智能汽车技术第6章辅助驾驶技术.pptx

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1、智能汽车技术第第6章章 辅助驾驶技术辅助驾驶技术6.1先进先进驾驶辅助系统驾驶辅助系统 在在智智能能汽汽车车技技术术领领域域，辅辅助助驾驾驶驶技技术术亦亦称称驾驾驶驶辅辅助助技技术术，旨旨在在辅辅助助驾驾驶驶人人驾驾驶驶汽汽车车，确确保保行行车车安全。辅助驾驶技术是自动驾驶技术的基础阶段，自动驾驶技术是辅助驾驶技术高阶体现。安全。辅助驾驶技术是自动驾驶技术的基础阶段，自动驾驶技术是辅助驾驶技术高阶体现。目目前前，业业界界将将功功能能丰丰富富且且较较为为成成熟熟的的辅辅助助驾驾驶驶系系统统称称为为先先进进驾驾驶驶辅助系统。辅助系统。6.1.1基本功能基本功能 先进先进驾驶辅助系统（驾驶辅助系统（

2、Advanced Driver Assistance Systems，ADAS）是一种利用安装在车上的）是一种利用安装在车上的各种传感器，在第一时间收集车内各种传感器，在第一时间收集车内外环境数据，进行静、动态物体的外环境数据，进行静、动态物体的辨识、探测与追踪等技术上的处理，辨识、探测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶人在最短的时间内从而能够让驾驶人在最短的时间内察觉到可能发生的危险，以引起注察觉到可能发生的危险，以引起注意并提高安全性的主动安全技术。意并提高安全性的主动安全技术。ADAS系系统统采采用用的的传传感感器器主主要要有有摄摄像像头头、毫毫米米波波雷雷达达、激激光光雷雷达达、超超

3、声声波波雷雷达达等等，可可以以探探测测光光、热热、压压力力或或其其他他用用于于反反映映汽汽车车状状态态的的变变量量，通通常常位位于于车车辆辆的的前前后后保保险险杠杠、车车外外后后视视镜镜以以及及前前后后挡挡风风玻玻璃上。璃上。早早期期的的ADAS系系统统主主要要以以被被动动式式报报警警为为主主，当当车车辆辆检检测测到到潜潜在在危危险险时时，会会发发出出声声光光警警报报以以提提醒醒驾驾驶人注意异常的车辆或道路情况。驶人注意异常的车辆或道路情况。ADAS系统的基本功系统的基本功能包括前向碰撞预警、自能包括前向碰撞预警、自动紧急制动、车道偏离预动紧急制动、车道偏离预警、车道保持辅助、自适警、车道保持

4、辅助、自适应巡航控制和智能泊车辅应巡航控制和智能泊车辅助等。助等。对于最新的对于最新的ADAS系系统来说，主动式干预也很统来说，主动式干预也很常见。常见。ADAS系系统统采采用用了了大大量量的的摄摄像像头头、激激光光雷雷达达和和超超声声波波传传感感器器等等设设备备（图图6-1），整整个个系系统统需需要要传传输输的实时数据也是海量的。的实时数据也是海量的。2013年，具有四个摄像头拼接的环视功能的宝马年，具有四个摄像头拼接的环视功能的宝马X5量产，极大地推动了量产，极大地推动了ADAS系统的普及应用。系统的普及应用。图图6-1 ADAS系统采用了大量的摄像头、激光雷达和超声波雷达等设备系统采用了

5、大量的摄像头、激光雷达和超声波雷达等设备 奥迪奥迪A8是第一款是第一款实现实现L3级自动驾驶的汽车（级自动驾驶的汽车（图图2-3），拥有多个第一，包括第一个使用激光雷达，第一个使），拥有多个第一，包括第一个使用激光雷达，第一个使用域控制器（用域控制器（Domain Controller），第一个使用车载以太网做骨干网的运算架构等。奥迪），第一个使用车载以太网做骨干网的运算架构等。奥迪A8的的ADAS功能也功能也极为极为丰富。丰富。图图2-3 奥迪奥迪A8智能传感器的配置情况（多传感器融合，智能传感器的配置情况（多传感器融合，L3级别自动驾驶）级别自动驾驶）6.1.2拓展功能拓展功能 目前，目前

6、，ADAS系统发展很快，在前向碰撞预警、自动紧急制动、车道偏离预警、车道保持辅助、系统发展很快，在前向碰撞预警、自动紧急制动、车道偏离预警、车道保持辅助、自适应巡航控制和智能泊车辅助等基本功能的基础上，又开发出很多拓展功能。自适应巡航控制和智能泊车辅助等基本功能的基础上，又开发出很多拓展功能。从广义上讲，导航与实时交通系统（从广义上讲，导航与实时交通系统（Traffic Message Channel，TMC），电子警察系统），电子警察系统ISA（Intelligent speed adaptation或或intelligent speed advice）、车联网（）、车联网（Vehicula

7、r communication systems）、夜视系统（）、夜视系统（Night Vision system。图。图6-2）、自适应灯光控制（）、自适应灯光控制（Adaptive light control）、）、行人保护系统（行人保护系统（Pedestrian protection system）、交通标志识别（）、交通标志识别（Traffic sign recognition）、盲点探测）、盲点探测（Blind spot detection）、驾驶人疲劳探测（）、驾驶人疲劳探测（Driver drowsiness detection）、下坡控制系统（）、下坡控制系统（Hill desc

8、ent control）和电动汽车报警（）和电动汽车报警（Electric vehicle warning sounds）系统等，均属于）系统等，均属于先进先进辅助驾驶系辅助驾驶系统的拓展功能。统的拓展功能。冲击能力吸收装置提前预警，防患于未然修改发动机舱盖结构，降低对行人的伤害Distraction-分神、溜号；drowsy-打瞌睡；yawn-打哈欠；eye closure-眯眼、闭目；joy-兴奋驾驶人疲劳探测（Driver drowsiness detection）前向碰撞预警前向碰撞预警系统系统图图6-2 夜视系统（夜视系统（Night Vision system）6.2 前向碰撞预警

9、系统前向碰撞预警系统6.2.1 前向碰撞预警系统的作用前向碰撞预警系统的作用 前前 向向 碰碰 撞撞 预预 警警（Forward Collision Warning，FCW）系系统统（图图6-3、图图6-4和和图图6-5）主主要要是是利利用用车车载载传传感感器器（如如毫毫米米波波雷雷达达、视视觉觉传传感感器器等等）实实时时监监测测前前方方车车辆辆或或行行人人，判判断断自自车车与与前前车车（或或行行人人）之之间间的的距距离离、相相对对速速度度及及方方位位，当当系系统统判判断断存存在在潜潜在在危危险险时时，将将对对自自车车驾驾驶驶人人进进行行预预警警，提提醒醒驾驾驶驶人人进进行行减减速速制制动动，

10、以以避避免免追追尾尾事事故故的的发发生生，确保行车安全。确保行车安全。图图6-3 前向碰撞预警系统（毫米波雷达检测车距）前向碰撞预警系统（毫米波雷达检测车距）图图6-4 前向碰撞预警系统（视觉传感器检测前车制前向碰撞预警系统（视觉传感器检测前车制动灯）动灯）图图6-5 前向碰撞预警系统（视觉传感器检测行人）前向碰撞预警系统（视觉传感器检测行人）还还可可利利用用V2X通通信信技技术术及及时时在在车车辆辆之之间间交交换换和和及及时时获获取取周周围围环环境境路路况况和和车车辆辆信信息息（图图6-6），通通过过碰碰撞撞预预警警算算法法判判断断是是否否存存在在碰碰撞撞危危险险，并并根根据据危危险险级级别

11、别提提前前报报警警，从从而而使使自自车车驾驾驶驶人人及及时时采采取取规规避避措施，确保道路交通安全。措施，确保道路交通安全。图图6-6 利利用用V2X通通信信技技术术提提前前获获取取前前车车制制动动信信息息 FCW使用前置视觉传感器和毫米波雷达来监控前方的交通状况。如果前方车辆突然减速制动或使用前置视觉传感器和毫米波雷达来监控前方的交通状况。如果前方车辆突然减速制动或两车相距过近，或检测到前方有行人，两车相距过近，或检测到前方有行人，FCW系统会发出声音和视觉预警信号（图系统会发出声音和视觉预警信号（图6-7和图和图6-8），以提），以提示自车驾驶人实施减速制动。示自车驾驶人实施减速制动。图图

12、6-7 FCW系统发出声音和视觉预警信号系统发出声音和视觉预警信号图图6-8 FCW系统发出声音预警信号系统发出声音预警信号 “制动（制动（BRAKE）”一词将在多信息显示屏（一词将在多信息显示屏（MID）中闪烁，或在仪表板上闪烁前向碰撞报警灯，）中闪烁，或在仪表板上闪烁前向碰撞报警灯，同时发出急促的报警铃声，以提醒驾驶人。为避免不必要的预警（即不报假警，不给驾驶人添乱），同时发出急促的报警铃声，以提醒驾驶人。为避免不必要的预警（即不报假警，不给驾驶人添乱），FCW系统在本车车速低于系统在本车车速低于15km/h时不会起作用。时不会起作用。6.2.2 前向碰撞预警系统的组成前向碰撞预警系统的组

13、成 前向碰撞预警系统由信息采集单元、电子控制单元和人机交互单元组成，如图前向碰撞预警系统由信息采集单元、电子控制单元和人机交互单元组成，如图6-9所示。所示。图图6-9 前向碰撞预警系统的组成前向碰撞预警系统的组成1.信息采集单元信息采集单元 信息采集单元主要利用毫米波雷达采集前方车辆或障碍物的车距、车速和方位角信息；利用视信息采集单元主要利用毫米波雷达采集前方车辆或障碍物的车距、车速和方位角信息；利用视觉传感器采集前方车辆或障碍物的图像信息（如识别前方车辆的制动信号灯亮起）；利用自车的车觉传感器采集前方车辆或障碍物的图像信息（如识别前方车辆的制动信号灯亮起）；利用自车的车速传感器和加速度传感

14、器采集自车的行车速度和加速度等信息。速传感器和加速度传感器采集自车的行车速度和加速度等信息。2.电子控制单元电子控制单元 电子控制单元主要对前方车辆或障碍物的图像信息和车速、车距等信息进行信息融合，确定障碍电子控制单元主要对前方车辆或障碍物的图像信息和车速、车距等信息进行信息融合，确定障碍物的类型和距离，并结合自车行驶状态信息，采用一定的决策算法评估是否存在发生追尾撞车的风险。物的类型和距离，并结合自车行驶状态信息，采用一定的决策算法评估是否存在发生追尾撞车的风险。若存在发生追尾撞车的风险，则向人机交互单元发出预警指令。若存在发生追尾撞车的风险，则向人机交互单元发出预警指令。图图6-9 前向碰

15、撞预警系统的组成前向碰撞预警系统的组成3.人机交互单元人机交互单元 人人机机交交互互单单元元主主要要接接收收来来自自电电子子控控制制单单元元的的预预警警指指令令，根根据据预预警警程程度度或或预预警警级级别别的的定定义义，进进行行相相应应的的预预警警信信息息的的发发布布，如如在在仪仪表表板板或或抬抬头头显显示示区区域域显显示示预预警警信信息息，或或闪闪烁烁预预警警图图标标、发发出出预预警警声声响响，或收紧安全带等，提醒驾驶人及时采取措施进行规避。或收紧安全带等，提醒驾驶人及时采取措施进行规避。驾驾驶驶人人收收到到预预警警信信息息后后，即即对对自自车车采采取取制制动动措措施施，以以避避免免追追尾尾

16、事事故故的的发发生生。若若前前后后两两车车车车距距拉拉大大，碰碰撞撞风风险险消失，则前向碰撞预警信息自行解除，恢复正常行车。消失，则前向碰撞预警信息自行解除，恢复正常行车。6.2.3 前向碰撞预警系统的原理前向碰撞预警系统的原理 如如图图6-10所所示示，前前向向碰碰撞撞预预警警系系统统通通过过分分析析传传感感器器获获取取的的前前方方道道路路信信息息对对前前方方车车辆辆进进行行识识别别和和跟跟踪踪，如如果果有有车车辆辆被被识识别别出出来来，则则对对前前方方车车距距进进行行测测量量；同同时时利利用用车车速速估估计计，根根据据安安全全车车距距预预警警模模型型判判断追尾可能，一旦存在追尾危险，便根据

17、预警规则及时断追尾可能，一旦存在追尾危险，便根据预警规则及时向向自车驾驶人主动预警。自车驾驶人主动预警。图图6-10 前向碰撞预警系统的原理前向碰撞预警系统的原理6.3 自动紧急制动系统自动紧急制动系统6.3.1自动紧急制动系统的作用自动紧急制动系统的作用 自自动动紧紧急急制制动动（Autonomous Emergency Braking，AEB）系系统统（图图6-11）是是基基于于环环境境感感知知传传感感器器（如如毫毫米米波波雷雷达达或或视视觉觉传传感感器器）感感知知前前方方可可能能与与车车辆辆、行行人人或或其其他他交交通通参参与与者者发发生生碰碰撞撞风风险险，并并通通过过系统自动触发执行机

18、构来实施紧急制动，以避免碰撞或减轻碰撞程度的系统自动触发执行机构来实施紧急制动，以避免碰撞或减轻碰撞程度的高级高级驾驶辅助系统。驾驶辅助系统。图图6-11 自动紧急制动系统自动紧急制动系统 自自动动紧紧急急制制动动系系统统是是建建立立在在前前向向碰碰撞撞预预警警系系统统的的基基础础上上的的。如如果果自自车车与与前前车车车车距距过过近近，经经预预警警后后驾驾驶驶人人未未采采取取减减速速制制动动措措施施，或或减减速速制制动动措措施施的的强强度度不不够够，依依然然存存在在发发生生追追尾尾撞撞车车的的危危险险，则则自自动动紧紧急急制动系统开始工作，车辆的制动系统自动实施制动措施，以避免发生追尾碰撞或尽

19、可能地减轻碰撞程度。制动系统开始工作，车辆的制动系统自动实施制动措施，以避免发生追尾碰撞或尽可能地减轻碰撞程度。装装备备自自动动紧紧急急制制动动系系统统的的汽汽车车，相相当当于于随随车车配配备备了了一一个个驾驾驶驶教教练练员员，在在关关键键时时刻刻能能替替驾驾驶驶人人及及时时果果断断地地采采取制动措施。取制动措施。图图6-11 自动紧急制动系统自动紧急制动系统6.3.2自动紧急制动系统的组成自动紧急制动系统的组成 自自动动紧紧急急制制动动系系统统主主要要由由行行车车环环境境信信息息采采集集单单元元、电电子子控控制制单单元元和和执执行行单单元元三三部部分分组组成成，如如图图6-12所示。所示。图

20、图6-12 自动紧急制动系统的组成自动紧急制动系统的组成1.行车环境信息采集单元行车环境信息采集单元 行行车车环环境境信信息息采采集集单单元元主主要要由由测测距距传传感感器器、车车速速传传感感器器、加加速速踏踏板板位位置置传传感感器器、制制动动踏踏板板位位置置传传感器、转向角传感器以及路面选择按钮等组成。感器、转向角传感器以及路面选择按钮等组成。测测距距传传感感器器用用于于检检测测自自车车与与前前车车（前前方方目目标标车车辆辆）的的相相对对距距离离和和相相对对速速度度。目目前前，自自动动紧紧急急制制动动系系统统多多采采用用毫米波雷达、视觉传感器以及两者的融合来实现车距的检测。毫米波雷达、视觉传

21、感器以及两者的融合来实现车距的检测。图图6-12 自动紧急制动系统的组成自动紧急制动系统的组成 车车速速传传感感器器用用于于检检测测自自车车的的行行车车速速度度，加加速速踏踏板板位位置置传传感感器器用用于于检检测测自自车车驾驾驶驶人人在在收收到到系系统统预预警警信息后是否及时松开了加速踏板，对自车实施减速操作。信息后是否及时松开了加速踏板，对自车实施减速操作。制动踏板位置传感器用于检测自车驾驶人是否及时踩下了制动踏板，对自车实施制动操作。制动踏板位置传感器用于检测自车驾驶人是否及时踩下了制动踏板，对自车实施制动操作。转转向向角角传传感感器器用用于于检检测测车车辆辆当当前前是是否否正正处处于于弯

22、弯道道行行驶驶或或正正处处于于超超车车状状态态，系系统统以以此此来来判判断断是是否否需需要进行预警抑制。要进行预警抑制。路路面面选选择择按按钮钮用用于于驾驾驶驶人人选选择择路路面面状状况况信信息息，以以便便于于自自动动紧紧急急制制动动系系统统对对预预警警距距离离进进行行计计算算。需需要采集的具体信息因系统的不同而异，但所有采集到的信息均会被送到电子控制单元。要采集的具体信息因系统的不同而异，但所有采集到的信息均会被送到电子控制单元。图图6-12 自动紧急制动系统的组成自动紧急制动系统的组成2.电子控制单元电子控制单元 电电子子控控制制单单元元接接收收到到行行车车环环境境信信息息采采集集单单元元

23、的的检检测测信信号号后后，综综合合收收集集到到的的数数据据信信息息，依依照照一一定定的的算算法法程程序序对对车车辆辆行行驶驶状状况况进进行行计计算算分分析析，判判断断车车辆辆所所适适用用的的预预警警状状态态模模型型，并并对对执执行行单单元元发发出出相相应应的的控制指令。控制指令。3.执行单元执行单元 执执行行单单元元可可由由多多个个模模块块组组成成，如如声声光光报报警警模模块块、LED显显示示模模块块、自自动动减减速速模模块块和和自自动动制制动动模模块块等等，具具体体组组成成因因系系统统的的不不同同而而异异。执执行行单单元元用用于于接接收收来来自自电电子子控控制制单单元元的的控控制制指指令令，

24、并并执执行行相相应应的的控控制制动动作，达到预期的预警效果，实现相应的车辆制动、避撞功能。作，达到预期的预警效果，实现相应的车辆制动、避撞功能。图图6-12 自动紧急制动系统的组成自动紧急制动系统的组成 当当系系统统检检测测到到有有追追尾尾碰碰撞撞危危险险时时，首首先先以以声声光光报报警警的的方方式式对对驾驾驶驶人人进进行行预预警警，提提醒醒驾驾驶驶人人及及时时减减速速或或实实施施制制动动；当当系系统统发发出出预预警警信信息息之之后后，若若驾驾驶驶人人未未能能及及时时松松开开加加速速踏踏板板，则则系系统统会会发发出出自自动动减减速速的的控控制制指指令令；在在自自车车实实施施自自动动减减速速措措

25、施施之之后后，若若系系统统检检测测到到仍仍然然存存在在与与汽汽车车发发生生追追尾尾碰碰撞撞危危险险时时，则则系系统统开开始对自车实施强制制动，力求避免追尾事故的发生。始对自车实施强制制动，力求避免追尾事故的发生。6.3.3自动紧急制动系统的原理自动紧急制动系统的原理 汽汽车车自自动动紧紧急急制制动动系系统统采采用用测测距距传传感感器器测测出出自自车车与与前前车车或或障障碍碍物物之之间间的的距距离离，然然后后利利用用电电子子控控制制单单元元将将测测出出的的距距离离与与报报警警距距离离、安安全全距距离离等等进进行行比比较较，小小于于报报警警距距离离时时就就进进行行报报警警提提示示，而而小小于于安安

26、全全距距离离时时，即即使使在在驾驾驶驶人人没没来来得得及及踩踩制制动动踏踏板板的的情情况况下下，AEB系系统统也也会会自自行行启启动动，使使汽汽车车自自动动制制动动，确确保行车安全。保行车安全。汽汽车车自自动动紧紧急急制制动动系系统统的的工工作作过过程程如如图图6-13所所示示。AEB系系统统从从传传感感器器检检测测到到前前方方车车辆辆开开始始，持持续续监监测测自自车车与与前前车车的的距距离离以以及及前前车车的的行行驶驶速速度度，同同时时通通过过车车载载网网络络系系统统获获知知自自车车的的行行驶驶速速度度，依依据据一一定定的的决策算法，结合一般驾驶人的反应时间，判断当前形势并做出合适的应对措施

27、。决策算法，结合一般驾驶人的反应时间，判断当前形势并做出合适的应对措施。如如图图6-13所所示示，自自动动紧紧急急制制动动系系统统在在TFCW时时刻刻发发出出前前向向碰碰撞撞预预警警信信息息，提提醒醒驾驾驶驶人人采采取取措措施施、控控制制车车速速。但但可可能能由由于于驾驾驶驶人人疏疏忽忽、走走神神，直直到到TPB1时时刻刻驾驾驶驶人人仍仍未未采采取取减减速速措措施施，此此时时，为为避避免免发发生生追尾事故，追尾事故，AEB系统果断采取自动制动措施，对车辆实施减速控制。系统果断采取自动制动措施，对车辆实施减速控制。图图6-13 自动紧急制动系统的工作过程自动紧急制动系统的工作过程图图6-13 自

28、动紧急制动系统的工作过程自动紧急制动系统的工作过程 AEB系统采取的减速控制分为部分制动和全力制动两个部分。系统采取的减速控制分为部分制动和全力制动两个部分。其中，部分制动又分为两个阶段。从其中，部分制动又分为两个阶段。从TPB1时刻到时刻到TPB2时刻这段时间里，由于前后两车车距尚远，时刻这段时间里，由于前后两车车距尚远，为确保乘坐舒适性，为确保乘坐舒适性，AEB系统主动控制自车的制动系统工作，但制动强度较低，以求在避免追尾事故系统主动控制自车的制动系统工作，但制动强度较低，以求在避免追尾事故的同时，保证自车具有良好的乘坐舒适性，此为部分制动的第的同时，保证自车具有良好的乘坐舒适性，此为部分

29、制动的第1阶段。阶段。图图6-13 自动紧急制动系统的工作过程自动紧急制动系统的工作过程 在在经经过过第第1阶阶段段的的部部分分制制动动后后，若若前前后后两两车车仍仍在在不不断断接接近近，依依然然存存在在追追尾尾碰碰撞撞的的风风险险时时，则则AEB系系统统从从TPB2时时刻刻到到TFB时时刻刻这这段段时时间间里里，转转入入部部分分制制动动的的第第2阶阶段段，制制动动强强度度有有所所提提高高，但但仍仍然然希希望望既既能能保证不发生碰撞，又能保持较好的乘坐舒适性。保证不发生碰撞，又能保持较好的乘坐舒适性。在在经经过过第第2阶阶段段的的部部分分制制动动后后，若若前前后后两两车车仍仍在在不不断断接接近

30、近，追追尾尾碰碰撞撞已已经经迫迫在在眉眉睫睫时时，则则AEB系系统统从从TFB时时刻刻到到TEND时时刻刻这这段段时时间间里里，转转入入全全力力制制动动，制制动动强强度度达达到到最最高高全全力力以以赴赴实实施施紧紧急急制制动动，以以求避免发生追尾事故。求避免发生追尾事故。在全力制动阶段，以不发生碰撞事故为最高追求，不再考虑自车的乘坐舒适性。在全力制动阶段，以不发生碰撞事故为最高追求，不再考虑自车的乘坐舒适性。6.4 车道偏离预警系统车道偏离预警系统6.4.1车道偏离预警系统的作用车道偏离预警系统的作用 车车道道偏偏离离预预警警（Lane Departure Warning，LDW）系系统统根根

31、据据前前方方道道路路环环境境和和自自车车的的位位置置关关系系，判判断自车偏离车道的行为并对驾驶人及时预警，从而防止由于驾驶人疏忽、走神，导致自车偏离车道。断自车偏离车道的行为并对驾驶人及时预警，从而防止由于驾驶人疏忽、走神，导致自车偏离车道。车车道道偏偏离离预预警警系系统统通通过过传传感感器器获获取取前前方方道道路路信信息息，结结合合车车辆辆自自身身的的行行驶驶状状态态以以及及预预警警时时间间等等相相关关参参数数，判判断断自自车车是是否否有有偏偏离离当当前前所所处处车道的趋势。车道的趋势。1-车车辆辆出出现现偏偏离离车车道道线线的的趋趋势势（驾驾驶驶人人疏疏忽忽、走走神神所所致致）；2-车车道

32、道偏偏离离预预警警系系统统实实时时监监测测车车辆辆的的行行驶驶轨轨迹迹；3-车车道道偏偏离离预预警警系系统统以以语语音音+转转向向盘盘振振动动的的方方式式向向驾驾驶驶人人发发出出预预警警信信号号（车车辆已经偏离车道）；辆已经偏离车道）；4-车辆驶回本车道（驾驶人得到预警提示后，及时修正了行驶方向）车辆驶回本车道（驾驶人得到预警提示后，及时修正了行驶方向）图图6-14 车车道道偏偏离离预预警警系系统统 如果车辆即将发生偏离，并且如果车辆即将发生偏离，并且在驾驶人没有开启转向信号灯的情在驾驶人没有开启转向信号灯的情况下，则通过视觉、听觉或触觉的况下，则通过视觉、听觉或触觉的方式向驾驶人发出预警信息

33、（声光方式向驾驶人发出预警信息（声光报警或振动报警），如图报警或振动报警），如图6-14所示。所示。车车道道偏偏离离预预警警系系统统可可以以在在行行车车过过程程中中自自动动或或手手动动开开启启，以以监监测测车车辆辆的的行行驶驶轨轨迹迹。不不同同厂厂商商的的车车道道偏偏离离预预警警系系统统，其其预预警警信信号号略略有有不不同同，大大多多采采用用仪仪表表板板警警示示图图标标、语语音音提提示示、转转向向盘盘振振动动或或座座椅椅振振动动等等方方式对驾驶人进行预警。式对驾驶人进行预警。图图6-14 车道偏离预警系统车道偏离预警系统1-车车辆辆出出现现偏偏离离车车道道线线的的趋趋势势（驾驾驶驶人人疏疏忽忽

34、、走走神神所所致致）；2-车车道道偏偏离离预预警警系系统统实实时时监监测测车车辆辆的的行行驶驶轨轨迹迹；3-车车道道偏偏离离预预警警系系统统以以语语音音+转转向向盘盘振振动动的的方式向驾驶人发出预警信号（车辆已经偏离车道）；方式向驾驶人发出预警信号（车辆已经偏离车道）；4-车辆驶回本车道（驾驶人得到预警提示后，及时修正了行驶方向）车辆驶回本车道（驾驶人得到预警提示后，及时修正了行驶方向）6.4.2车道偏离预警系统的组成车道偏离预警系统的组成 车车道道偏偏离离预预警警系系统统主主要要由由信信息息采采集集单单元元、电电子子控控制制单单元元和和人人机机交交互互单单元元三三部部分分组组成成，如如图图6

35、-15所所示示。在该系统中，所有信息均在该系统中，所有信息均以以数字信号的形式进行传输，通过车载网络技术实现。数字信号的形式进行传输，通过车载网络技术实现。图图6-15 车道偏离预警系统的组成车道偏离预警系统的组成1.信息采集单元信息采集单元 信信息息采采集集单单元元主主要要用用于于车车道道线线信信息息和和车车辆辆自自身身行行驶驶状状态态信信息息的的采采集集。车车道道线线信信息息的的采采集集，多多以以视视觉觉传传感感器器定定位位的的方方式式实实现现；车车辆辆自自身身行行驶驶状状态态信信息息的的采采集集，则则通通过过车车载载网网络络技技术术，由由车车速速传传感感器器、加加速度传感器和转向角度传感

36、器获取。速度传感器和转向角度传感器获取。完成车道线信息和行驶状态信息采集后，信息采集单元将其传输给电子控制单元。完成车道线信息和行驶状态信息采集后，信息采集单元将其传输给电子控制单元。图图6-15 车道偏离预警系统的组成车道偏离预警系统的组成2.电子控制单元电子控制单元 电电子子控控制制单单元元作作为为整整个个系系统统的的核核心心，需需要要对对所所有有信信息息进进行行集集中中处处理理（如如进进行行必必要要的的传传感感器器误误差差修修正正等等），并并综综合合判判断断当当前前车车辆辆是是否否存存在在非非正正常常的的偏偏离离车车道道现现象象。如如果果出出现现了了非非正正常常的的偏偏离离车车道道现现象

37、，则向人机交互单元发出相应的预警指令。象，则向人机交互单元发出相应的预警指令。3.人机交互单元人机交互单元 人人机机交交互互单单元元接接收收来来自自电电子子控控制制单单元元的的指指令令，通通过过仪仪表表显显示示界界面面、语语音音提提示示、转转向向盘盘或或座座椅椅振振动动等等方方式式向向驾驾驶驶人人发发出出预预警警信信号号，提提醒醒驾驾驶驶人人及及时时修修正正方方向向，并并可可根根据据车车道道线线偏偏移移量量的的大大小小实实现现不不同同程程度的预警效果。度的预警效果。6.4.3 车道偏离预警系统的原理车道偏离预警系统的原理 当当系系统统正正常常工工作作时时，信信息息采采集集单单元元将将采采集集车

38、车道道线线位位置置、车车速速、汽汽车车转转向向角角等等信信息息，电电子子控控制制单单元元将将所所有有数数据据转转换换到到统统一一的的坐坐标标系系下下进进行行分分析析处处理理，从从而而获获得得汽汽车车在在当当前前车车道道中中的的位位置置参参数数，并并判判定定汽汽车是否发生了非正常的车道偏离。车是否发生了非正常的车道偏离。如如果果系系统统检检测测到到驾驾驶驶人人未未开开启启转转向向信信号号灯灯，而而车车辆辆还还在在逐逐渐渐偏偏离离当当前前车车道道线线并并有有驶驶入入临临近近车车道道的的趋趋势势时时，系系统统即即根根据据一一定定的的控控制制算算法法，对对当当前前车车辆辆的的行行驶驶状状态态进进行行评

39、评估估，若若评评估估结结果果是是车车辆辆确确有有偏偏离离本车车道线的趋势，则通过人机交互单元向驾驶人发出预警信号，提醒驾驶人及时修正方向。本车车道线的趋势，则通过人机交互单元向驾驶人发出预警信号，提醒驾驶人及时修正方向。在在车车道道偏偏离离预预警警系系统统中中，常常用用的的控控制制算算法法有有车车辆辆当当前前位位置置（Cars Current Position，CCP）算算法法、车车辆辆跨跨越越车车道道线线时时间间（Time to Lane Crossing，TLC）算算法法和和预预瞄瞄偏偏移移量量差差异异（Future Offset Difference，FOD）算法等。）算法等。如如果果驾

40、驾驶驶人人开开启启转转向向信信号号灯灯，正正常常进进行行变变道道行行驶驶，则则车车道道偏偏离离预预警警系系统不会做出任何提示。统不会做出任何提示。基基于于视视觉觉传传感感器器的的车车道道偏偏离离预预警系统的工作原理如图警系统的工作原理如图6-16所示。所示。图图6-16 基于视觉传感器的车道偏离预警系统的工基于视觉传感器的车道偏离预警系统的工作原理作原理 该该系系统统采采用用车车载载视视觉觉传传感感器器（摄摄像像头头）对对自自车车行行驶驶车车道道进进行行实实时时拍拍摄摄和和监监测测，并并将将获获取取的的图图像像信信息息输输入入电电子子控控制制单单元元，辨辨识识和和处处理理图图像像信信息息；根根

41、据据识识别别到到的的车车道道标标识识线线（图图6-17），判判断断车车辆辆在在当当前前时时刻刻是否出现了车道偏离趋势。是否出现了车道偏离趋势。若出现若出现了车道偏离了车道偏离趋势，则通趋势，则通过人机交互过人机交互单元发出预单元发出预警信息，提警信息，提醒驾驶人及醒驾驶人及时修正行驶时修正行驶方向，确保方向，确保行车安全。行车安全。图图6-17 识别车道标识线识别车道标识线 6.5车道保持辅助系统车道保持辅助系统6.5.1车道保持辅助系统的作用车道保持辅助系统的作用 车车道道保保持持辅辅助助（Lane Keeping Assist，LKA）系系统统（图图6-18）能能够够实实时时监监测测车车辆

42、辆与与车车道道边边线线的的相相对对位位置置，持持续续或或在在必必要要情情况况下下控控制制车车辆辆横横向向运运动动，使使车车辆辆保保持持在在原原车车道道内内行行驶驶，从从而而减减轻轻驾驾驶驶人人负负担担，减减少少交交通通事事故故的的发生。发生。车车道道保保持持辅辅助助系系统统基基于于车车道道偏偏离离预预警警系系统统，并并在在其其基基础础上上增增加加了了车车辆辆运运动动状状态态的的辅辅助助干干预预功功能能，进进一一步步提提高了车辆行驶安全性。高了车辆行驶安全性。图图6-18 车道保持辅助系统车道保持辅助系统6.5.2 车道保持辅助系统的组成车道保持辅助系统的组成 车车道道保保持持辅辅助助系系统统主

43、主要要由由信信息息采采集集单单元元、电电子子控控制制单单元元和和执执行行单单元元等等组组成成，如如图图6-19所所示示。在在系系统统工工作作期期间间，驾驾驶驶人人将将会会接接收收车车道道偏偏离离的的报报警警信信息息，并并选选择择对对转转向向系系统统和和制制动动系系统统中中的的一一项项或或多多项项操操作进行控制，也可交由系统完全控制。作进行控制，也可交由系统完全控制。图图6-19 车道保持辅助系统的组成车道保持辅助系统的组成1.信息采集单元信息采集单元 信信息息采采集集单单元元主主要要用用于于车车道道线线信信息息和和车车辆辆自自身身行行驶驶状状态态信信息息的的采采集集。车车道道线线信信息息的的采

44、采集集，多多以以视视觉觉传传感感器器定定位位的的方方式式实实现现；车车辆辆自自身身行行驶驶状状态态信信息息的的采采集集，则则通通过过车车载载网网络络技技术术，由由车车速速传传感感器器、加加速速度度传传感感器器和和转转向向角角度度传传感感器器获获取取。完完成成车车道道线线信信息息和和行行驶驶状状态态信信息息采采集集后后，信信息息采采集集单单元元将将其其传传输输给电子控制单元。其基本采集过程与车道偏离预警系统一致。给电子控制单元。其基本采集过程与车道偏离预警系统一致。图图6-19 车道保持辅助系统的组成车道保持辅助系统的组成2.电子控制单元电子控制单元 电电子子控控制制单单元元根根据据来来自自信信

45、息息采采集集单单元元传传来来的的数数据据信信息息，通通过过特特定定的的决决策策算算法法，判判断断是是否否对对车车辆辆行行驶状态进行干预。不同厂商的决策算法各有特色，决定着车道偏离修正的及时性和准确性。驶状态进行干预。不同厂商的决策算法各有特色，决定着车道偏离修正的及时性和准确性。3.执行单元执行单元 执执行行单单元元主主要要由由报报警警模模块块、转转向向盘盘操操纵纵模模块块和和制制动动器器操操纵纵模模块块组组成成。执执行行单单元元接接收收来来自自电电子子控控制制单单元元的的指指令令，由由报报警警模模块块通通过过仪仪表表显显示示界界面面、语语音音提提示示、转转向向盘盘或或座座椅椅振振动动等等方方

46、式式向向驾驾驶驶人人发发出出预预警警信号，提醒驾驶人及时修正方向，并可根据车道线偏移量的大小实现不同程度的预警效果。信号，提醒驾驶人及时修正方向，并可根据车道线偏移量的大小实现不同程度的预警效果。如如果果预预警警信信号号发发出出后后，驾驾驶驶人人由由于于疏疏忽忽或或者者走走神神，未未能能及及时时做做出出反反应应，系系统统则则视视情情及及时时通通过过转转向向盘盘操操纵纵模模块块和和制制动动器器操操纵纵模模块块完完成成转转向向盘盘的的修修正正和和适适度度制制动动，实实现现车车辆辆横横向向运运动动和和纵纵向向运运动动的的协协同同控控制，确保车辆在执行制，确保车辆在执行LKA修正期间，仍然具有良好的行

47、驶稳定性和乘坐舒适性。修正期间，仍然具有良好的行驶稳定性和乘坐舒适性。6.5.3车道保持辅助系统的原理车道保持辅助系统的原理 车车道道保保持持辅辅助助系系统统可可以以在在行行车车的的全全程程或或速速度度达达到到某某一一阈阈值值后后开开启启（该该功功能能可可以以手手动动关关闭闭），实实时时保持汽车的行驶轨迹。保持汽车的行驶轨迹。当当系系统统正正常常工工作作时时，信信息息采采集集单单元元通通过过车车载载传传感感器器采采集集车车辆辆位位置置、车车速速、转转向向盘盘转转角角信信息息；电电子子控制单元对信息进行处理，判断汽车是否偏离行驶车道。控制单元对信息进行处理，判断汽车是否偏离行驶车道。当当汽汽车车

48、行行驶驶可可能能偏偏离离车车道道线线时时，发发出出预预警警信信息息；当当汽汽车车距距离离偏偏离离侧侧车车道道线线小小于于一一定定阈阈值值或或已已经经有有车车轮轮偏偏离离出出车车道道线线时时，电电子子控控制制单单元元计计算算出出适适宜宜的的辅辅助助操操舵舵力力和和减减速速度度，根根据据车车辆辆偏偏离离车车道道线线的的程程度度，通通过过转转向向盘盘操操纵纵模模块块和和制制动动器器操操纵纵模模块块，以以线线控控操操作作的的形形式式对对车车辆辆施施加加操操舵舵力力和和制制动动力力，使使汽汽车车稳稳定定地地回回到到正正常轨道。常轨道。若若驾驾驶驶人人开开启启转转向向信信号号灯灯，正正常常进进行行变变线线

49、行行驶驶，则则系系统统不不会会做做出任何提示。出任何提示。图图6-18 车道保持辅助系统车道保持辅助系统 车车道道保保持持辅辅助助系系统统的的工工作作过过程程如如图图6-20所所示示。在在系系统统起起作作用用时时，对对汽汽车车进进行行连连续续拍拍照照，可可方方便便地地分分析其动态纠偏过程。析其动态纠偏过程。在在图图6-20中中，第第2个个车车影影已已经经偏偏离离了了行行驶驶车车道道，于于是是系系统统发发出出报报警警信信息息；第第3个个和和第第4个个车车影影是是系系统统主主动动进进行行车车道道偏偏离离纠纠正正（既既有有方方向向修修正正，也也有有制制动动减减速速过过程程）的的过过程程；在在第第5个

50、个车车影影，汽汽车车已已经经重重新新处处于于正正确确行行驶驶路路线线上上，车车道道保保持持辅辅助助系系统统完完美美地地完完成成了了一一个个车车道道偏偏离离纠纠正过程。正过程。图图6-20 车道保持辅助系统的工作过程车道保持辅助系统的工作过程6.6自适应巡航控制系统自适应巡航控制系统6.6.1自适应巡航控制系统的作用自适应巡航控制系统的作用1.作用作用 自自适适应应巡巡航航控控制制（Adaptive Cruise Control，ACC）系系统统（图图6-21）能能够够实实时时监监测测自自车车前前方方的的行行驶驶环环境境，在在驾驾驶驶人人设设定定的的速速度度或或车车距距范范围围内内自自动动调调整