一汽-大眾奧迪A6L縱向和橫向導向輔助系統

文：張志軍

一汽-大眾生產的奧迪 A6L，有一套豐富而獨具創意的縱向和橫向導向駕駛員輔助系統。其中，“奧迪主動式車道保持輔助系統”不僅能對偏離車道發出警報，而且還能通過調節方向盤上的轉向力矩，幫助駕駛員保持車道。“帶有停停走走功能的自適應巡航控制系統”能在車輛的整個車速范圍內工作，還能在停停走走駕駛中減輕駕駛員的負擔。當有車輛在本車盲區里“伴隨行駛”或正在接近時，一旦“奧迪換道輔助系統”認為兩車的車速差和車距對于本車換道構成威脅，就會在車外后視鏡里發出報警顯示。

奧迪A6L的橫向導向輔助系統主要包括車道保持系統和換道輔助系統，縱向導向系統主要是自適應巡航系統（ACC）。ACC是在定速巡航的技術基礎之上發展而來，并使其功能在新款奧迪A6L上得到了擴展。

一、主動車道保持系統

駕駛車輛時，除了要選擇合適的速度，還有很重要的任務是控制并保持車道，這要求駕駛員始終密切注意道路走向和車輛運動情況。為了提高車輛駕駛的舒適度和安全性，有必要幫助駕駛員完成上述艱巨的任務。橫向導向輔助系統主要是通過方向盤、駕駛員座椅振動或發出警告聲，來警告駕駛員不要偏離車道。而駕駛員必須根據行駛情況，決定需要采取的應對措施。但是由于在保持車道時，有時留給駕駛員的反應時間很短，因此有必要將輔助功能從發出警告擴展為主動提供支持。

“奧迪主動式車道保持輔助系統”是全新一代的橫向導向輔助系統，不僅能對車道偏離發出警告，而且在高速公路和國道上行駛時，還能通過調節方向盤轉向力矩，幫助駕駛員保持車道。系統的優點是：根據方向調節轉向力矩，直接告知駕駛員在相應的行駛情況下必須做出的反應。這樣一來，與只發出警告的系統相比，駕駛員調整方向的時間就大大縮短。不僅能獲得更高的安全性，還能實現更為直觀的輔助形式。

構成奧迪主動式車道保持輔助系統的基礎是各控制單元和系統的聯網。車內后視鏡上有一個單目攝像頭，可以探測到最多8種線條，包括虛線、直線、圓點線路面標記以及標記線的顏色（黃色或白色），繼而提高系統的實用性（例如也可在建筑工地使用）。在圖像處理控制單元里，用控制算法處理這些探測到的信息，系統計算出實際行駛的車道，并決定是否有必要提供輔助。為此系統需要檢查其他標準，如預測的車輛與車道的相對運動以及駕駛員當前的轉向意愿。必要時系統會進行針對性的轉向輔助，并通過電控機械式轉向系統調節轉向力矩，直觀地為駕駛員提供輔助。

用轉向燈操縱桿上按鍵激活奧迪主動式車道保持輔助系統后，當車速超過65 km/h時，系統就對攝像頭探測到的至少1條路面標記準備就緒。駕駛員會從組合儀表上，看到顯示的系統狀態及探測到的路面標記。根據設置，奧迪主動式車道保持輔助系統會在將要偏離車道前實施干預，或通過不斷施加轉向力矩，始終為駕駛員提供輔助。如果駕駛員采納了系統提供的轉向力矩，車輛就會被牽引回車道中央。

期間并不會限制駕駛員一貫的駕駛方式。系統識別出駕駛員打開轉向燈，或是針對性實施轉向動作，或是有意離開車道時，就不會進行干預。只有在必要時才會提供輔助。保持車道的責任仍然完全由駕駛員承擔。奧迪主動式車道保持輔助系統識別到駕駛員把手從方向盤上移開后，就會自動關閉。

1.根據意愿提供轉向輔助

駕駛員可以通過車輛“MMI”顯示器上的“CAR”菜單，在2種輔助類型之間進行選擇。如果設置成“轉向時間點：延遲”，則系統會在即將駛上路面標記前實施轉向干預，以防駕駛員無意間偏離車道。如果駕駛員在車道中央行駛，則不會進行干預（圖1）。

除避免偏離車道外，奧迪主動式車道保持輔助系統還能提供另一項重要的橫向導向輔助功能。尤其是在長途行駛時，一直保持車道會比較費神，因此加強車道保持輔助，能夠減輕駕駛員的負擔，從而提高駕駛舒適度。如果駕駛員選擇“轉向時間點：提前”這項設置，則即使是稍微從車道中央偏離一點，奧迪主動式車道保持輔助系統也會生成調節轉向力矩，使車輛始終沿車道中央的方向行駛（圖2）。

圖1 設置為“轉向時間點：延遲”時的輔助情況

圖2 設置為“轉向時間點：提前”時的輔助情況

行駛期間當然主要還是靠駕駛員進行轉向，奧迪主動式轉向輔助系統也僅僅是通過提供微小的轉向力矩進行輔助，但卻能顯著改善車道保持情況，并提高駕駛舒適度。和平常一樣，一旦車輛駛過某一條路面標記，就會額外通過方向盤振動向駕駛員發出警告，前提是駕駛員在MMI中激活了這一功能。

2.通過聯網實施智能輔助

除了路面標記外，駕駛員還必須注意其他車輛或物體，以調整車道保持情況。如果除配備奧迪主動式車道保持輔助系統外，車輛還配備了“自適應巡航控制系統”（ACC）或奧迪駐車輔助系統，則在進行轉向干預時還會將臨近車道和路緣上的情況考慮在內，因此精確度更高。這時，系統除了注意各種邊界線，還會通過雷達、攝像頭和超聲波傳感器系統觀察其他車輛和物體。系統明確識別出駕駛員有超車意向時，不管是否使用轉向燈，在駛出或駛入車道時都不會實施干預。如果探測出本車近旁有其他車輛或公路護欄，奧迪主動式車道保持輔助系統能夠幫助駕駛員與這些目標保持一定距離。這樣，在駕駛員的確需要用到轉向干預功能時，系統能夠更加針對性地實施干預，同時不會限制駕駛員一貫的駕駛方式。

二、換道輔助系統

奧迪換道輔助系統能夠幫助駕駛員變換車道。為此，在2個車外后視鏡里集成了顯示器。當車速大于30 km/h時，奧迪換道輔助系統就會用2個24 GHz的雷達傳感器，測量探測到的車輛與本車的距離和車速差。當奧迪換道輔助系統認為雙方的車速差和車距對于換道比較危險時，就會顯示在相應的車外后視鏡上。

由于傳感器探測范圍達到70 m，可以識別出正在接近的車輛，以及在本車盲區內“伴隨行駛”的車輛。這樣，奧迪換道輔助系統就與市場上許多常見的系統不同，不只局限于監控盲區內的車輛。

奧迪換道輔助系統在車輛一側識別出一輛車，并認為其對換道構成危險，就會通過亮起左側或右側車外后視鏡上的顯示器發出信號。這種形式的顯示方式被稱為信息級。信息顯示器本身亮度較低，眼睛向前直視時，不會從眼角看到它。顯示器由于處于感知范圍的邊緣，因此設置得比較隱蔽，這樣可以避免因后視鏡頻繁“閃爍”而對駕駛員造成干擾。只有直視后視鏡時，才能清楚地看到顯示器。

當駕駛員打開轉向燈，而換道輔助系統探測到處于危險級別的車輛時，車外后視鏡上相應的顯示器就會多次短暫地閃爍。這種形式的顯示方式被稱為警告級。警告級顯示器的閃爍經過感知心理方面的優化，能夠用盡可能小的亮度（防止駕駛員直視顯示器時受到眩目傷害），使駕駛員視野邊緣區域的顯示器最大程度地引起駕駛員注意。

圖3 基于傳感器的起步監控功能

由于人對亮度的感知受環境對比度的影響，因此顯示器的亮度必須始終與環境亮度相匹配：夜間行駛時感覺舒適的亮度，在日間就無法再識別出來。因此顯示器亮度自動與外界亮度相匹配。經過匹配后，無論是什么樣的天氣和時段，顯示器對于駕駛員來說都是一樣的亮度。

還有一些研究表明，不同的人對于視野邊緣的圖像警告信號的反應靈敏度不同，也就是說，需要顯示器發出不同亮度的反饋。因此，駕駛員可以在MMI中選擇5個等級的基礎亮度，而出廠時預先設置的是中間一個等級。奧迪換道輔助系統擁有一個特別的強項，即不需要另外使用其他感觀渠道。例如，不會對駕駛員和前排乘客員產生多余的干擾。奧迪換道輔助系統的警告是準確地針對駕駛員，可以隨即與危險明確地對應起來。這種高級顯示方案，可以使駕駛員出色地使用奧迪側向輔助系統卓越的全方位功能。

三、自適應巡航控制系統

新款奧迪A6L上，改進了“帶起動停止功能的自適應巡航控制系統”（ACC Stop&Go）這一輔助系統，能夠在整個車速范圍內有效地減輕駕駛員的駕駛任務。出現緊急情況時，“奧迪前部主動式電子安全系統”能夠提供安全功能，這個系統自2005年起，在A6L上不斷得到改進，能夠依據情況為駕駛員提供輔助。

為能探測到車輛前后的周邊環境，在奧迪A6L上將2個長距離雷達傳感器的信息與車上其他的環境傳感器聯網。識別交通標志的攝像頭和“奧迪駐車輔助系統”的4個超聲波傳感器能夠覆蓋車輛前方區域。也可選擇使用“奧迪換道輔助系統”2個車尾雷達傳感器的信息及奧迪導航系統的路段數據。

博世的第三代長距離雷達傳感器采用的，是全球范圍內都可使用的76～77 GHz帶寬。傳感器探測角為30°，測量范圍為0.5～250 m。這一系統依照雙雷達方案設計，經過優化組合，布置在通常霧燈所在的位置。這樣能夠大大擴展車輛前方的有效監控范圍。

還有一項功能特征是合并雷達傳感器的信息與攝像頭系統的數據：雷達傳感器的長處在于精確地探測與前方車輛的距離和相對車速。攝像頭的探測角也是40°，能夠在最多60 m左右的距離內，確定前方各車道內車輛的角位置。此外，系統還能識別路面標記，從而有助于更準確地確定道路的走向。

前方車輛行駛特性的另一個指標是識別轉向燈，例如識別前方車輛是否將要換道。自動啟動ACC系統時，需要用到前部保險杠內駐車輔助系統4個超聲波傳感器的信號，用于幫助監控起動通道。除了傳感器的數據外，導航系統還會提供道路走向的信息。這樣可以通過提示轉彎半徑或與十字路口和出口的距離，大大改善對車道的預測。通過奧迪換道輔助系統的車尾雷達傳感器，獲得關于后方車輛的數據，并用于換道輔助系統。

1.新增加的停停走走功能

通過帶起動停止功能的自適應巡航控制系統，擴展了新款奧迪A6L車距控制裝置的起動停止功能。通過控制ESP液壓單元，可以在前方一輛停住的車后面，舒適地制動到靜止狀態。一旦靜止下來，起動停止功能就能夠無需駕駛員干預使車輛停穩，直至前方車輛重新起步。靜止過程中，系統將監控駕駛員或乘員是否離開車輛，為此系統會分析車門觸點開關和駕駛員安全帶鎖的信號。如果系統識別出有一個車門打開，就會禁用起動停止功能，然后通過電子機械式駐車制動器繼續將車輛保持在靜止位置。

前方車輛短暫靜止后重新起步，本車也將自動起步。如果靜止時間較長，只需撥動一下操縱桿“Resume”或輕踩油門踏板，車輛就會跟著前方車輛起動。最早在起步前15 s提前觸發起步過程，顯著提升了起動停止功能的實用性：如果駕駛員發現堵車狀況在短時間內可以消除，就可以通過提前觸發功能（也是通過“Resume”操縱桿），促使本車在前方車輛起動后立即起步。

為了確保車輛能夠自動起步，還額外研發出了一項基于傳感器的起步監控功能（圖3），并且首次在雷達數據之外，使用了單目攝像頭和超聲波駐車傳感器的信息。如果在起步過程中或剛起步后識別出一個重要的障礙物，系統就會向駕駛員發出圖像和聲音警告。此外，在這種情況下，還會降低起步動力，以便給予駕駛員足夠的時間實施干預。

2.車距控制裝置的改進

奧迪A6L的ACC系統進行了改進，能夠更有效地預測，并對動態駕駛方式提供輔助。使用范圍擴大到了250 km/h的最高期望車速。駕駛員可通過MMI對系統特征進行個性化設置，一共有“動態” 、“標準”和“舒適”3個級別。

3.擴展了在蜿蜒的道路上隨前車行駛的跟車功能

通過擴大傳感器系統的探測范圍，可以在蜿蜒的道路上更加穩定地探測前方車輛。為了在蜿蜒路段上準確地選擇目標，系統對道路預測進行了優化，使得不連續的轉彎和S形彎道也可以顯示在畫面上。為此需將預測的走向分為數個區段。

道路預測所用的輸入變量，除了偏航角速度外，還有雷達目標、單目攝像頭識別到的車道標記，以及導航系統預測的路段數據，這樣就可以更好地探測駛入和駛出彎道的車輛。另外，還可以減少因發現臨近車道內的車輛而錯誤制動的情況，從而改善目標探測的準確性。

4.更好地識別駛入或駛出車道的車輛

系統通過攝像頭和導航系統的信息，可以在前方車輛駛入車道或轉彎時，更快地作出反應。為了更快確認有車輛要駛入車道，會從攝像頭信息中檢測前方車輛的轉向燈信號。如果識別到臨近車道上有一輛在前方行駛的車輛將轉向信號燈打到本車道，系統就會認為該車有很大的幾率即將換道，然后還會追蹤該前方車輛與車道標記的距離是否改變。

對前方轉彎車輛的反應同樣也得到了改善。在追隨行駛時，原來的系統會長時間針對轉彎車輛進行控制，導致本車制動過度。新款A6L的ACC系統能夠分析前方車輛的轉彎過程，從而更早地“擺脫”對其的追隨行駛。為此系統需要使用前方車輛的減速、轉向信號燈信息，以及轉彎車輛到下一個路口的距離。與路口的距離由導航系統的路段預測數據計算得出。

四、系統的維修或校準

在日常維修中，有時會遇到客戶的車存在“基本設置未進行或有錯誤”這個故障，導致儀表中有報警，提示系統不可用。產生這類故障的主要原因是，在更換傳感器、支撐部件后，或車輛在使用過程中，前后保險杠有小的變形，這時由于傳感器的位置的變動超出了傳感器允許的公差，需要維修人員進行手工校準。何時需要校準，校準所需的專用工具如表1所示。

表1 校準傳感器的條件和專用工具