无人驾驶常用专有名词

知识预备库

无人驾驶

1.AEB

（AEB）是一种汽车主动安全技术，主要由3大模块构成，包括控制模块（ECU），测距模块，和制动模块。其中测距模块的核心包括微波雷达、人脸识别技术和视频系统等，它可以提供前方道路安全、准确、实时的图像和路况信息。

AEB系统采用雷达测出与前车或者障碍物的距离，然后利用数据分析模块将测出的距离与警报距离、安全距离进行比较，小于警报距离时就进行警报提示，而小于安全距离时即使在驾驶员没有来得及踩制动踏板的情况下，AEB系统也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航。

欧洲Euro-NCAP机构近日正式发布消息会在2014年的评分规则里添加自动紧急刹车系统Autonomous Emergency Braking，简称AEB。

这项AEB紧急刹车技术将和ESP电子稳定系统一样成为5星级评价里的加分项目。现在沃尔沃、奔驰、大众、福特、斯巴鲁等品牌都已经装备了这种自动紧急刹车系统。利用雷达、超声波、摄像头等设备侦测前方道路，侦测到有碰撞风险后车载电脑会自动紧急刹车。这项技术还没有一个业界统一标准，各家品牌的命名也不同。比如沃尔沃名为城市安全系统、奔驰名为Pre-safe。现阶段这些自动刹车系统的工作时速范围普遍在30km/h以下。

在现行的欧洲Euro-NCAP测试规则中AEB系统有没有列入最终评分是作为前沿科技奖项单独予以褒奖。Euro-NCAP非常看好这项技术在减少事故发生率上的帮助，在他们的调研中显示装备AEB之后能减少27%的事故。可想而知2014年纳入正式评分规则会促进更多的厂商研发相关技术。

已拥有类似技术的沃尔沃、奔驰等厂商也会致力于提高自动刹车的工作范围和准确性。在海外马自达CX-5、福克斯、思域、大众微型车up!都普通品牌车型都在高配或选装部分里提供这项AEB自动刹车技术。可见AEB在将来很快会成为ABS、ESP等我们熟知的汽车安全名词。对于国内车市，Euro-NCAP这项举措有助于提升进口车和一些豪华品牌车型的安全性能。我们很期待那些普通品牌也能在国内车型上引进这项技术。至于自主品牌车型这项技术很难通过第三方购得，如博世的ESP电子稳定系统。毫无疑问会在安全性能上面临差距扩大的状况需要投入大量经费来追赶海外先进科技。

2.AES（自动紧急转向）

目前正在发展中的下一代主动安全技术为自动紧急转向AES，它的工作原理仍然是利用传感器感知车辆前方的危险，但却通过控制车辆的横向运动（电动助力转向EPS），转向规避碰撞风险。

图2.1 AES解释

2.1 AES技术分析

1) 功能设置

同自动紧急制动AEB可分为EBA（紧急制动辅助）和AEB（自动紧急制动）两个子功能一样，自动紧急转向同样可分为ESS（紧急转向辅助）和AES（自动紧急转向）。而ESS和AES的区别就在于是否需要驾驶员介入转向作为功能触发条件：ESS需要驾驶员介入触发，AES不需要驾驶员介入触发。

2)与AEB的集成关系

AEB与AES的目的都是避免车辆与前方目标发生碰撞，可视为同一个主动安全系统下的两项功能，这两项功能之间的集成关系可参考下图雷克萨斯Pre-Collision系统的相关定义。

图 2.2 雷克萨斯Pre-Collision系统功能设置

从图2.2中可以看出，当雷克萨斯Pre-Collision系统的传感器探测到行人目标时，其各项功能的触发顺序依次为：

PD：行人检测；

FCW：前方碰撞预警；

EBA：紧急制动辅助；

AEB：自动紧急制动；

AES：自动紧急转向。

其中在最后阶段，AEB与AES两项功能基本同时触发。

3)硬件配置

AES的传感器配置取决于功能需求，如果要求在控制车辆转向避让时不能超出本车道范围，那常见的单毫米波雷达加摄像头的配置即可满足需求；但如果要求在控制车辆转向避让时可以进行变道，那就大大增加了AES的技术风险，单凭一颗前向毫米波雷达不足以满足变道的要求，需再增加两颗前部角雷达，形成三颗毫米波雷达加摄像头的组合。

图 2.3 AES增加两颗前部角雷达

2.2量产车型的AES

目前市场上沃尔沃、特斯拉、丰田等车厂已有搭载了AES配置的车型上市，奔驰、福特、日产等也有类似技术展示。已量产的沃尔沃S60主要承诺了三个AES可以发挥作用的场景：

1) 场景一：盲点区域避撞

当发现盲点区域中有车辆或物体经过时，自动转向以避开可能的碰撞。

图 2.4 盲点区域避撞

2)紧急转向避撞

当系统判断AEB不足以避免发生碰撞时，AES会自动介入，帮助车辆立即转向合适车道。

图 2.5 紧急转向避撞

3)障碍物避撞

在车辆即将发生正碰碰撞时，AES也可协助车辆自动转向安全车道。

图 2.6 障碍物避撞

3.车道偏离预警（LDW）

车道偏离预警LDW为一项车道辅助类ADAS功能，是车道偏离抑制LDP、车道居中控制LCC、紧急车道保持ELK等更高级别ADAS功能的基础，本文将介绍LDW的算法设计。

3.1功能定义

LDW算法功能定义车道偏离预警LDW通过摄像头监测前方道路车道线，当判断发生驾驶员无意识状态下、车辆偏离车道线情况，系统将通过声音、振动等方式向驾驶员发出预警。

LDW算法的功能定义如下：

1) 使用场景：光照条件良好，车道线清晰可见，且曲率半径大于200m的车道；车速范围20km/h~70km/h；

2) LDW可识别车道线，在光线良好及车道线清晰可见情况下，能够根据当前车道线给出相对自车位置的车道，并判断是否有偏离出本车道的趋势；

3) 当车辆在车道内行驶，如果有偏离出本车道的趋势以及已经偏出本车道一部分时，LDW系统会发出预警信号，提醒驾驶员纠正车辆方向，驶回本车道；

4) 驾驶员可通过APP进行LDW功能的开启与关闭；

5) 驾驶员踩刹车或打转向灯进行主动干预时，LDW功能需要关闭；当驾驶员主动干预结束后，LDW功能自动恢复；

6) 开启双闪状态下，LDW功能关闭。

3.2 LDW控制系统接口

LDW控制系统接口参见下图3.1。

图3.1 LDW控制系统接口定义

根据AEB算法功能定义，可知AEB控制系统需输入LDW开关、转向灯、车速等整车信号及传感器环境感知的车道线信息，而需要输出LDW预警等信号。具体见下表3.1。

表3.1 LDW控制系统接口

输入/输出	信号	备注
输入	距离左车道线的偏距	（m）
距离右车道线的偏距	（m）
车身宽度的一半	（m）
LDW开关信号	/
本车车速信号	（km/h）
挡位信号	/
最小使能车速	（km/h）
左转向灯信号	/
右转向灯信号	/
输出	LDW预警信号	/
LDW状态信号	/
左右车道线信号	/

3.3 LDW控制系统算法

LDW控制系统主要由横向偏离速度模块和偏离预警逻辑处理模块两部分组成，以下分别介绍：

横向偏离速度模块横

向偏离速度模块的功能是根据得到的车道线左右偏距实时计算得出的，而且需要保证变化平滑连续，防止信号突变或丢失带来的功能信号跳变，具体为：

根据得到的车道线左右偏距，计算车辆到车道中心线的距离，并将车道线数据丢失情况做一定保持处理；
根据车辆中心线偏距的历史值与当前值比较，即可计算得出当前的偏离速度；
当计算得到的横向偏离速度有跳变时，需要根据实际情况对这种跳变进行限制。

偏离预警逻辑处理模块

偏离预警逻辑处理模块分为车辆到车道线边界的时间以及条件使能两部分。

偏离时间

LDW系统的触发方式为：当判断车辆在一个设定时间里会到达车道线的边缘（压线），即会触发报警。相关计算公式为：

式中，Tset —— 设定时间；

Vlateral —— 横向偏离速度；

doffset —— 任一边的偏离距离；

dhalfwidth —— 车身宽度的一半。

时间标准的设定是根据系统延时、大脑反应与做出纠正动作时间的总和来设定的，并根据实际响应去调整这个参数

条件使能

当上述时间标准给出的条件满足后，同时还必须满足其它使能条件才能达到触发偏离预警的最终条件，使能条件包括：

a) 制动；

b) 转向灯；

c) 挡位

d) 车辆距离左右车道线偏距在一定范围内；

e) 最低车速；

f) LDW开关；

g) 车道线丢失。

4.LKA

LKA是车道保持辅助的缩写，Lane Keep Assist。系统辅助驾驶员控制本车在当前车道内。通过前置摄像头识别本车相对于车道线的位置，如果驾驶员无意间偏离车道，则车道保持辅助系统会控制EPS，使车辆重新回到车道内。

LDW和LKA主要使用高速场景下，在驾驶员疲劳的时候，防止车辆偏离车道的风险。目前主要通过前置摄像头来实现功能。

4.1 LKA系统功能的具体功能

4.1.1 车道偏离预警

车道偏离预警(LDW, Lane Departure Warning)能够在车辆发生无意识偏离车道时，通过声音、视觉和振动等方式向驾驶员发出预警，提醒驾驶员注意行进方向。

图4.1 车道偏离预警

4.1.2 车道偏离干预

车道偏离干预（LDP，Lane Departure Prevention）为LDW功能的扩展，在车辆发生无意识偏离车道时，在快要驶离之前，通过施加适当的转向干预修正车辆位置，需要指出的是LDP首先是安全性功能，而非舒适性功能。

图4.2车道偏离干预

4.1.3 车道居中控制

车道居中控制（LCC，Lane Centering Control）能够监控汽车与行车道中央的相对位置，主动辅助驾驶员保持在车道中心线附近行驶，减少驾驶员的转向负担，LCC侧重于舒适性功能。

图4.3 车道居中控制

4.2 LKA系统控制原理

LKA系统可分为感知层、决策控制层和执行层三部分：

感知层用于采集车道线信息和车辆信息，车道信息可以通过安装在车头位置的前视多功能摄像头实现，而且车辆信息的获取则依赖于车辆自身的传感器；
决策控制层能够根据感知层反馈的偏差信息计算LKA辅助力矩，并基于LKA辅助力矩和真实驾驶员转向力矩生成虚拟驾驶员转向力矩；
执行层主要为EPS，EPS能响应虚拟驾驶员转向力矩，从而实现对车辆位姿的修正。

图4.4 LKA系统控制原理

最后，注意LKA系统使用的小技巧

1. LKA系统只适用于车道线清晰的铺装路面。

2. LKA系统一般在车速大于60km/h时才会起作用。

3. 雨雾等天气对车道线的识别效果影响很大，极端天气下谨慎使用。

4.3 实验测试标准

针对LDW和LKA功能有相应的国标定义相关性能要求。

GB/T 26773 智能运输系统-车道偏离报警系统性能要求和检测方法

GB/T 39323 乘用车车道保持辅助（LKA）系统性能要求及试验办法

4.3.1 CNCAP 2021相关的测试场景如下：

4.3.2 Euro NCAP 2020包括LKA和ELKA功能。

LKA相关测试场景如下：

ELKA测试场景如下：

5.ACC

ACC系统是在定速巡航装置的基础上发展而来的，区别在于定速巡航只能限定速度，方向盘和刹车还需要驾驶员控制，而ACC能够较好的帮助驾驶员协调方向盘和刹车。定速巡航算是L1级别的自动驾驶，而ACC则可以算是L2级别的自动驾驶。

ACC主要有两个参数，车速和距离。如果“前面没车”，那么可以使用驾驶员设定的期望车速来行车，这与定速巡航功能相当，如果配合车道保持LKA系统，可以做到沿当前车道一直行驶。如果前车很慢而导致本车不可能用期望车速来行驶，那么ACC可以使得两车保持驾驶员设定的期望车距。在需要时，车辆会自动刹车和/或变速，以保持设置的车速或距离。在某些行驶状况下，还会要求驾驶员主动进行制动，这个警报信息会以声音和视觉方式显示出来。

图5.1 LKA系统控制原理

5.1 ACC的使用方法

在介绍ACC原理之前，我们先来熟悉一下操作方法。

首先，打开ACC功能

ACC的所有操作功能都集成在了下图的拨杆上，把拨杆向司机方向拉动，即可开启ACC功能，把拨杆推回去则可以关闭ACC功能。

2.其次，设定期望车速

向上或向下推动操纵杆，可以提高或降低期望车速，车速可设置的范围一般为30~200Km/h，默认30Km/h开始，每推动一次，可以增加或减少10Km/h(有些步长是5Km/h)，最后按下设置按键，即可保存车速，同时在仪表上也会显示设置的速度值。补充一下，对于全速ACC，则可以做到0Km/h起步，没有最低速度要求，这也是下文谈到的停停走走(Stop & Go)功能的基础。

3.再次，设定期望车距

本车和前车的车距，可以设置为4个等级，拨动滑动开关即可，默认车距为3级。需要注意，此处的车距不是一个固定的长度距离，而是一个恒定的时间间隔，最终的车距取决于前面设置的车速。原因在于，1到4级分别代表了不一样的响应时间，分别是1.0s、1.3s、1.8s和2.3s，实际上撞车的风险也是在于你的响应时间，很多事故及早响应都是能够避免的。车距设置的建议，一般在畅通的高速上，等级设高，因为车速较快，安全第一，而在市区道路，等级设低，车速不快，同时保持良好的停停走走体验。

4.最后，可以开始ACC了

除了以上三项设置外，还有行驶程序设置，即设置你的驾驶模式，有舒适、自动、运动、高效和个性化几种模式可供选择。当然还能设置提示音量大小。

当你的车速超过30Km/h时，ACC就自动启动了(全速ACC可以直接启动)，他就会自动加速到你设定的车速(如果前方没有障碍物的话)，然后在车速和车距上进行保持。

是不是马上就能获得舒适的开车体验了？是的，你可以把脚离开油门，甚至离开刹车都没问题。当然，离开方向盘不行，离开超过30秒会自动报警，毕竟不是自动驾驶，还是需要你来控制方向的。

除了这一些，还需要注意仪表上的显示，正常情况下绿色显示，在某些情况下，比如减速不能保持设定的车距，这时车辆就会发出警告，仪表会显示红色警告信息，同时会发出声音报警。

6.2 ACC原理

ACC功能主要利用了雷达技术，通过毫米波雷达，发射毫米波段的电磁波，利用障碍物反射波的时间差确定障碍物距离，利用反射波的频率偏移确定相对速度。毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候（大雨天除外）全天时的优点。ACC一般使用的是77GHz的长距离雷达，距离可达100-200米。

ACC在技术实现上主要按以下四个步骤

图5.2 ACC原理

第一步：距离测量

判断同前方车辆的距离，如果没有车辆(一般为毫米波雷达可探测的200米距离内)，那么车辆就开始按照设定的速度行驶。

第二步：确定前车速度

确定前车速度的目的在于获得相对速度，通过第一步中的距离，可以推算出抵达前车所需要的时间，这个时间就可以和ACC设定的期望车距进行比较了。(什么？时间和距离进行比较？没错，这里和上文的ACC设置期望车距相呼应，期望车距实际是响应时间)

第三步：确定前车位置

毫米波雷达的视场角虽然较小，但探测130米开外的物体，那探测宽度就可能超过三根车道，加上弯道等情况，雷达会判断到前方多辆不同位置的车。

第四步：确定针对哪辆车来进行调节

前一步是确定车辆和位置，这一步就需要确定跟随车辆，这是一个重要的判断决策，也是ACC安全保障的关键，需要协调车内其他控制单元一起来判断，比如车道识别单元。另外，本处的调节，不仅仅是油门刹车这么简单，有更多的传感器单元参与其中，比如转向角、车轮转速等传感器。

6.3 ACC附加功能

ACC的附加功能比较多，如变道辅助、超车辅助、弯道辅助、停停走走等功能，这里只介绍一个非常有用的功能，就是停停走走，英文是Stop & Go。当然，不是所有具有ACC功能的车都配备了停停走走功能，还是有不少品牌车辆是不具备该功能的。

如果ACC的跟车功能主要用于高速公路驾驶，那么ACC下的停停走走主要用于市区道路。简单的来说，停停走走功能依然是跟随前方车辆，但前方车辆停下的时候，ACC车辆也会停下，前方车辆再次前进，ACC车辆也会自动加速。停停走走可以非常好的解决了跟车堵车或等红绿灯的问题，缓解了市区复杂环境下开车疲劳问题，是女司机的福音:)

停停走走功能也是有弊端的，一方面在停住前的2-3米，车辆是以2Km/h的速度爬行过去的，另一方面停车的车距在3.5-4米之间。这些弊端可能是出于安全考虑，而且国外行车环境也许相对文明，放在加塞抢道严重的国内环境，恐怕不知道被抢道超车多少次了，这种情况下走走停停的感受应该会很差吧。除了距离因素，还有时间因素，自动启动是在3秒后生效，对于拥堵的情况，多停3秒，给旁边的车辆增加了加塞的机会，也加剧了碰撞的风险。

6.4 ACC的优势和问题

ACC开发的初衷就是缓解疲劳，提高驾驶舒适度，这是毋庸置疑的优势。ACC也是自动驾驶前的初级功能，结合车道保持LKA、前向碰撞预警FCW、自动紧急制动AEB、变道辅助等系统，可以获得半自动驾驶的良好体验。ACC不仅仅用于高速环境，其走走停停功能更能用于市区拥堵环境，使用环境更广泛，辅助人类驾驶的作用更为突出。

虽然ACC功能非常强大，但也存在劣势。我们列举一些常见的问题。

（1）ACC能跟车转弯吗？

大部分情况应该是无法跟车转弯的，90度弯和急弯应该都是过不了的，一方面雷达探测自身的局限性，另一方面在路口没有车道线，其车道保持功能也无法起作用。对于缓拐(如下匝道岔路口)和弯道(如高速小弯)，ACC(实际上是车道保持系统)可以完成小幅度的拐弯，但对于稍大的弯，车辆就有可能判断错车辆而出现短暂急加速或急减速的情况。所以不要指望ACC能像车队自驾一样跟车，只要能完成高速跟车和市区堵车跟车就已经非常了不起了，对于拐弯的情况，还是自己多多把控吧。

（2）ACC能识别摩托或行人吗？

如果在市区停停走走时，遇到加塞，即便碰了，那也是车车事故，那如果遇到行人或摩托呢？好问题，罗孚至今也没有明白，据说这又属于行人识别和行人保护两个功能，行人识别是只识别不减速，行人保护是识别并刹车，这两个功能是在ACC功能之外的，仅仅ACC的话，是无法识别行人的。对于市区环境，行人乱穿马路、电动车骑到机动车道等情况时有发生，使用ACC时还是多注意刹车吧。

（3）ACC安全吗？

这是一个中立的问题，回答也是中立的，正是因为安全，所以车企才会将此功能开放给客户，但又是不安全的，不安全的因素也很多，如恶劣天气、加塞判断不够灵敏、刹车不够及时或力度、前方挂车异行物体判断错误等，同时更有驾驶员自身因素，使用ACC时没有保持警惕，甚至忽略了ACC的报警等。总的来说，建议在路况良好的情况下使用ACC，享受舒适的同时保持警惕，右脚依然不能离开刹车，该刹车时还是要自己主动刹车，这才是ACC正确的使用姿势:)