摘 要：本研究針對(duì)不良天氣下車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)測(cè)試及評(píng)價(jià)方法的缺失，通過(guò)分析現(xiàn)有法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中的車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景和不良天氣下AEB系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了四個(gè)用于在不良天氣下測(cè)試車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)性能的場(chǎng)景，并給出了評(píng)價(jià)方法，形成了一套完整的不良天氣工況下車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)測(cè)試及評(píng)價(jià)方法。測(cè)試結(jié)果表明本研究提出的測(cè)試場(chǎng)景和評(píng)價(jià)方法能夠有效地檢驗(yàn)不良天氣下車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能。

關(guān)鍵詞：不良天氣 AEB 測(cè)試場(chǎng)景

近年來(lái)，隨著汽車(chē)保有量的逐年提升，汽車(chē)在主動(dòng)安全方面的性能優(yōu)劣已經(jīng)成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)之一。汽車(chē)主動(dòng)安全功能通過(guò)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistant System，ADAS）實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)緊急制動(dòng)（Automatic Emergency Braking，AEB）系統(tǒng)作為ADAS范疇中的一種主動(dòng)安全技術(shù)也受到了廣泛重視。AEB系統(tǒng)通過(guò)雷達(dá)和攝像頭等傳感器設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛行駛方向的環(huán)境，在可能發(fā)生碰撞危險(xiǎn)時(shí)，向駕駛員提供報(bào)警并自行啟動(dòng)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)使車(chē)輛減速，以避免碰撞或減輕碰撞效果[1]。在國(guó)內(nèi)外，AEB系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)已較為完善，如GB/T 39901-2021 《乘用車(chē)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）性能要求和試驗(yàn)方法》以及UN ECE R152《關(guān)于 M1和 N1型機(jī)動(dòng)車(chē)高級(jí)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEBS）型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》等，相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也為AEB系統(tǒng)的評(píng)價(jià)構(gòu)建了完善的體系，如E-NCAP（歐盟新車(chē)安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)）和C-NCAP（中國(guó)新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程）等。這些標(biāo)準(zhǔn)主要側(cè)重于對(duì)良好天氣工況下的車(chē)輛AEB系統(tǒng)的功能提出要求和試驗(yàn)方法，對(duì)于不良天氣工況下的車(chē)輛AEB系統(tǒng)的功能要求和試驗(yàn)方法缺乏理論指導(dǎo)。針對(duì)現(xiàn)有AEB系統(tǒng)測(cè)試評(píng)價(jià)方法中雨霧等復(fù)雜天氣場(chǎng)景考慮不足的問(wèn)題，張新鋒等[2]根據(jù)事故數(shù)據(jù)在現(xiàn)有C-NCAP測(cè)試場(chǎng)景的基礎(chǔ)上添加降雨或降雪構(gòu)建了10個(gè)雨霧天氣下的AEB系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景。然而，這些場(chǎng)景的設(shè)計(jì)也只考慮了對(duì)車(chē)輛前向AEB系統(tǒng)功能的測(cè)試，并未涉及后向AEB系統(tǒng)功能。據(jù)中國(guó)交通事故深度調(diào)查（CIDAS）數(shù)據(jù)庫(kù)顯示：（1）按照事故碰撞部位統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)駕駛汽車(chē)碰撞部位中尾部占比最大，高達(dá)29.9%；（2）在事故的易發(fā)和常發(fā)交通場(chǎng)景中，停車(chē)、倒車(chē)等場(chǎng)景占比20.2%，處于典型沖突場(chǎng)景的第一序列[3]。從這些數(shù)據(jù)中可以看出，汽車(chē)后向AEB系統(tǒng)功能也應(yīng)受到廣泛關(guān)注。

本文定義不良天氣條件包括雪、霧、雨三種類(lèi)型，通過(guò)分析現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于車(chē)輛后方主動(dòng)安全技術(shù)的試驗(yàn)規(guī)程，結(jié)合現(xiàn)有交通場(chǎng)景中高發(fā)的事故場(chǎng)景對(duì)不良天氣下車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)的測(cè)試進(jìn)行了研究。

1 不良天氣下的AEB系統(tǒng)功能的研究

AEB系統(tǒng)主要由感知模塊、決策模塊和執(zhí)行模塊組成。感知模塊運(yùn)用環(huán)境感知的傳感器對(duì)車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的周?chē)h(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)得到車(chē)輛所處位置的環(huán)境信息。決策模塊的核心是控制算法，利用環(huán)境信息進(jìn)行決策，輸出制動(dòng)信號(hào)控制車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)。執(zhí)行模塊通過(guò)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行制動(dòng)指令，以達(dá)到車(chē)輛減速或停車(chē)的目的。

在自動(dòng)駕駛車(chē)輛上用于環(huán)境感知的傳感器主要包括：激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭、GPS定位及慣性導(dǎo)航以及其他光電（如紅外線）傳感器[4]。各類(lèi)傳感器都有感知盲區(qū)，這些區(qū)域會(huì)隨著車(chē)輛所處環(huán)境的變化而變化，在自動(dòng)駕駛車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，這些傳感器會(huì)互相配合并運(yùn)用時(shí)序關(guān)聯(lián)的環(huán)境感知技術(shù)，使自動(dòng)駕駛車(chē)盲區(qū)縮小到可接受的范圍。然而，目前社會(huì)上的自動(dòng)駕駛車(chē)輛等級(jí)多在L2及以下，并非所有自動(dòng)駕駛車(chē)輛都裝備了這些傳感器。盡管各傳感器都有自身的優(yōu)勢(shì)，但在煙塵、雨、霧、雪以及低能見(jiàn)度等條件下進(jìn)行環(huán)境識(shí)別依然困難，所以在不良天氣下，車(chē)載感知傳感器的工作性能受到影響，系統(tǒng)不能夠準(zhǔn)確感知周?chē)h(huán)境，可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故[5]。

在決策模塊，AEB系統(tǒng)的決策控制策略分為三級(jí)，包括碰撞預(yù)警信號(hào)、部分制動(dòng)信號(hào)以及全力制動(dòng)信號(hào)。AEB系統(tǒng)會(huì)在緊急情況即將發(fā)生時(shí)通過(guò)聲學(xué)、光學(xué)或觸覺(jué)等形式進(jìn)行預(yù)警以提醒駕駛員，若預(yù)警后駕駛員未采取避讓或制動(dòng)措施，則執(zhí)行模塊會(huì)在部分制動(dòng)信號(hào)的指導(dǎo)下采取制動(dòng)力較小的制動(dòng)措施以降低車(chē)速，通過(guò)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)的變化提醒駕駛員行駛過(guò)程遇到緊急情況，若駕駛員仍未采取制動(dòng)措施，則AEB系統(tǒng)將會(huì)在全力制動(dòng)信號(hào)的作用下控制車(chē)輛全力制動(dòng)，以確保人車(chē)安全[6]。然而，在不良天氣情況下，例如雨雪天氣，路面的附著系數(shù)降低，可能會(huì)導(dǎo)致即使車(chē)輛以全力制動(dòng)狀態(tài)控制車(chē)輛減速卻依然無(wú)法使車(chē)輛在碰撞前停車(chē)的目的。由此可以看出，車(chē)輛行駛場(chǎng)景的復(fù)雜多變對(duì)AEB系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。

此外，上述研究中關(guān)于車(chē)輛AEB系統(tǒng)性能的研究大多數(shù)是面向車(chē)輛前方AEB系統(tǒng)功能的，很少涉及對(duì)車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能的研究。為保證在不良天氣下的車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能仍能對(duì)人車(chē)安全起到有效的保護(hù)作用，有必要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)。

2 不良天氣下車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)測(cè)試場(chǎng)景分析

在已有的測(cè)試規(guī)程中，對(duì)于車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能的測(cè)試場(chǎng)景有E-NCAP2023版中的CPRA/CPRC（車(chē)輛倒車(chē)撞擊成人/兒童）場(chǎng)景和C-NCAP2024版中的RCTB（后方交通穿行制動(dòng)）場(chǎng)景。CRRA/CPRC場(chǎng)景涉及車(chē)輛倒車(chē)情況下后方有行人通過(guò)或靜止時(shí)的測(cè)試細(xì)節(jié)，RCTB場(chǎng)景涉及車(chē)輛后方有目標(biāo)物橫穿的測(cè)試細(xì)節(jié)。這些場(chǎng)景均屬良好天氣情況下的車(chē)輛后方AEB測(cè)試場(chǎng)景。對(duì)于車(chē)輛在不良天氣下的AEB功能測(cè)試場(chǎng)景有《IVISTA中國(guó)智能汽車(chē)指數(shù)測(cè)評(píng)規(guī)程》中的CCRs（車(chē)輛直行與前方靜止目標(biāo)車(chē)輛）場(chǎng)景和CPLA-25（成人縱向追尾25%）場(chǎng)景。CCRs和CPLA-25場(chǎng)景中有在雨天進(jìn)行試驗(yàn)的工況。這些場(chǎng)景都屬于在不良天氣情況下的車(chē)輛前方AEB測(cè)試場(chǎng)景。在不良天氣下，例如雨霧天氣，由于車(chē)輛傳感器的視距不足或傳感器識(shí)別功能受到影響，車(chē)輛后方AEB的功能在這些場(chǎng)景中無(wú)法得到驗(yàn)證。

3 不良天氣下車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)測(cè)試方法及結(jié)果

3.1 測(cè)試條件的基本要求

從以上的分析可知，車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能的觸發(fā)主要與車(chē)輛倒車(chē)有關(guān)，且雪、霧場(chǎng)景的構(gòu)建難度較大，所以本文主要設(shè)計(jì)幾種雨天情況下的倒車(chē)場(chǎng)景來(lái)測(cè)試車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能。

對(duì)于車(chē)輛后向AEB系統(tǒng)的性能要求如下：車(chē)輛掛倒擋時(shí)此功能同時(shí)激活，且在有碰撞風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生前通過(guò)聲音或光學(xué)報(bào)警提示駕駛員，在有碰撞風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)采取緊急制動(dòng)措施，使車(chē)輛停車(chē)。該功能在車(chē)輛倒車(chē)過(guò)程中應(yīng)保持持續(xù)開(kāi)啟狀態(tài)，僅能通過(guò)駕駛員手動(dòng)關(guān)閉，且關(guān)閉該功能時(shí)手動(dòng)操作行為應(yīng)不少于兩次。

測(cè)試環(huán)境的基本要求如下：

1）風(fēng)速不超過(guò)5m/s；

2）溫度介于-10℃和30℃之間；

3）試驗(yàn)方向的能見(jiàn)度不低于500m；

4）在試驗(yàn)開(kāi)始前5分鐘啟動(dòng)降雨，并穩(wěn)定在短時(shí)中雨級(jí)別（短時(shí)降雨量為3.5±0.3mm/h）；

5）場(chǎng)景中涉及的目標(biāo)物包括機(jī)動(dòng)車(chē)和行人兩種類(lèi)型。對(duì)于行人而言，需要打傘，將雨傘通過(guò)支架與行人目標(biāo)物進(jìn)行固定；雨傘半徑55cm。對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)而言，應(yīng)為普通大批量生產(chǎn)的汽車(chē)，軸距應(yīng)滿足2.3m～2.9m的范圍。

3.2 測(cè)試場(chǎng)景的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)方法

結(jié)合以上對(duì)于車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)性能測(cè)試場(chǎng)景和不良天氣下AEB系統(tǒng)性能測(cè)試場(chǎng)景，本研究從典型的事故高發(fā)和易發(fā)情況的基礎(chǔ)上構(gòu)建了四種不良天氣下的AEB測(cè)試場(chǎng)景，如圖1所示，V1表示試驗(yàn)車(chē)速度，V2表示目標(biāo)物速度，M點(diǎn)表示碰撞點(diǎn)。場(chǎng)景1和2表示在不良天氣下車(chē)輛倒車(chē)遇到后方有目標(biāo)物橫穿的情況，場(chǎng)景1測(cè)試的是車(chē)輛后方的AEB性能，場(chǎng)景2是車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)的誤作用測(cè)試。場(chǎng)景3和4為車(chē)輛與后方目標(biāo)物對(duì)向行駛時(shí)的場(chǎng)景，場(chǎng)景3屬于常見(jiàn)的側(cè)方停車(chē)場(chǎng)景，場(chǎng)景4屬于常規(guī)的倒車(chē)場(chǎng)景，但在雨天情況下，后視鏡中不易觀察到后方打傘兒童，所以也屬易發(fā)生交通事故的情形。

對(duì)于這些測(cè)試場(chǎng)景的評(píng)價(jià)方法主要在于測(cè)試指標(biāo)上，包括試驗(yàn)車(chē)報(bào)警時(shí)刻的TTC（碰撞時(shí)間）、試驗(yàn)車(chē)是否采取緊急制動(dòng)措施以及是否碰撞。對(duì)于場(chǎng)景1、場(chǎng)景3和場(chǎng)景4而言，試驗(yàn)車(chē)報(bào)警時(shí)刻的TTC在合理閾值內(nèi)（參考C-NCAP 2024版中后方交通穿行提示場(chǎng)景，取TTC≥1.7s）、采取緊急制動(dòng)措施并未發(fā)生碰撞，則認(rèn)為試驗(yàn)通過(guò)。對(duì)于場(chǎng)景2而言，試驗(yàn)車(chē)不發(fā)生報(bào)警且不采取制動(dòng)措施，則認(rèn)為試驗(yàn)通過(guò)。

3.3 測(cè)試結(jié)果

為檢驗(yàn)該測(cè)試場(chǎng)景及評(píng)價(jià)方法的有效性，利用試驗(yàn)區(qū)內(nèi)車(chē)輛（簡(jiǎn)稱(chēng)A車(chē)）在雨天情況下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，A車(chē)在場(chǎng)景1和場(chǎng)景4中表現(xiàn)優(yōu)異，均通過(guò)試驗(yàn)，在場(chǎng)景2和3中表現(xiàn)欠佳，可能是因?yàn)樵诓涣继鞖庀碌管?chē)，車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)在目標(biāo)物周?chē)嬖谄渌系K物時(shí)功能不穩(wěn)定。該試驗(yàn)結(jié)果表明3.2節(jié)中提出的測(cè)試場(chǎng)景及評(píng)價(jià)方法能夠有效檢驗(yàn)不良天氣下車(chē)輛后方AEB功能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)車(chē)輛在不良天氣下后方AEB性能的測(cè)試場(chǎng)景的迫切需求進(jìn)行了說(shuō)明，從系統(tǒng)的工作原理入手揭示車(chē)輛在不良天氣下后方AEB性能難以得到驗(yàn)證的原因。隨后，以現(xiàn)有規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對(duì)不良天氣下AEB系統(tǒng)功能測(cè)試場(chǎng)景和車(chē)輛后方AEB系統(tǒng)功能測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。最后，結(jié)合現(xiàn)有高發(fā)和易發(fā)的交通事故場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了四個(gè)測(cè)試不良天氣下車(chē)輛后向AEB系統(tǒng)性能的場(chǎng)景，并給出了相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法，試驗(yàn)結(jié)果表明該研究中提出的測(cè)試場(chǎng)景及評(píng)價(jià)方法能夠有效檢驗(yàn)不良天氣下車(chē)輛后方AEB功能，這些工作對(duì)日后智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程的完善具有一定的推動(dòng)作用。

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