(nèi)有無來車，從而消除視線盲區(qū)，提高行車安全，國際上已制訂出標(biāo)準(zhǔn)IS017387。

2 ISO17387標(biāo)準(zhǔn)介紹

ISO 17387對后視鏡視線盲區(qū)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究，并給出了左側(cè)臨近區(qū)域、右側(cè)臨近區(qū)域、左后方區(qū)域、右后方區(qū)域的尺寸定義，見圖2。標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)LCDAS的覆蓋范圍，分為盲點(diǎn)警告（Blindspot warning）、車輛靠近警告（Closing vehiclewarning）、變道警告（Lane change warning）三種類型進(jìn)行檢測，三者之間的關(guān)系見表1。

2.1 關(guān)于LCDAS的功能要求

作為一種先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)，LCDAS的運(yùn)行狀態(tài)分為激活狀態(tài)和非激活狀態(tài)兩種，當(dāng)處于LCDAS激活狀態(tài)時，又根據(jù)實(shí)際交通環(huán)境對LCDAS邏輯條件判斷的符合情況分為不警告、1級警告、2級警告或更高級警告等多種工作階段，見示圖3。

2.2盲點(diǎn)警告

在ISO 17387中，具備LCDAS功能的試驗(yàn)車輛稱為主車（Subject Vehicle，簡稱SV），用于模擬被探測目標(biāo)的車輛稱為目標(biāo)車（Target Vehicle，簡稱TV），標(biāo)準(zhǔn)要求按照4種工況對LCDAS進(jìn)行功能檢測：

①目標(biāo)車縱向超越主車，超車時要求目標(biāo)車進(jìn)入主車的視線盲區(qū)并最終駛出;

②主車縱向超越目標(biāo)車，超車時要求目標(biāo)車落入主車的視線盲區(qū)并最終脫離;

③增加兩車之間的橫向距離，在保證目標(biāo)車不進(jìn)入主車的視線盲區(qū)的前提下，重復(fù)①和②的程序測試;

④目標(biāo)車以規(guī)定的橫向相對速度橫向進(jìn)入主車的視野盲區(qū)。

標(biāo)準(zhǔn)對盲點(diǎn)警告的具體規(guī)范可參照表2。盲點(diǎn)警告屬于Ⅰ類型LCDAS，Ⅱ、Ⅲ類型的測試方法與之類似，僅在測試細(xì)節(jié)方面更加詳細(xì)，具體可參照該標(biāo)準(zhǔn)中的5.4、5.5條款。

3試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

近年來國內(nèi)外都在無人駕駛領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的測評實(shí)踐，如美國的DARPA挑戰(zhàn)賽、我國的“智能車未來挑戰(zhàn)”賽等，各方一致認(rèn)為：為了客觀充分的評價測試車輛的智能等級和認(rèn)知能力，對車輛的測試更應(yīng)該獲取車輛的內(nèi)部過程數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，而這也是行業(yè)所關(guān)注的功能檢測問題。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條款5.4.2，要求測試設(shè)備必須是完全獨(dú)立于LCDAS系統(tǒng)的測試設(shè)備，能夠測量主車和目標(biāo)車的時間、速度、距離、軌跡等參數(shù)并滿足相當(dāng)?shù)臏y試精度要求。通過相關(guān)測試規(guī)范的解讀，可知如何實(shí)現(xiàn)測試過程的實(shí)時性和有效性是該項(xiàng)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的法規(guī)可操作性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

為了實(shí)現(xiàn)對LCDAS系統(tǒng)的功能檢測，需要綜合運(yùn)用無線通訊、衛(wèi)星通訊、影像識別、GPS/慣性導(dǎo)航組合定位等多學(xué)科的聯(lián)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)，利用多傳感器信息的冗余性和互補(bǔ)性來提高測試精度和擴(kuò)大測試變量種類對本項(xiàng)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的檢測具有重要意義，能夠保證軌跡的測量精度達(dá)到厘米級，滿足標(biāo)準(zhǔn)條款5.4.2中規(guī)定的0.1m的精度要求。

從本質(zhì)上看，LCDAS的功能就是對試驗(yàn)車輛視線盲區(qū)的動態(tài)監(jiān)測，在車輛運(yùn)動過程中，視線盲區(qū)是隨著試驗(yàn)車輛一起運(yùn)動的，因此需要在測試軌跡中找到能對視線盲區(qū)持續(xù)跟蹤的解決辦法，就是在試驗(yàn)車輛上建立局部坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)定義于車輛前部中點(diǎn)位置，X軸方向與試驗(yàn)車輛的航向保持一致，按照標(biāo)準(zhǔn)要求對視線盲區(qū)進(jìn)行區(qū)域尺寸定義，詳情見該標(biāo)準(zhǔn)中的4.2.1條款。

4 LCDAS試驗(yàn)驗(yàn)證

為獲得期望的測試數(shù)據(jù)，在測試開始之前，需要對測試設(shè)備的初始狀態(tài)進(jìn)行精確的歸零處理，在測試過程中，還要保證主車的航向角始終是穩(wěn)定的指向相同的角度，這樣才能保證以主車航向角為基準(zhǔn)所測量得到的數(shù)據(jù)具有良好的實(shí)時性和有效性，下面選擇兩種典型工況進(jìn)行LCDAS試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.1 目標(biāo)車超越主車試驗(yàn)驗(yàn)證

該項(xiàng)測試模擬了目標(biāo)車從主車后方進(jìn)入其視線盲區(qū)的場景，通過視頻采集記錄了LCDAS開始報(bào)警和停止報(bào)警兩個時刻的試驗(yàn)結(jié)果，如表3所示，圖4是測試視頻示意圖。

通過對比表2、表3可知，在實(shí)際的道路測試中，兩車的車速/位置條件完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，同時考慮到車輛外廓尺寸對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的視線盲區(qū)的修正，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)4.2.1可以對LCDAS報(bào)警開始時刻和報(bào)警關(guān)閉時刻的車輛相對位置進(jìn)行該標(biāo)準(zhǔn)的符合性判斷，因此表3的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了目標(biāo)車超越主車的測試場景具有期望的標(biāo)準(zhǔn)可操作性，反之也可實(shí)現(xiàn)對主車超越目標(biāo)車的場景測試。

4.2目標(biāo)車橫向移動進(jìn)入主車視線盲區(qū)

目標(biāo)車橫向移動進(jìn)入主車視線盲區(qū)的測試場景，是該標(biāo)準(zhǔn)檢測中具有較高測試難度的一項(xiàng)內(nèi)容，需要對兩車的行駛軌跡進(jìn)行反復(fù)的模擬駕駛和場地適應(yīng)性訓(xùn)練，圖5給出了測試規(guī)范的示意圖，部分試驗(yàn)結(jié)果見表4：

通過對比表2、表4可知，在實(shí)際的道路測試中，對兩車之間的橫向相對車速的控制是比較困難的，所列出的這次試驗(yàn)結(jié)果的橫向相對車速，分別為1.11m/s和0.24m/s，這超出了標(biāo)準(zhǔn)要求給出的橫向相對車速0.25～0.75m/s的允許裕度，在實(shí)際檢測中只能通過反復(fù)測試來盡可能消除這種現(xiàn)象，以獲得滿意的測試場景。

4.3標(biāo)準(zhǔn)檢測的可行性分析

根據(jù)實(shí)際測試經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的技術(shù)資料，在執(zhí)行該項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)檢測時，以下幾點(diǎn)制約因素應(yīng)該予以重點(diǎn)關(guān)注，因?yàn)樗鼈冇锌赡軙绊懙綄?biāo)準(zhǔn)符合性要求的準(zhǔn)確判斷：

首先，在測試過程中，需要保持主車航向角始終處于一個穩(wěn)定值，這是由于測試設(shè)備對視線盲區(qū)的監(jiān)控具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)時性，所有軌跡縱向、橫向的相對位置、相對速度都是以主車航向角為基準(zhǔn)來進(jìn)行計(jì)算的，如果主車航向角產(chǎn)生持續(xù)的漂移現(xiàn)象或者突變問題，都會導(dǎo)致全部數(shù)據(jù)發(fā)生混亂，進(jìn)而影響到無法做出合理的判斷。例如，圖6示意圖給出了這種航向角受到定位精度的影響，即使實(shí)現(xiàn)RTK鎖定的GPS位置本身也存在幾毫米的誤差，由此導(dǎo)致在短距離內(nèi)計(jì)算的航向角產(chǎn)生較大的誤差（圖示為0.57°），而在較長的距離中計(jì)算的航向角誤差會大幅降低至0.11°，即其航向角精度會提高81%，由此可以看出，不穩(wěn)定的航向角會嚴(yán)重的降低測試數(shù)據(jù)的可信度，同時由于全部數(shù)據(jù)都是按照主車航向角實(shí)時計(jì)算出來的，因此在原始數(shù)據(jù)曲線上會產(chǎn)生大量的毛刺現(xiàn)象，導(dǎo)致信噪比不可接受，測試無法執(zhí)行下去。

其次，兩車之間的橫向相對距離、橫向相對車速對兩車駕駛員都有較高的要求，需要駕駛員之間互相配合默契，以保證在有限的場地條件下，盡可能的滿足標(biāo)準(zhǔn)要求所給出的各種控制裕度。這一問題是所有ADAS項(xiàng)目檢測中經(jīng)常遇到的，因此對人類駕駛員提出了超乎尋常的挑戰(zhàn)，目前只能通過持續(xù)的訓(xùn)練來彌補(bǔ)這方面的不足。

最后，在對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理時，如何判斷ADAS功能發(fā)出或結(jié)束警報(bào)的時刻是困擾試驗(yàn)工程師的一個普遍的人機(jī)工程問題，聲音信號、視覺信號以及其他類型的警報(bào)信號在數(shù)據(jù)回放過程中的時刻是難以精確捕捉的，高強(qiáng)度的重復(fù)操作也會對身心尤其是視力健康產(chǎn)生損害，同時對測試結(jié)果的處理也會受到人員差異方面的影響而產(chǎn)生人為誤差，因此，有必要在保證測試設(shè)備獨(dú)立于ADAS系統(tǒng)的前提下，來討論利用復(fù)合電子控制系統(tǒng)的控制信號來輔助指導(dǎo)ADAS警報(bào)時刻的可行性問題。例如圖7中所示，在測試參數(shù)中增加一個觸發(fā)信號，以標(biāo)記ADAS系統(tǒng)警報(bào)時刻，由此可以較合理的解決這個問題。

綜上所述，本文所設(shè)計(jì)的LCDAS測試方案能夠滿足期望的測試需求，在標(biāo)準(zhǔn)檢測中具有相當(dāng)程度的可行性。

5結(jié)束語

本文研究了ISO17387中LCDAS的檢測內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)方案，通過實(shí)車道路測試，驗(yàn)證了其可操作性，并總結(jié)出試驗(yàn)過程的注意事項(xiàng)，本文的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和操作方法也同樣適用于其它ADAS項(xiàng)目的試驗(yàn)研究，對智能汽車的試驗(yàn)具有指導(dǎo)意義。