郝堅(jiān)

摘 要：據(jù)專家預(yù)測(cè)自動(dòng)駕駛汽車(chē)在預(yù)測(cè)在2030年出現(xiàn)拐點(diǎn)，2040年主導(dǎo)市場(chǎng)，到2050年自動(dòng)駕駛技術(shù)將占領(lǐng)百分之九十以上的市場(chǎng)，市場(chǎng)份額龐大，汽車(chē)智能化，共享化趨勢(shì)已成為行業(yè)共識(shí)。如何在行業(yè)內(nèi)脫穎而出，需要學(xué)校和汽車(chē)研究企業(yè)有超前的前瞻性，眼光，市場(chǎng)定位準(zhǔn)確，目標(biāo)主體明確。

關(guān)鍵詞：新能源 自動(dòng)駕駛

Analysis on the Research of Reserved L4 Automatic Driving Function for New Energy Electric Vehicle Competition

Hao Jian

Abstract：According to expert predictions， autonomous vehicles will have an inflection point in 2030， lead the market in 2040， and occupy more than 90% of the market by 2050. The market share is huge， and the trend of intelligent vehicles and sharing has already become the industry consensus. How to stand out in the industry requires schools and automotive research companies to have a forward-looking vision， accurate market positioning， and clear target subjects.

Key words：new energy， autonomous driving

1 自動(dòng)駕駛等級(jí)介紹

在振興杯贛鄱工匠大賽中，新能源汽車(chē)智能化是其中項(xiàng)目之一。中國(guó)制造2025引導(dǎo)機(jī)械制造加工更新升級(jí)，智能制造勢(shì)不可擋，突破汽車(chē)制造工業(yè)彎道超車(chē)。汽車(chē)的智能化就是實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)駕駛等功能。未來(lái)汽車(chē)將越來(lái)越智能。 汽車(chē)企業(yè)如果想在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟，必須具有超強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力。時(shí)代是不斷變化進(jìn)步的，我們的思維也需要同步成長(zhǎng)。無(wú)論何時(shí)都需要有危機(jī)意識(shí)，不要害怕改革，創(chuàng)新，只有一直有新的思路，創(chuàng)新，超前的研究與預(yù)留能力，超強(qiáng)的切換能力，才能在需要的時(shí)候隨時(shí)可以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)突變，不會(huì)打無(wú)準(zhǔn)備的仗。

自動(dòng)駕駛分為6個(gè)等級(jí)，分別是L0，L1，L2，L3，L4，L5，L6，等級(jí)從低到高，越智能等級(jí)越高，難度系數(shù)越大，對(duì)地圖的準(zhǔn)確性，傳感器的靈敏度，信號(hào)的接收速度等都要有超級(jí)精準(zhǔn)的判斷。

1.1 L0級(jí)自動(dòng)駕駛

初級(jí)的人工智能為L(zhǎng)0級(jí)，也叫人工駕駛，這個(gè)基本是與目前正在使用的駕駛汽車(chē)相符，轉(zhuǎn)向，加減速都是駕駛員，對(duì)環(huán)境的的觀察也是需要駕駛員來(lái)完成。

1.2 L1級(jí)自動(dòng)駕駛

也稱為輔助駕駛，在對(duì)轉(zhuǎn)向與加減速進(jìn)行控制時(shí)，駕駛員可以通過(guò)智能輔助系統(tǒng)的幫助一起完成操作，L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)還需要駕駛員親自觀察，這個(gè)級(jí)別的系統(tǒng)在檢測(cè)方面無(wú)法代替人工。L2這個(gè)級(jí)別的自動(dòng)駕駛在對(duì)轉(zhuǎn)向與加減速進(jìn)行部分控制時(shí)，也只能是應(yīng)對(duì)部分工況，不能應(yīng)用在所有的工況上。

1.3 L2級(jí)自動(dòng)駕駛

也稱為半自動(dòng)駕駛，這個(gè)級(jí)別的自動(dòng)駕駛功能一小部分代替了駕駛員的操作。在限定的高速場(chǎng)景可以對(duì)需要的車(chē)子進(jìn)行轉(zhuǎn)向，加速，減速時(shí)都可以用自能駕駛系統(tǒng)代替人工來(lái)進(jìn)行操作。定速巡航功能就是在高速當(dāng)你把你的車(chē)輛設(shè)置好一個(gè)速度時(shí)，當(dāng)前方的車(chē)輛低于你的車(chē)輛速度時(shí)，你的車(chē)輛會(huì)自動(dòng)減速，保持安全的跟車(chē)距離，當(dāng)前車(chē)遠(yuǎn)離超過(guò)監(jiān)測(cè)范圍之后，你的車(chē)輛會(huì)重新加速到設(shè)定好的速度。

1.4 L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛

也稱為高度自動(dòng)駕駛，在對(duì)汽車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，加速，減速時(shí)可以由系統(tǒng)來(lái)代替駕駛員，并且系統(tǒng)還帶有環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，對(duì)周邊環(huán)境的檢測(cè)也可以由系統(tǒng)替代來(lái)完成。但是在應(yīng)對(duì)激烈駕駛時(shí)還是需要駕駛員來(lái)控制汽車(chē)，這種極端的情況系統(tǒng)無(wú)法完全替代人工。這里需要說(shuō)明的是要實(shí)現(xiàn)L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛需要在限定的高速場(chǎng)景有自動(dòng)駕駛高清地圖，從目前量產(chǎn)的高清地圖來(lái)看，很多地方還未能實(shí)現(xiàn)。

1.5 L4級(jí)別的自動(dòng)駕駛

也稱為超高自動(dòng)駕駛，這個(gè)等級(jí)的自動(dòng)駕駛技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)除一些復(fù)雜的道路路況之外的完全自動(dòng)駕駛。比如在堵車(chē)的路況下，這個(gè)級(jí)別的智能駕駛可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟住前面的車(chē)，還可以實(shí)現(xiàn)封閉道路內(nèi)的自動(dòng)駕駛，系統(tǒng)可以打轉(zhuǎn)向燈自動(dòng)變換車(chē)道。當(dāng)然人們最關(guān)心的自動(dòng)泊車(chē)功能在這個(gè)級(jí)別的智能駕駛條件下是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

1.6 L5級(jí)別的自動(dòng)駕駛

也稱之為全自動(dòng)駕駛，全自動(dòng)駕駛顧名思義就是完全用智能系統(tǒng)代替駕駛員，可以理解為全自動(dòng)駕駛不需要駕駛員。這個(gè)級(jí)別的智能駕駛在轉(zhuǎn)向加減速操作時(shí)完全用系統(tǒng)進(jìn)行控制，不論應(yīng)對(duì)任何環(huán)境，任何工況都是由系統(tǒng)操作完成駕駛。無(wú)人駕駛主要有兩大領(lǐng)域，一個(gè)是高速公路，一個(gè)就是城區(qū)道路。高速公路主要是匝道，變道，超車(chē)等場(chǎng)景。

2 預(yù)留L4級(jí)別的自動(dòng)駕駛需做的研究

需要預(yù)留4級(jí)別的自動(dòng)駕駛功能， 需要研究如下功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，要研究L4功能首先第一個(gè)就是要研究線控轉(zhuǎn)向功能。線控轉(zhuǎn)向功能需要研究轉(zhuǎn)向控制，轉(zhuǎn)向反饋，公共接管，越界處理。

2.1 線控的含義

通過(guò)總線發(fā)送的控制指令，使得相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照指令要求動(dòng)作;

2.1.1 線控轉(zhuǎn)向性能要求的名詞解釋

目標(biāo)角度（θtarget）是指通過(guò)CAN總線發(fā)送的轉(zhuǎn)角指令，以正負(fù)號(hào)區(qū)分左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn);

實(shí)際反饋角度（θreal）是指方向盤(pán)（或轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置上）安裝的轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)量并通過(guò)CAN總線反饋的方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度;

最大超調(diào)角（Δθ1）是指方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)際反饋角度超過(guò)目標(biāo)角度的最大角度值;

最大角度誤差（Δθ）2是指方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際角度達(dá)到目標(biāo)角度時(shí)允許存在最大誤差;

轉(zhuǎn)動(dòng)響應(yīng)延遲時(shí)間（ΔT1）是指CAN總線上開(kāi)始發(fā)出目標(biāo)角度指令的時(shí)刻到接收到實(shí)際反饋角度開(kāi)始產(chǎn)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間差;

轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)間（ΔT2）是指實(shí)際反饋角度開(kāi)始產(chǎn)生變化的時(shí)刻與反饋角度第一次達(dá)到目標(biāo)角度時(shí)刻之間的時(shí)間差;

超調(diào)時(shí)間（ΔT3）是指反饋角度第一次達(dá)到目標(biāo)角度時(shí)刻與反饋角度第一次達(dá)到最大角度誤差要求時(shí)刻之間的時(shí)間差;

2.1.2 線控驅(qū)動(dòng)功能的響應(yīng)延遲時(shí)間是指線控指令發(fā)出時(shí)刻到觀測(cè)到車(chē)輛速度發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間差

2.1.3 為了方便傳感器的安裝，優(yōu)選無(wú)天窗配置車(chē)輛

2.1.4 車(chē)輛需為車(chē)載計(jì)算平臺(tái)提供必要的散熱條件，具體方案需根據(jù)計(jì)算平臺(tái)和車(chē)輛情況制定

2.2 線控轉(zhuǎn)向功能介紹

（1）轉(zhuǎn)向控制，轉(zhuǎn)向控制功能需求為對(duì)方向盤(pán)在全速度（0-130kph）下的轉(zhuǎn)向接口控制最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度設(shè)置范圍為0MAX，最大的超調(diào)角為：Δθ1： [0，6]：0.6;（6，66]： θtarget×15%;（66， θMAX]：10;轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)間ΔT2： Max（200，1.25*θtarget/θtarget）ms，信號(hào)的分辨率為1deg。轉(zhuǎn)向控制方向盤(pán)時(shí)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率設(shè)置范圍θtarget：0～500deg/s，信號(hào)的分辨率為1deg/s。

（2）轉(zhuǎn)向反饋，對(duì)轉(zhuǎn)向控制設(shè)定好之后轉(zhuǎn)向會(huì)對(duì)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角，方向盤(pán)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向駕駛模式，故障信息等進(jìn)行反饋，此時(shí)對(duì)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的信號(hào)分辨率設(shè)定為0.1deg，對(duì)方向盤(pán)轉(zhuǎn)速的信號(hào)分辨率設(shè)定為1deg/s

（3）人工接管，當(dāng)駕駛員施加在方向盤(pán)上的扭矩超過(guò)該門(mén)限值（比如2Nm～4Nm）且達(dá)到一定時(shí)間后，轉(zhuǎn)向控制切換到人工駕駛模式，退出線控轉(zhuǎn)向自動(dòng)駕駛模式后，轉(zhuǎn)向使能上升沿觸發(fā)再次進(jìn)入線控轉(zhuǎn)向自動(dòng)駕駛。

（4）越界處理，越界拒絕執(zhí)行，并退出自動(dòng)駕駛模式。

2.3 線控驅(qū)動(dòng)功能

自動(dòng)駕駛控制器發(fā)送加速度請(qǐng)求給VCU;VCU接收自動(dòng)駕駛控制器的加速度控制請(qǐng)求進(jìn)行車(chē)輛加速度控制，并反饋實(shí)際加速度給自動(dòng)駕駛控制器。

2.4 線控制動(dòng)功能

制動(dòng)系統(tǒng)能夠響應(yīng)自動(dòng)駕駛的制動(dòng)請(qǐng)求，EPB能夠響應(yīng)自動(dòng)駕駛或者制動(dòng)系統(tǒng)的駐車(chē)請(qǐng)求。制動(dòng)線控接口為減速度接口，最大減速度不小于8m/s2，制動(dòng)減速度精度為0.05 m/s2。制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間TTL《170ms斜率：最大減速度斜率25m/s3。制動(dòng)系統(tǒng)保壓時(shí)間不小于5min。EPB要具備行車(chē)制動(dòng)功能，行車(chē)過(guò)程中，如果制動(dòng)系統(tǒng)故障，EPB可以滿足行車(chē)制動(dòng)。制動(dòng)和駐車(chē)系統(tǒng)能判斷人工干預(yù)，滿足制動(dòng)及駐車(chē)的法規(guī)要求，制動(dòng)冗余備份。

2.5 線控檔位功能

1.SCU接收自動(dòng)駕駛控制器檔位需求，判斷條件滿足后發(fā)送需求檔位請(qǐng)求給VCU，VCU根據(jù)檔位切換邏輯進(jìn)行檔位切換（滿足所有擋位的線控請(qǐng)求），SCU增加與自動(dòng)駕駛控制器握手邏輯，以便在人工干預(yù)情況下能快速響應(yīng)駕駛員換檔需求。自動(dòng)駕駛控制器和SCU進(jìn)行握手，握手成功后發(fā)送檔位請(qǐng)求給SCU，同時(shí)接收VCU的實(shí)際檔位信號(hào)用于判斷檔位切換成功的狀態(tài)，能判斷人工干預(yù)。

2.6 線控駐車(chē)功能

線控駐車(chē)，能完成行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)的線控請(qǐng)求。性能要求滿足國(guó)家法規(guī)，能判斷人工干預(yù)。

2.7 線控?zé)艄夤δ?/p>

BCM滿足洗滌控制、喇叭控制、門(mén)鎖控制，燈光控制、防盜的線控請(qǐng)求。并反饋控制信號(hào)給自動(dòng)駕駛控制器。

2.8 計(jì)算平臺(tái)及傳感器供電功能

DCDC提供額定600W用電，峰值1000W，供電電壓12V.有電源冗余。

2.9 其他功能

遠(yuǎn)程啟動(dòng)功能：通過(guò)后臺(tái)直接啟動(dòng)車(chē)輛至ready狀態(tài)。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)接on檔電，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)上電后啟動(dòng)自動(dòng)駕駛。遠(yuǎn)程下電功能：響應(yīng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)或者遠(yuǎn)程駕駛平臺(tái)發(fā)出的下電功能，并完成鎖車(chē)。

3 實(shí)現(xiàn)L4自動(dòng)駕駛需增加的模塊

需要實(shí)現(xiàn)L4自動(dòng)駕駛，需要增加GPS接收衛(wèi)星定位信號(hào)，激光雷達(dá)用于探測(cè)障礙物位置與方位，超聲波雷達(dá)用于測(cè)距，毫米波雷達(dá)，主要用于測(cè)速，攝像頭（三個(gè)，main，narrow，wide）用于探測(cè)車(chē)道線，障礙物等，PP7，用于接收信號(hào)以及測(cè)量各向加速度，MDC是控制器。

4 結(jié)語(yǔ)

智能駕駛是未來(lái)的趨勢(shì)，把娛樂(lè)和信息引入汽車(chē)生活是人之向往。研究智能駕駛將促進(jìn)汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也面臨著很多安全問(wèn)題。所以需要一批又一批的學(xué)校和汽車(chē)相關(guān)企業(yè)去研究，投入，設(shè)計(jì)更先進(jìn)，更精準(zhǔn)的人工智能技術(shù)，用科技去突破一個(gè)又一個(gè)難關(guān)。

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