基于ISO17387 LCDAS并線輔助系統試驗研究

張鵬程 吳波勇 汪祖國 王曉友 李祥

摘要：針對ISO 17387標準，分析關于LCDAS系統的邏輯狀態和檢測內容，根據標準要求制訂出試驗方案，通過實車道路測試，驗證了標準檢測的可行性，并總結出適用于ADAS項目試驗的實踐經驗和注意事項，對智能汽車的試驗具有指導意義。

關鍵詞：LCDAS;ADAS;智能交通

中圖分類號：U467.1

文獻識別碼：A 文章編號：1005-2550（ 2018） 02-0051-05

1 前言

近年來，以先進駕駛輔助系統（ AdvancedDriver Assistance Systems，簡稱ADAS）為代表的智能交通和智能汽車成為汽車行業發展的熱點。在長期技術積累的基礎上，國際各大汽車及零部件制造商紛紛推出各種獨具特色的ADAS系統，這些技術成果顯著改善了汽車的主動安全性能，能夠有效的避免各種常見的交通事故或者降低其破壞程度，汽車并線輔助系統（Lane Change DecisionAid Systems，簡稱LCDAS）就是其中的一種先進駕駛輔助系統。

由于后視鏡本身存在視線盲區，如圖1所示，以至駕駛員無法及時、準確地獲知視線盲區內車輛的動向，因此，車輛并線刮蹭或碰撞便成為一種常見的交通事故。汽車并線輔助系統也稱盲區監測系統，它通過車載傳感器監測后方來車，在左右兩個后視鏡內或者其他地方提醒駕駛員后方安全范圍內有無來車，從而消除視線盲區，提高行車安全，國際上已制訂出標準IS017387。

2 ISO17387標準介紹

ISO 17387對后視鏡視線盲區進行標準化研究，并給出了左側臨近區域、右側臨近區域、左后方區域、右后方區域的尺寸定義，見圖2。標準根據LCDAS的覆蓋范圍，分為盲點警告（Blindspot warning）、車輛靠近警告（Closing vehiclewarning）、變道警告（Lane change warning）三種類型進行檢測，三者之間的關系見表1。

2.1 關于LCDAS的功能要求

作為一種先進駕駛輔助系統，LCDAS的運行狀態分為激活狀態和非激活狀態兩種，當處于LCDAS激活狀態時，又根據實際交通環境對LCDAS邏輯條件判斷的符合情況分為不警告、1級警告、2級警告或更高級警告等多種工作階段，見示圖3。

2.2盲點警告

在ISO 17387中，具備LCDAS功能的試驗車輛稱為主車（Subject Vehicle，簡稱SV），用于模擬被探測目標的車輛稱為目標車（Target Vehicle，簡稱TV），標準要求按照4種工況對LCDAS進行功能檢測：

①目標車縱向超越主車，超車時要求目標車進入主車的視線盲區并最終駛出;

②主車縱向超越目標車，超車時要求目標車落入主車的視線盲區并最終脫離;

③增加兩車之間的橫向距離，在保證目標車不進入主車的視線盲區的前提下，重復①和②的程序測試;

④目標車以規定的橫向相對速度橫向進入主車的視野盲區。

標準對盲點警告的具體規范可參照表2。盲點警告屬于Ⅰ類型LCDAS，Ⅱ、Ⅲ類型的測試方法與之類似，僅在測試細節方面更加詳細，具體可參照該標準中的5.4、5.5條款。

3試驗方案設計

近年來國內外都在無人駕駛領域進行了廣泛的測評實踐，如美國的DARPA挑戰賽、我國的“智能車未來挑戰”賽等，各方一致認為：為了客觀充分的評價測試車輛的智能等級和認知能力，對車輛的測試更應該獲取車輛的內部過程數據和中間結果，而這也是行業所關注的功能檢測問題。

根據標準條款5.4.2，要求測試設備必須是完全獨立于LCDAS系統的測試設備，能夠測量主車和目標車的時間、速度、距離、軌跡等參數并滿足相當的測試精度要求。通過相關測試規范的解讀，可知如何實現測試過程的實時性和有效性是該項先進駕駛輔助系統的法規可操作性的關鍵環節。

為了實現對LCDAS系統的功能檢測，需要綜合運用無線通訊、衛星通訊、影像識別、GPS/慣性導航組合定位等多學科的聯合數據分析技術，利用多傳感器信息的冗余性和互補性來提高測試精度和擴大測試變量種類對本項先進駕駛輔助系統的檢測具有重要意義，能夠保證軌跡的測量精度達到厘米級，滿足標準條款5.4.2中規定的0.1m的精度要求。

從本質上看，LCDAS的功能就是對試驗車輛視線盲區的動態監測，在車輛運動過程中，視線盲區是隨著試驗車輛一起運動的，因此需要在測試軌跡中找到能對視線盲區持續跟蹤的解決辦法，就是在試驗車輛上建立局部坐標系，坐標原點定義于車輛前部中點位置，X軸方向與試驗車輛的航向保持一致，按照標準要求對視線盲區進行區域尺寸定義，詳情見該標準中的4.2.1條款。

4 LCDAS試驗驗證

為獲得期望的測試數據，在測試開始之前，需要對測試設備的初始狀態進行精確的歸零處理，在測試過程中，還要保證主車的航向角始終是穩定的指向相同的角度，這樣才能保證以主車航向角為基準所測量得到的數據具有良好的實時性和有效性，下面選擇兩種典型工況進行LCDAS試驗驗證。

4.1 目標車超越主車試驗驗證

該項測試模擬了目標車從主車后方進入其視線盲區的場景，通過視頻采集記錄了LCDAS開始報警和停止報警兩個時刻的試驗結果，如表3所示，圖4是測試視頻示意圖。

通過對比表2、表3可知，在實際的道路測試中，兩車的車速/位置條件完全滿足標準要求，同時考慮到車輛外廓尺寸對標準規定的視線盲區的修正，根據標準4.2.1可以對LCDAS報警開始時刻和報警關閉時刻的車輛相對位置進行該標準的符合性判斷，因此表3的試驗結果驗證了目標車超越主車的測試場景具有期望的標準可操作性，反之也可實現對主車超越目標車的場景測試。

4.2目標車橫向移動進入主車視線盲區

目標車橫向移動進入主車視線盲區的測試場景，是該標準檢測中具有較高測試難度的一項內容，需要對兩車的行駛軌跡進行反復的模擬駕駛和場地適應性訓練，圖5給出了測試規范的示意圖，部分試驗結果見表4：

通過對比表2、表4可知，在實際的道路測試中，對兩車之間的橫向相對車速的控制是比較困難的，所列出的這次試驗結果的橫向相對車速，分別為1.11m/s和0.24m/s，這超出了標準要求給出的橫向相對車速0.25～0.75m/s的允許裕度，在實際檢測中只能通過反復測試來盡可能消除這種現象，以獲得滿意的測試場景。

4.3標準檢測的可行性分析

根據實際測試經驗和相關的技術資料，在執行該項目的標準檢測時，以下幾點制約因素應該予以重點關注，因為它們有可能會影響到對標準符合性要求的準確判斷：

首先，在測試過程中，需要保持主車航向角始終處于一個穩定值，這是由于測試設備對視線盲區的監控具有嚴謹的實時性，所有軌跡縱向、橫向的相對位置、相對速度都是以主車航向角為基準來進行計算的，如果主車航向角產生持續的漂移現象或者突變問題，都會導致全部數據發生混亂，進而影響到無法做出合理的判斷。例如，圖6示意圖給出了這種航向角受到定位精度的影響，即使實現RTK鎖定的GPS位置本身也存在幾毫米的誤差，由此導致在短距離內計算的航向角產生較大的誤差（圖示為0.57°），而在較長的距離中計算的航向角誤差會大幅降低至0.11°，即其航向角精度會提高81%，由此可以看出，不穩定的航向角會嚴重的降低測試數據的可信度，同時由于全部數據都是按照主車航向角實時計算出來的，因此在原始數據曲線上會產生大量的毛刺現象，導致信噪比不可接受，測試無法執行下去。

其次，兩車之間的橫向相對距離、橫向相對車速對兩車駕駛員都有較高的要求，需要駕駛員之間互相配合默契，以保證在有限的場地條件下，盡可能的滿足標準要求所給出的各種控制裕度。這一問題是所有ADAS項目檢測中經常遇到的，因此對人類駕駛員提出了超乎尋常的挑戰，目前只能通過持續的訓練來彌補這方面的不足。

最后，在對原始數據進行后處理時，如何判斷ADAS功能發出或結束警報的時刻是困擾試驗工程師的一個普遍的人機工程問題，聲音信號、視覺信號以及其他類型的警報信號在數據回放過程中的時刻是難以精確捕捉的，高強度的重復操作也會對身心尤其是視力健康產生損害，同時對測試結果的處理也會受到人員差異方面的影響而產生人為誤差，因此，有必要在保證測試設備獨立于ADAS系統的前提下，來討論利用復合電子控制系統的控制信號來輔助指導ADAS警報時刻的可行性問題。例如圖7中所示，在測試參數中增加一個觸發信號，以標記ADAS系統警報時刻，由此可以較合理的解決這個問題。

綜上所述，本文所設計的LCDAS測試方案能夠滿足期望的測試需求，在標準檢測中具有相當程度的可行性。

5結束語

本文研究了ISO17387中LCDAS的檢測內容，根據現有設備設計了一套試驗方案，通過實車道路測試，驗證了其可操作性，并總結出試驗過程的注意事項，本文的實踐經驗和操作方法也同樣適用于其它ADAS項目的試驗研究，對智能汽車的試驗具有指導意義。