智能汽车辅助驾驶技术分析

刘文

智能汽车辅助驾驶技术分析

刘文

（广州市交通技师学院，广东 广州 510540）

文章出于深层分析智能汽车辅助驾驶技术的考虑，从其概念分析入手，并对其自适应巡航及车道保持的工作原理进行了深刻分析，随后对其包括执行控制以及电机转向结构在内的执行系统做出剖析，并在全面分析智能汽车辅助驾驶系统的设置意义的前提下，对智能汽车辅助驾驶系统的未来发展趋势进行了展望。可以肯定的是，智能汽车发展至今，机器学习发展仍然存在一定问题，而更重要的是加强技术的研发，先从提升智能汽车辅助驾驶技术为着手点，逐渐令大众认可这种技术，把研究做得脚踏实地。

智能汽车；辅助驾驶；技术分析

1 智能汽车辅助驾驶

辅助驾驶（Advanced Driver Assistant Systems）是车辆自动化的主要形式。该技术作为无人驾驶的一个重要的发展节点，虽然推广应用缓慢，但已被广泛用作智能车辆发展的起点。顾名思义，汽车驾驶辅助系统的存在是为了在驾驶过程中为驾驶员提供辅助支持，优化驾驶环境并保证驾驶员的行车安全。[1]初级的驾驶辅助系统已经流行了很长时间，因为它已经成为车辆的标准功能。它在物理层的底层作用因此很少被大众注意到。例如，电子稳定控制系统和防抱死制动系统。但是其对驾驶员行车安全的帮助是不用质疑的。

根据辅助驾驶技术等级划分，辅助驾驶处于有人类驾驶者的监控和支援，部分系统作用并借助智能汽车驾驶系统操控的等级，因此是部分自动化和驾驶志愿阶段之间的形态，驾驶辅助技术当前已经在量产车上部署，也具有相对广泛的应用。

2 智能汽车辅助驾驶技术工作原理

驾驶辅助技术的工作原理，就是利用安装在车辆上的各种传感器，将其用于感知周围道路环境，并采集交通数据，在车辆行驶过程中随时识别、检测和跟踪静态和动态物体，并结合导航仪的地图数据进行系统的计算和分析，使驾驶员提前意识到可能存在的危险，让车辆行驶中的舒适性和安全性更高。而目前使用的汽车辅助驾驶，很多都是主动干预，如果在行车过程中感知到潜在的风险，那么会自动感知异常并提出警报。以L1阶段的驾驶辅助技术来说，主要是进行驾驶工作的分担，其比较常见的表现形式是：

（1）自适应巡航

该形式有速度调节、距离调节等功能，其运作的主要方式为：①速度控制。当车速超过30km/小时时，控制系统都会干预使车辆保持在预设速度范围内，同时无论驾驶员怎么操作，都不会起作用。该系统主要作用于发动机位置，发动机的制动会令变速器降档。②控制车距，该系统在车头有一个自动探测装置，并且如果前方没有车辆，就按照既定的速度行驶，如果前方有车辆，则是自动控制车辆之间的距离，如果是跟车行驶，前车变道系统自动更换目标。

（2）车道保持

在前窗的内侧安装了一个摄像头，可以清晰地看到车道线。在计算机的帮助下，我们可以通过一定的算法判断车辆是否在指定的车道上。如果偏离车道（左侧和右侧），计算机将发出报警信号，并发出校正指令。摄像机得到当前车辆的位置、方向和速度信息。如果车辆通过车道边界线，并且转向信号灯亮起，则系统认为这是驾驶员的正常换道；如果车辆靠近车道边界线，但是没有打转向灯，系统将发出警告；在持续靠近并且没有打亮转向灯的时候，后轮靠近边界线系统将再次发出警告；如果驾驶员正在操作方向盘，则系统认为驾驶员是正常驾驶的，系统不会控制转向系统，如果没有操控方向盘，系统会控制转向系统。

3 智能汽车辅助驾驶技术控制执行系统

控制执行系统是智能汽车辅助驾驶系统的核心，其内核就是ESP系统，在设计的时候需要符合ISO 17361标准，[2]同时，该系统比较适用于有清晰车道划分的道路，在专业级计算机芯片和摄像头的支持下，能进行有效控制。

（1）执行控制

智能汽车辅助驾驶技术的主要运用方式，就是识别后分析，分析后执行决策，在以上的论述中有一定的提及，更加重要的是分析这个系统如何作用，并且这样的系统执行效果是不是达标的。以图1为例，图1为车辆控制执行系统逻辑。即：车辆只要偏离行驶车道一定的角度，摄像头ECU会协同控制系统，经过对道路曲率、方向角和车辆位置进行调控，让车辆具有一定的掌舵能力，这样最明显的作用就是，当驾驶员疲劳驾驶的时候，摆脱了方向盘的控制，但是汽车不会产生重大的交通问题。

图1 控制执行系统示意

（2）电控转向机构

在该系统中还有一个负平衡反馈系统车速传感器、供给电压和电信号、助力转矩输出和传感器等协调控制，并达到更好的汽车控制效果，见图2。在实际的系统应用过程，需要重视在变道前打转向灯，或者如果是在码头或者物流园驾驶，则需要根据路况设置参数。以避免在实际的执行过程中，出现因为道路过窄指示过多产生的影响。

图2 电控转向机构

4 智能汽车辅助驾驶系统的发展形势分析

（1）智能汽车辅助驾驶系统的设置意义

1）汽车行业演变和发展的必然趋势

在现在的背景下，智能汽车辅助驾驶系统更侧重于和电动汽车相关，并且两者也是相互控制相互支持的关系，这是有别于传统汽车的特点，汽车内部的电信号能直接被控制利用，也不用因为智能汽车辅助驾驶系统的电量消耗对汽车本身的使用产生影响。而未来，汽车行业的发展也会从以内燃机为主导的汽车发展路线演变为以内燃机、电池（混合动力汽车）和电机（电动汽车）为主导的发展路线，汽车发展的演进路径正在从一个向两个。但是电桩的全面覆盖和节能减排的政策引导，很显然后者的发展空间明显高于传统汽车。未来汽车的核心配置将不再是排量多少，而是以千瓦以及人与车的结合程度来衡量，这是未来汽车行业发展的必要趋势。

2）人工智能技术的成功尝试

人工智能技术是未来社会发展的大趋势，而要想提升技术的针对性和有效性，就要不断尝试并进行技术改进，将成功的实践经验转化为技术经验，加速人工智能技术的落地。高精度全球定位、高速无线通信等技术的借力为技术的落地提供了优渥的环境，基于全生命周期智能化的发展趋势，智能汽车辅助驾驶可能是人工智能技术普及化发展的最佳应用和初次成功尝试。[3]

（2）智能汽车辅助驾驶系统的认同分析

根据2019年美国某机构分析，大部分车主对纵向控制的自适应巡航系统的认同度更好，但是对横向控制的车道保持辅助功能并不看好。同时在农村和城市的测试道路上分析，横向控制的车道保持辅助功能的控制效果比纵向控制更差。基于对奔驰E300（2017年）、宝马530i（2017年）、英菲尼迪QX50（2019年）、特斯拉Model S（2016年）四款车型进行道路测试，对于测试驾驶员来说，不知道实际上车道保持功能已经非常完备的车主占了多数，同时，在测试之后，对自适应巡航控制系统的汽车控制功能抱有良好的口碑的更多，换言之，智能汽车辅助系统发展至今，仍然有很多人部分认同或者不认同该系统，其主要原因还是因为其是自动驾驶的初级形态，这种对新技术的使用防备心态令其感到不安。

同时在使用过程中，很多司机都不愿意因为辅助驾驶系统纠正自己多年的驾驶行为，大众更习惯依靠自己控制系统的信息操控汽车，但是不习惯被系统控制，也有很多司机表示了不满：车道保持辅助反而会让其靠汽车道路护栏太近，非常不适应。

5 智能汽车辅助驾驶系统的发展演进展望

在很多中高端车型中，智能汽车辅助驾驶系统已经非常常见，并且这种趋势也在向低端车型过渡。加上对技术理解和认同程度更高的是年轻人而非中年人，很多中高端车型的车主都是中年人，而年轻人更多先买中低端车型过渡的行业现状，也注定了智能汽车辅助驾驶系统会在驾驶领域不断演进和拓展的现实。同时在实际的使用和测试过程中，如何加强汽车的使用效益，并提升汽车的智能化程度，智能汽车辅助驾驶系统的完善和优化也是需要持续进行的，而在实际的运作过程中，我国工信部对智能汽车领域的发展也是倍加关注，关于智能网联汽车的测试和管理规章制度也在不断完善中，换言之，在国家的大力推进和推广的带动下，不断尝试并摸索智能汽车辅助驾驶系统的发展新方向，势必是未来汽车行业的发展方向，因此有理由相信未来智能汽车辅助驾驶系统会变得更好，并最终达到替代人工完全自动化的形态。[4]因此为了推动智能汽车辅助驾驶系统的拓展和延伸，对该系统的应用进行不断拓展，加强宣传推广，就像很多智能汽车辅助驾驶系统的小功能，已经投入使用但是大众不了解其原来就是辅助驾驶，这无疑是非常可惜的。为了令智能汽车辅助驾驶系统发展更加优质化，打响汽车“智能化”品牌，加强宣传推广，不断改进技术是非常有必要的。

[1] 黄昌正,陈曦,周言明.惯性运动捕捉分析在无人驾驶智能安全辅助的应用探索[J].广东科技,2019,28(12):75-78.

[2] 赵伟杰. 基于智能网联汽车高级辅助驾驶系统技术的分析[C]. 四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会.四川省第十四届汽车学术年会论文集.四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会:四川省汽车工程学会,2020:232-235.

[3] 邱志军,杨唐涛,檀基稳,韩海航.网联环境下高速公路辅助驾驶车辆编队评估[J].中国公路学报,2019,32(12):66-75.

[4] 邓雯苑,翟友邦,孔春玉,王思卓,李薇.基于智能辅助驾驶系统中限速交通标志检测的实验分析[J].电子测试,2019(15):101-103.

Analysis of Intelligent Vehicle Assisted Driving Technology

Liu Wen

( Guangzhou traffic Technician College, Guangdong Guangzhou 510540 )

Based on the consideration of in-depth analysis of intelligent vehicle assisted driving technology, this article starts with its conceptual analysis, and conducts an in-depth analysis of the working principles of its adaptive cruise and lane keeping, and then implements it including executive control and motor steering structure. The system is analyzed, and on the premise of a comprehensive analysis of the significance of the intelligent vehicle assisted driving system, the future development trend of the intelligent vehicle assisted driving system is prospected. To be sure, there are still some problems in the development of machine learning in the development of smart cars. What is more important is to strengthen the research and development of technologies. The research is done down to earth.

Intelligent car; Assistant driving; Technical analysis

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.012

U471.1

A

1671-7988(2021)02-35-03

U471.1

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1671-7988(2021)02-35-03

刘文（1983.03-），男，湖南沅江人，汉族，本科，一级实习指导教师，就职于广州市交通技师学院，研究方向：汽车维修。