胡艷峰，唐 鍵，黃 河

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

汽車已成為現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的一部分，從2015年開始，以谷歌為代表的無人駕駛的出現(xiàn)，開啟了智能汽車、無人駕駛的新篇章。各國政府對先進(jìn)科技研發(fā)的資金投入力度逐漸增大，其中智能駕駛技術(shù)占有重要地位。由此可以看出，在不遠(yuǎn)的將來，智能汽車將成為人們生活必不可少的一部分。根據(jù)智能駕駛技術(shù)的自動(dòng)化程度，參照汽車控制權(quán)及安全責(zé)任分配的不同級別，可將汽車分為4個(gè)級別，從低到高依次是初級駕駛輔助汽車、高級駕駛輔助汽車、自動(dòng)駕駛汽車、無人駕駛汽車。

1 高級駕駛輔助系統(tǒng)簡介

高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistant System，簡稱ADAS），是利用安裝于車上的各種各樣的傳感器，在汽車行駛的過程中對車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)做出相應(yīng)的靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，結(jié)合導(dǎo)航數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算分析處理，從而能夠使駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

ADAS能夠在復(fù)雜的車輛操控過程中為駕駛員提供駕駛輔助，并在未來最終實(shí)現(xiàn)無人駕駛。ADAS提供的功能包括：自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)監(jiān)測、車道偏離警告等，并具備自動(dòng)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)干預(yù)功能。早期的ADAS 技術(shù)主要以被動(dòng)式報(bào)警為主，即當(dāng)檢測到存在潛在危險(xiǎn)時(shí)，ADAS將發(fā)出警報(bào)以警示駕駛員。對于目前的ADAS 技術(shù)來說，主動(dòng)式干預(yù)已經(jīng)趨于成熟。

2 某重型牽引車產(chǎn)品簡介

該重型牽引車為純電動(dòng)牽引車，車輛配備有驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和鋰電池系統(tǒng)。該車輛用于特殊場內(nèi)使用，需24 h連續(xù)運(yùn)行。車輛有2套控制系統(tǒng)：一是以駕駛員為主導(dǎo)的主動(dòng)駕駛模式，控制中心是整車控制器；二是ADAS輔助駕駛員駕駛，控制中心是ADAS控制器，我們稱之為輔助駕駛模式。當(dāng)車輛進(jìn)出充電站時(shí)，車輛采用主動(dòng)駕駛模式；當(dāng)車輛在預(yù)定場地內(nèi)穩(wěn)定巡航運(yùn)行時(shí)，采取輔助駕駛模式，以減輕駕駛員的駕駛強(qiáng)度。

3 車輛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

車輛網(wǎng)絡(luò)有整車控制器和ADAS控制器2個(gè)中心，由3條CAN總線組成，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽馊鐖D1所示。BCAN為車身CAN總線，PTCAN為動(dòng)力CAN總線，ADASCAN為傳感單元CAN總線。整車控制器作為BCAN和PTCAN的網(wǎng)關(guān)，ADAS控制器作為PTCAN和ADASCAN的網(wǎng)關(guān)。PTCAN控制權(quán)由整車控制器與ADAS控制器的控制命令優(yōu)先級決定。

圖1 整車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D

4 車輛控制架構(gòu)

整車控制器和ADAS控制器是車輛的控制中心。當(dāng)車輛處于主動(dòng)駕駛模式時(shí)，整車控制器的控制命令優(yōu)先級大于ADAS控制器，負(fù)責(zé)主動(dòng)駕駛模式時(shí)車輛的運(yùn)行控制以及車輛整個(gè)運(yùn)行過程中的故障處理；當(dāng)車輛處于輔助駕駛模式時(shí)，ADAS控制器進(jìn)行車輛的運(yùn)行控制干預(yù)，此時(shí)ADAS控制器的控制命令優(yōu)先級大于整車控制器，負(fù)責(zé)輔助駕駛模式時(shí)車輛的運(yùn)行控制以及車輛整個(gè)運(yùn)行過程中的故障監(jiān)測。輔助駕駛模式中，當(dāng)ADAS控制器識別出車輛處于突發(fā)危機(jī)情況時(shí)，將主動(dòng)規(guī)避危險(xiǎn)，同時(shí)會(huì)提醒駕駛員干預(yù)控制車輛。駕駛員干預(yù)控制即車輛進(jìn)入主動(dòng)駕駛模式。

4.1 整車控制器功能

整車控制器是車輛的控制中心，協(xié)調(diào)控制車輛的運(yùn)行。通過判別駕駛員的駕駛意圖，采集相應(yīng)的模擬量和數(shù)字量，如加速踏板開度信息、制動(dòng)踏板開度信息等，并結(jié)合CAN總線上各節(jié)點(diǎn)上報(bào)的狀態(tài)信息，進(jìn)行綜合運(yùn)算分析處理，控制車輛運(yùn)行。整車控制器的另一個(gè)主要功能是負(fù)責(zé)車輛駕駛模式的判定。當(dāng)駕駛員撥動(dòng)駕駛室的駕駛模式開關(guān)至輔助駕駛模式時(shí)，整車控制器采集到該信號后不是立即通知ADAS控制器車輛將要進(jìn)入輔助駕駛模式，而是先做判斷，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)是否有故障，車速是否達(dá)到進(jìn)入輔助駕駛模式的要求等，然后才決定是否通知ADAS控制器和將PTCAN控制權(quán)轉(zhuǎn)移到ADAS控制器。當(dāng)有影響車輛運(yùn)行的因素存在，車輛不應(yīng)進(jìn)入輔助駕駛模式時(shí)，整車控制器將忽略輔助駕駛模式信號，使車輛仍然保持在主動(dòng)駕駛模式下，并通過給儀表發(fā)送相應(yīng)的警示信號，以提醒駕駛員這一信息。此外，當(dāng)車輛出現(xiàn)嚴(yán)重故障，或輔助駕駛模式下ADAS控制器識別出車輛處于突發(fā)危機(jī)情況時(shí)，整車控制器也會(huì)發(fā)送相應(yīng)的警示信號給儀表，以提醒駕駛員主動(dòng)干預(yù)車輛運(yùn)行。整車控制器功能示意如圖2所示。

圖2 整車控制器功能示意圖

4.2 ADAS控制器功能

當(dāng)車輛進(jìn)入輔助駕駛模式時(shí)，ADAS控制器對車輛運(yùn)行進(jìn)行干預(yù)控制，ADAS控制器發(fā)出的PTCAN控制命令優(yōu)先級大于整車控制器發(fā)出的控制命令。輔助駕駛模式中ADAS控制器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測ADASCAN以及PTCAN網(wǎng)段上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，當(dāng)出現(xiàn)影響輔助駕駛運(yùn)行的故障時(shí)，ADAS控制器會(huì)上報(bào)故障信息給整車控制器，提醒駕駛員主動(dòng)干預(yù)，使車輛退出輔助駕駛模式進(jìn)入主動(dòng)駕駛模式，整車控制器接管車輛運(yùn)行控制并進(jìn)行相應(yīng)的故障處理。ADAS控制器功能示意見圖3。

圖3 ADAS控制器功能示意圖

4.3 輔助駕駛系統(tǒng)組成及功能

本文中純電動(dòng)牽引車匹配的高級駕駛輔助系統(tǒng)主要由ADAS控制器、車載管理單元、云臺(tái)攝像機(jī)、駕駛員攝像頭、Mobileye攝像頭、毫米波雷達(dá)、慣性導(dǎo)航模塊（GPS&慣導(dǎo)）、輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)可分為感知、決策、控制3部分，如圖4所示。其中感知部分主要包括車載雷達(dá)、車載攝像頭等傳感器設(shè)備，主要功能是對汽車內(nèi)部及周圍環(huán)境信息進(jìn)行收集和整理；決策部分主要包括處理器、存儲(chǔ)器等控制器，即ADAS控制器，主要功能是對感知部分傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行計(jì)算分析決策并下傳應(yīng)對指令；控制部分主要包括電機(jī)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等執(zhí)行設(shè)備，主要功能是執(zhí)行ADAS控制器下達(dá)的控制指令，為汽車提供動(dòng)力、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)。各組成部分功能如表1所示。

圖4 ADAS系統(tǒng)組成及分類

表1 ADAS系統(tǒng)組成部分功能表

ADAS控制車輛運(yùn)行過程：車輛在車速為30～80 km/h區(qū)間，可進(jìn)入輔助駕駛模式。當(dāng)ADAS系統(tǒng)進(jìn)入輔助駕駛模式，駕駛員通過巡航開關(guān)設(shè)定巡航車速，ADAS控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)速并保持車輛在預(yù)設(shè)定的巡航車速下行駛；ADAS系統(tǒng)通過攝像機(jī)、雷達(dá)、導(dǎo)航等傳感器，實(shí)時(shí)采集識別出道路、環(huán)境、位置等信息，綜合判斷決策后控制輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向，使車輛按規(guī)定的路徑行使。如識別出緊急情況，ADAS控制器控制輔助制動(dòng)系統(tǒng)和輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使車輛減速，主動(dòng)合理改變行使方向以規(guī)避危險(xiǎn)，保證人員及車輛安全。

5 結(jié)束語

目前，ADAS系統(tǒng)是作為功能汽車和智能汽車更迭時(shí)期的一種替代解決方案而存在，并占據(jù)主流市場。相信在不遠(yuǎn)的將來，自動(dòng)駕駛汽車乃至無人駕駛汽車將全面普及，并成為人們生活中不可或缺的一部分。