朱向雷　陳辰　寶鶴鵬　溫泉

摘 要：人—車—環(huán)境作為一個閉環(huán)的交通駕駛場景，在以往的研究中，往往僅著眼于對車輛技術(shù)的研發(fā)而忽視對人的駕駛行為及交通環(huán)境的研究。智能車輛的發(fā)展需要車輛有能力對所在的交通場景進行明確的判斷，進而選擇出正確的行車邏輯，協(xié)助駕駛員進行車輛操控。但是中國的駕駛場景復(fù)雜多變，每種復(fù)雜的交通場景下往往又需要不同應(yīng)對措施。本文基于中國汽車技術(shù)研究中心駕駛場景研究項目，介紹了駕駛場景研究的內(nèi)容與意義，并對其未來發(fā)展在駕駛員行為研究、駕駛場景庫的搭建、智能車輛的研發(fā)等方向應(yīng)用進行了描述。

關(guān)鍵詞：駕駛場景；駕駛行為分析；智能車；車輛信息采集系統(tǒng)

1 引言

中國的駕駛場景復(fù)雜多變，如何識別出車輛所在的駕駛場景，并根據(jù)相應(yīng)的駕駛場景選擇出合適的行車邏輯，將是智能駕駛汽車發(fā)展函待解決的重要技術(shù)難題。駕駛場景大數(shù)據(jù)采集平臺基于車輛信息采集盒子、傳感器等硬件平臺，通過對實際交通環(huán)境數(shù)據(jù)及車輛的運行狀態(tài)信息進行采集后處理，來分析潛在的駕駛行為，并可以用于進行ADAS及智能車輛自動駕駛的算法優(yōu)化和評估。通過數(shù)據(jù)采集和分析，建立基于實際交通環(huán)境的場景庫。基于該場景庫，不僅可以在具體功能開發(fā)過程中提出統(tǒng)計意義上的指導(dǎo)，避免關(guān)鍵參數(shù)主觀臆斷；同時也可以建立仿真模型庫，并提供用戶自動駕駛算法接口，將算法結(jié)果同實際數(shù)據(jù)進行定量分析，繼而提出對已有自動駕駛模型的改進意見。

2 駕駛場景研究介紹

中國汽車技術(shù)研究中心的駕駛場景研究項目，通過對名爵銳騰1.5T DCT車輛進行改裝并加裝傳感器，集成視頻采集設(shè)備、激光雷達、毫米波雷達、陀螺儀、GPS終端及CAN總線車輛信息記錄儀，綜合考慮人、車、環(huán)境三者的因素，采集車輛正常行駛過程中的運行參數(shù)、駕駛?cè)藢囕v的操控信息及外部交通環(huán)境的變化信息。不同設(shè)備數(shù)據(jù)的采樣頻率、數(shù)據(jù)格式往往不同，本系統(tǒng)可以在統(tǒng)一時鐘時間下對所有數(shù)據(jù)進行處理，解決時間軸統(tǒng)一的問題。

項目采用GPS定點對道路中特定的駕駛場景進行標定，以區(qū)分出十字路口、轉(zhuǎn)彎、掉頭等；通過雷達及攝像頭的機器視覺處理方法對周圍行人及車輛進行掃描以變對交通狀態(tài)進行感知。整套系統(tǒng)可自動對需要的駕駛場景進行區(qū)分。

試驗車先期在天津市內(nèi)城區(qū)采集典型駕駛場景數(shù)據(jù)，包括城市綜合路況，城區(qū)快速路，高速公路，隧道，高架橋等路況信息，將包含正常駕駛過程中如轉(zhuǎn)彎，信號燈，變道，超車，跟馳等等多種情況。隨后我們將對該車在全國各地進行復(fù)制，運用多輛試驗車，全面涵蓋如東北高寒地帶，中部丘陵地帶，西北沙漠地帶的駕駛場景信息。盡可能全面的建設(shè)一個覆蓋全國多數(shù)情況的駕駛場景數(shù)據(jù)庫。

3 駕駛場景分類模型

一個駕駛場景是由人-車-環(huán)境三個復(fù)雜因素共同構(gòu)成，車輛是由人進行操控的，人的操控意識又受到道路交通環(huán)境的限制及車輛對人的反饋作用。車輛及交通環(huán)境是客觀的，無意識的。而人是主動的，有意識的[1]。最為車輛的感知層與決策層，駕駛?cè)嗽隈{駛過程中將對空間內(nèi)的一切信息進行感知，判斷和處理，包括交通設(shè)施，交通標志，路況變化，天氣變化，其他行人及車輛等。車輛在行駛過程中的一切信息也都是有駕駛員來反映和控制的。人-車-環(huán)境三者關(guān)系見圖 2：

在該系統(tǒng)中，駕駛?cè)藢傩裕囕v的設(shè)計參數(shù)及運行狀態(tài)，車輛行駛環(huán)境三者相互變化構(gòu)成了錯綜復(fù)雜的駕駛場景，而準確識別出當前所在的交通場景，并對相應(yīng)的場景做出合適的駕駛決策，這將是阻礙智能車發(fā)展最大的技術(shù)難題。

駕駛場景分類模型從坐標系的角度出發(fā)，以人、車、環(huán)境三個動態(tài)變化的因素構(gòu)建坐標軸。其中駕駛?cè)思败囕v的本身屬性，如駕駛?cè)诵詣e、年齡、駕齡、學歷、車輛的型號等在整個駕駛過程中不發(fā)生變化的量為常屬性，用作對坐標系進行歸類，不參與坐標軸的構(gòu)建。將在駕駛過程中不斷變化的參數(shù)，如駕駛?cè)嗽隈{駛過程中的疲勞狀態(tài)、視覺特征、動機、情緒、車輛的運行狀態(tài)如左轉(zhuǎn)、直行、剎車、交通環(huán)境中的擁堵狀況、信號燈、交通標志等，構(gòu)建成坐標軸中互相獨立的元素。在整個駕駛過程庫中分別選取坐標軸上的每一個組合隨機配合，再加上常屬性的歸類條件，即可以枚舉遍布所有可能遇到的駕駛場景。

4 駕駛場景研究應(yīng)用及展望

4.1 駕駛員行為研究

駕駛行為分析就是要對采集到的各類駕駛行為信息進行分析和處理，主要包括三方面的內(nèi)容[2]：（1）駕駛行為表征體系研究。直接通過駕駛場景采集到的數(shù)據(jù)建立指標與駕駛行為特征之間的聯(lián)系；（2）駕駛行為深層體系研究。通過對大樣本人群的駕駛行為數(shù)據(jù)的分析，得出具有普適性的駕駛行為特征體系；（3）心理學層面的駕駛行為研究。對駕駛行為產(chǎn)生的原因進行神層次的探討，從人類心理學的角度解釋該行為產(chǎn)生原因。

4.2 駕駛場景庫搭建

在駕駛場景數(shù)據(jù)庫中，通過記錄不同場景下的交通道路條件信息及車輛的運行狀態(tài)信息，提取不同駕駛場景下的特征點，便于智能車輛研發(fā)中對相應(yīng)場景進行識別。同時未來也可將構(gòu)建好的智能車控制模型放在駕駛場景數(shù)據(jù)庫中虛擬運行，對控制模型的準確性進行驗證。

4.3 自動駕駛研發(fā)支持

汽車智能化已經(jīng)是當今汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新的重要發(fā)展趨勢。自動駕駛車輛從根本上改變了傳統(tǒng)的“人-車-環(huán)境”閉環(huán)控制模式，將不可控的駕駛員從該閉環(huán)中請了出去，從而大大提高了交通系統(tǒng)的效率和安全性[3]。自動駕駛汽車就是通過先進的車載傳感器，控制器等裝置感知周圍環(huán)境，再通過車輛的控制系統(tǒng)自主完成對車輛的操控，使車輛按照人的意愿來達到目的地的。智能車輛可以整體分為以下三個結(jié)構(gòu)：感知系統(tǒng)，規(guī)劃系統(tǒng)，決策和控制系統(tǒng)。駕駛場景實驗一方面可以優(yōu)化感知層的構(gòu)建，收集自動駕駛情況下所能采集到的環(huán)境信息并對其進行語義解析，為決策層做出車輛的控制判斷提供有效的依據(jù)。另一方面通過對各個駕駛場景下駕駛?cè)藢囕v操控的記錄，建立起不同環(huán)境條件下車輛的行車邏輯，幫助智能車輛建立起一個更全面完善的決策層面。加速智能汽車進入人們生活的步伐。

4.4 展望

人—車—環(huán)境作為一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，通過對駕駛?cè)思暗缆方煌ㄐ畔⒀芯康闹匾暢潭鹊募由睿珩{駛行為識別與分析，道路譜信息收集等，駕駛場景研究及數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可以幫助人們從另一個角度來助力車輛的正向研發(fā)進程并加速我國智能車輛的發(fā)展。

參考文獻：

[1] 雋志才，曹鵬，吳文靜.基于認知心理學的駕駛員交通標志視認性理論分析[J].中國安全科學學報，2005，15（8）：8-12.

[2] 李平凡.駕駛行為表征及分析方法研究[D].吉林大學博士論文，2010.

[3] 喬維高.無人駕駛汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及方向[J].上海汽車，2007，07：40-43.

[4] 初秀民，嚴新平，毛喆，汽車駕駛操作信息數(shù)據(jù)庫與采集系統(tǒng)設(shè)計[J].中國安全科學學報，2005，15（1）：29-33.

[5] 余志生.汽車理論.北京：機械工業(yè)出版社，2009.