甘堅(jiān)南，歐陽(yáng)銳濤，趙 輝，鄭望曉

（廣州汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司 汽車(chē)工程研究院，廣東 廣州 511434）

隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)已經(jīng)變得越來(lái)越電子化和智能化，智能輔助駕駛，即自動(dòng)駕駛是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)[1]?，F(xiàn)自動(dòng)駕駛L2級(jí)別所包括的自適應(yīng)巡航控制（Adaptive Cruise Control, ACC）、交通擁堵輔助（Traffic Jam Assist,TJA）/集成式巡航輔助（Integrated Cruise Assist,ICA）、前方碰撞預(yù)警（Forward Collision Warning,FCW）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（Automatic Emergency Braking, AEB）、車(chē)道偏離報(bào)警（Lane Departure Warning, LDW）、保持車(chē)道協(xié)助（Lane Keeping Assist, LKA）、盲區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警（Blind Spot Detection,BSD）、自動(dòng)泊車(chē)輔助（Auto Parking Assist, APA）等系統(tǒng)已廣泛裝配量產(chǎn)車(chē)型，L2處于自動(dòng)駕駛初級(jí)階段，被稱(chēng)為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistance System, ADAS）技術(shù)，更高等級(jí)的自動(dòng)駕駛技術(shù)也進(jìn)入了驗(yàn)證階段，如表1所示。目前特斯拉的Autopilot智能駕駛系統(tǒng)已經(jīng)初步具備自動(dòng)駕駛能力，而且后續(xù)已有無(wú)人駕駛解決方案，國(guó)內(nèi)大多數(shù)主機(jī)廠(chǎng)如廣汽、比亞迪、吉利、長(zhǎng)城等主銷(xiāo)車(chē)型的自動(dòng)駕駛也處在是 L2和L3階段。

表1 自動(dòng)駕駛分級(jí)

TJA屬于智能駕駛輔助系統(tǒng)中的一種，在交通阻塞的情況下為駕駛員提供縱向及橫向輔助，如果車(chē)道線(xiàn)在速度區(qū)間（一般為0～60 km/h）存在，車(chē)輛會(huì)被維持在車(chē)道內(nèi)行駛，否則車(chē)輛會(huì)跟隨前方車(chē)輛的側(cè)向移動(dòng)行駛，即在速度區(qū)間（一般為60 km/h以上），車(chē)輛會(huì)被維持在車(chē)道中心附近行駛[2]。

該系統(tǒng)的基本原理是在車(chē)道線(xiàn)清晰的情況下，其基于攝像頭識(shí)別行駛車(chē)道的標(biāo)識(shí)線(xiàn)，并檢測(cè)本車(chē)在車(chē)道內(nèi)的位置，然后向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)向，將本車(chē)保持在車(chē)道內(nèi)行駛來(lái)達(dá)到橫向控制的目的；基于車(chē)載前置毫米波雷達(dá)探測(cè)前方縱向移動(dòng)目標(biāo)，發(fā)出縱向加速度來(lái)達(dá)到縱向控制的目的。在車(chē)道線(xiàn)不清晰的情況下，其基于車(chē)載前置毫米波雷達(dá)探測(cè)前方目標(biāo)的縱向和橫向移動(dòng)，相對(duì)應(yīng)發(fā)出縱向和橫向的加速度請(qǐng)求，來(lái)達(dá)到縱向及橫向的控制[3]，如圖1、圖2所示。

圖1 車(chē)道線(xiàn)清晰可見(jiàn)時(shí)TJA工作示意圖

圖2 車(chē)道線(xiàn)不清晰或遮擋時(shí)TJA工作示意圖

文章主要解決搭載交通擁堵輔助系統(tǒng)車(chē)輛，在匹配驗(yàn)證該系統(tǒng)階段時(shí)存在跟隨前車(chē)過(guò)十字路口工況下，自車(chē)已進(jìn)入車(chē)道后識(shí)別延遲造成轉(zhuǎn)向出現(xiàn)蛇形修正或者急打方向的情況，從要因分析、策略?xún)?yōu)化、實(shí)車(chē)驗(yàn)證這三個(gè)方面出發(fā)，嘗試杜絕匹配過(guò)程中此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

1 問(wèn)題回顧

1.1 問(wèn)題背景

在對(duì)某車(chē)型進(jìn)行交通擁堵輔助系統(tǒng)匹配驗(yàn)收時(shí)，車(chē)輛開(kāi)啟TJA功能，且以跟車(chē)模式經(jīng)過(guò)十字路口工況，即使自車(chē)已經(jīng)進(jìn)入車(chē)道，路面有車(chē)道線(xiàn)標(biāo)記，但是仍需要時(shí)間從跟車(chē)模式切換到跟線(xiàn)模式[4]。此種情形下如果跟隨前車(chē)進(jìn)入車(chē)道后，前車(chē)方向稍微有偏離車(chē)道中心線(xiàn)，自車(chē)跟隨前車(chē)進(jìn)入車(chē)道重新識(shí)別到車(chē)道線(xiàn)后，會(huì)造成轉(zhuǎn)向蛇形修正或者急打的情況。

1.2 問(wèn)題分析

為驗(yàn)證自車(chē)由跟車(chē)切換跟線(xiàn)的工況下，方向出現(xiàn)蛇形修正或者急打情況，在同一十字路口，前車(chē)同一縱向速度，不同的橫向偏移速率進(jìn)行引導(dǎo)后車(chē)跟隨進(jìn)入車(chē)道，前車(chē)與車(chē)道中心線(xiàn)偏移越大，后車(chē)跟隨進(jìn)入車(chē)道與車(chē)道線(xiàn)偏離越大，方向會(huì)出現(xiàn)蛇形修正或者急打，造成系統(tǒng)不可靠性。

通過(guò)上述問(wèn)題的多次復(fù)現(xiàn)，以及后期數(shù)據(jù)分析確認(rèn)，即使自車(chē)已經(jīng)進(jìn)入車(chē)道，路面有車(chē)道線(xiàn)標(biāo)記，但是仍需要時(shí)間從跟車(chē)模式切換到跟線(xiàn)模式，跟線(xiàn)問(wèn)題在于video line信號(hào)源被抑制，車(chē)輛遲遲進(jìn)入不了跟線(xiàn)模式，只能繼續(xù)保持跟車(chē)狀態(tài)，故引起以下問(wèn)題：

1）車(chē)輛開(kāi)啟TJA功能以跟車(chē)模式經(jīng)過(guò)十字路口工況，進(jìn)入車(chē)道與車(chē)道中心線(xiàn)存在偏差，轉(zhuǎn)向會(huì)出現(xiàn)蛇形修正或者急打；2）自車(chē)進(jìn)入車(chē)道后，與車(chē)道中心線(xiàn)偏離越大，轉(zhuǎn)向出現(xiàn)蛇形修正或者急打幅度越大。

文章主要針對(duì)車(chē)輛開(kāi)啟TJA功能，以跟車(chē)模式經(jīng)過(guò)十字路口工況，進(jìn)入車(chē)道與車(chē)道中心線(xiàn)存在偏差，方向出現(xiàn)蛇形修正或者急打這一問(wèn)題進(jìn)行原因分析探索，通過(guò)初步分析確定，車(chē)輛開(kāi)啟TJA功能以跟車(chē)模式經(jīng)過(guò)十字路口工況，即使自車(chē)已經(jīng)進(jìn)入車(chē)道，路面有車(chē)道線(xiàn)標(biāo)記，但是仍需要時(shí)間從跟車(chē)模式切換到跟線(xiàn)模式。車(chē)道線(xiàn)識(shí)別過(guò)晚會(huì)造成轉(zhuǎn)向蛇形修正或者急打，故制定出通過(guò)解除相關(guān)的抑制條件，縮減識(shí)別切換到車(chē)道線(xiàn)的時(shí)間，改善轉(zhuǎn)向蛇形或者急打的情況，為最終系統(tǒng)通過(guò)驗(yàn)收提供解決方案和依據(jù)。同時(shí)，也可以根據(jù)分析結(jié)果，為后續(xù)車(chē)型的交通擁堵輔助系統(tǒng)優(yōu)化提供一定的參考意義。

2 驗(yàn)證分析

2.1 驗(yàn)證方案

通過(guò)前期數(shù)據(jù)分析，跟線(xiàn)問(wèn)題在于video line信號(hào)源被抑制，車(chē)輛遲遲進(jìn)入不了跟線(xiàn)模式，只能繼續(xù)保持跟車(chē)狀態(tài)，從數(shù)據(jù)來(lái)看，video line信號(hào)報(bào)抑制有以下四個(gè)：1）single line control單側(cè)車(chē)道線(xiàn)抑制條件控制；2）data max方向盤(pán)轉(zhuǎn)角速率最大閾值抑制條件；3）no ego line detected無(wú)目標(biāo)車(chē)道線(xiàn)檢測(cè)抑制條件；4）Unreliable lane boundaries不可靠車(chē)道線(xiàn)抑制條件。

2.2 驗(yàn)證方法

對(duì)不同的抑制條件進(jìn)行優(yōu)化，驗(yàn)證在同一個(gè)場(chǎng)景工況下，采取對(duì)單個(gè)抑制條件延后抑制發(fā)生時(shí)間以及提前抑制條件解除時(shí)間的方法，從而改善車(chē)輛蛇形修正或者方向急打的情況，其中，目標(biāo)車(chē)輛雷達(dá)和攝像頭的基本信息如表2所示。

3 方案驗(yàn)證結(jié)果與討論

3.1 單側(cè)車(chē)道線(xiàn)抑制條件控制

1）改善方案一：?jiǎn)诬?chē)車(chē)道線(xiàn)識(shí)別抑制條件single line control，為防止將人行道以及車(chē)道路修補(bǔ)地方識(shí)別為車(chē)道線(xiàn)，現(xiàn)設(shè)置延后抑制條件single line control發(fā)生；2）改善效果：功能進(jìn)入慢的問(wèn)題有改善，具體區(qū)別如表3所示；3）潛在風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)相鄰車(chē)道有左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，在車(chē)輛進(jìn)入十字路口的短暫情況下，攝像頭會(huì)把待轉(zhuǎn)區(qū)域的一側(cè)車(chē)道線(xiàn)和一條人行道誤認(rèn)為是本車(chē)道線(xiàn)，因?yàn)橐种萍せ顪?，?huì)引起車(chē)輛向左偏移，有潛在風(fēng)險(xiǎn)。

表3 調(diào)整single line control抑制延后觸發(fā)區(qū)別

3.2 延后data max抑制發(fā)生時(shí)間以及提前抑制解除時(shí)間

1）改善方案二：data max抑制是為了防止車(chē)頭轉(zhuǎn)角過(guò)大而設(shè)置相應(yīng)閾值，與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角速率有關(guān)系的抑制條件，具體如圖3所示。現(xiàn)設(shè)置延后 data max抑制發(fā)生時(shí)間以及提前抑制解除時(shí)間，解除時(shí)間由4 s調(diào)整為2 s；2）改善效果：僅改善因車(chē)輛掉頭產(chǎn)生抑制導(dǎo)致功能進(jìn)入慢問(wèn)題，正常跟車(chē)過(guò)十字路口總體情況未改善，功能重新激活時(shí)間仍為 3 s；3）潛在風(fēng)險(xiǎn)：條件滿(mǎn)足后需等待4 s以解除抑制，基于大數(shù)據(jù)采集信息后定下來(lái)的邏輯策略，且解除抑制時(shí)間過(guò)早，容易出現(xiàn)行車(chē)轉(zhuǎn)向混亂，且改善效果不明顯。

圖3 方向盤(pán)轉(zhuǎn)角速率曲線(xiàn)示意圖

3.3 延后no ego line detected抑制發(fā)生時(shí)間

1）改善方案三：no ego line detected抑制是攝像頭沒(méi)有檢測(cè)到自車(chē)道線(xiàn)后0.5 s激活抑制，現(xiàn)設(shè)置延后該抑制發(fā)生的時(shí)間，調(diào)整至4 s后觸發(fā)該抑制；2）改善效果：可以解決因?yàn)榈缆奉嶔せ蛘咻^短距離內(nèi)車(chē)道間隔引起車(chē)道丟失抑制的情況，對(duì)十字路口工況模式切換優(yōu)化不大，功能重新激活時(shí)間仍為3 s；3）潛在風(fēng)險(xiǎn)：與方案一引起的問(wèn)題類(lèi)似，有潛在風(fēng)險(xiǎn)，為弱化風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)將抑制開(kāi)始時(shí)間調(diào)整為4 s，情況穩(wěn)定功能進(jìn)入慢的總體問(wèn)題解決效果有限。

3.4 延后Unreliable lane boundaries抑制發(fā)生時(shí)間及提前解除該抑制

1）改善方案四：Unreliable lane boundaries抑制是攝像頭沒(méi)有檢測(cè)到或認(rèn)為自車(chē)道線(xiàn)不可靠，系統(tǒng)判定開(kāi)始抑制，現(xiàn)設(shè)置延后 Unreliable lane boundaries抑制的開(kāi)始時(shí)間，盡快解除Unreliable lane boundaries抑制，降低該抑制判斷閾值；2）改善效果：數(shù)據(jù)顯示，報(bào)出Unreliable lane boundaries抑制的次數(shù)明顯降低，對(duì)非過(guò)十字路口正常行駛中模糊車(chē)道線(xiàn)識(shí)別有改善，但是TJA跟線(xiàn)模式進(jìn)入慢改善不大，前車(chē)偏離車(chē)道中心線(xiàn)較大時(shí)，仍會(huì)因?yàn)槟Ｊ角袚Q不及時(shí)而出現(xiàn)急打方向的情況；3）暫無(wú)潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 提高車(chē)道線(xiàn)的置信度，降低對(duì)車(chē)道線(xiàn)識(shí)別的閾值

1）改善方案五：線(xiàn)的置信度是一個(gè)可能性，是攝像頭對(duì)識(shí)別到的灰度、連續(xù)性等參考因素，集合所有采集到的信息來(lái)進(jìn)行融合，然后判定是否是一條車(chē)道線(xiàn)，可能性介于0～1，其中0是百分百判定不是車(chē)道線(xiàn)，1是判定百分百是車(chē)道線(xiàn)?，F(xiàn)設(shè)置提高車(chē)道線(xiàn)的置信度至0.1～0.2，降低車(chē)道線(xiàn)識(shí)別閾值；2）改善效果：從跟車(chē)模式可更快切換到跟線(xiàn)模式，明顯改善車(chē)輛蛇形修正后者方向急打情況，如表4所示；3）暫無(wú)潛在風(fēng)險(xiǎn)。

表4 調(diào)整置信度后區(qū)別

4 分析與改善

4.1 結(jié)論分析

通過(guò)前期的數(shù)據(jù)分析，以及后續(xù)的優(yōu)化措施表明，可得出如下結(jié)論：

1）車(chē)輛開(kāi)啟TJA功能以跟車(chē)模式經(jīng)過(guò)十字路口工況，進(jìn)入車(chē)道后若相對(duì)車(chē)道中心線(xiàn)有偏離，則出現(xiàn)整車(chē)蛇形修正或急打方向，其因跟車(chē)與跟線(xiàn)的模式切換沒(méi)有及時(shí)切換平緩過(guò)度造成；2）跟車(chē)與跟線(xiàn)模式切換沒(méi)有平緩過(guò)渡，是由于 video line等信號(hào)源被抑制，車(chē)輛遲遲不能切換至跟線(xiàn)模式，只能繼續(xù)保持跟車(chē)模式的狀態(tài)；3）通過(guò)延后no ego line detected抑制發(fā)生時(shí)間和延后Unreliable lane boundaries抑制時(shí)間抑制發(fā)生時(shí)間以及提前抑制解除時(shí)間有改善，但效果不明顯。通過(guò)調(diào)整車(chē)道線(xiàn)的置信度至0.1～0.2，降低車(chē)道線(xiàn)識(shí)別的閾值，使得系統(tǒng)可以更快地識(shí)別到車(chē)道線(xiàn)，從跟車(chē)模式可以更快切換到跟線(xiàn)模式，明顯改善車(chē)輛蛇形修正或者方向盤(pán)急打的情況。

4.2 改善方案

識(shí)別能力策略實(shí)現(xiàn)方法如下：1）現(xiàn)設(shè)置提高車(chē)道線(xiàn)的置信度至：0.1～0.2，降低車(chē)道線(xiàn)識(shí)別的閾值；2）延后no ego line detected抑制發(fā)生時(shí)間，延后Unreliable lane boundaries抑制開(kāi)始時(shí)間，盡快解除Unreliable lane boundaries抑制，降低該抑制判斷閾值。

針對(duì)以上改進(jìn)策略，以提高置信度為主其他抑制條件為輔的策略進(jìn)行再次實(shí)車(chē)驗(yàn)證，車(chē)輛跟車(chē)過(guò)十字路口，進(jìn)入車(chē)道后可快速?gòu)母?chē)模式切換至跟線(xiàn)模式，有效杜絕車(chē)輛蛇形修正或者方向急打的情況，整車(chē)橫向控制表現(xiàn)平順，整體可接受。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)一系列的分析驗(yàn)證，在現(xiàn)有算法策略框架下，可通過(guò)置信度以及相關(guān)抑制條件提高跟車(chē)過(guò)十字路口工況的能力，改善車(chē)輛進(jìn)車(chē)道后易出現(xiàn)蛇形修正或者方向急打的情況，為后續(xù)匹配該系統(tǒng)的車(chē)型提供一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為后續(xù)無(wú)人駕駛解決方案提供一定的基礎(chǔ)，有利于產(chǎn)品品牌力的提升。