車道保持輔助系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)方法的研究

沈 青 周天宏 孔華鋒 黃 曉 向慧琳

（武漢商學(xué)院信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

0 引言

車道保持輔助系統(tǒng)（Lane Keeping Assistant System，下文簡(jiǎn)稱LKA 系統(tǒng)）在避免由于駕駛員疲勞、分神導(dǎo)致車輛駛出原有車道而引起交通事故方面發(fā)揮了重要作用。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于車道保持輔助系統(tǒng)技術(shù)的測(cè)試研究，大多集中于客觀測(cè)試范疇，車道保持輔助基于消費(fèi)者駕乘體驗(yàn)感的主觀評(píng)價(jià)方面，相關(guān)研究較少。在i-VISTA 智能行車輔助評(píng)價(jià)規(guī)程（2020）中設(shè)計(jì)了居中行駛的體驗(yàn)指標(biāo)，主要關(guān)注主車軸線與車道中心線的橫向間距保持范圍，并未對(duì)糾偏能力和糾偏時(shí)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

文獻(xiàn)[2]對(duì)車道保持輔助系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并從人機(jī)交互、LDW 功能、LKA 功能三個(gè)方面的設(shè)計(jì)了10項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和分析，但評(píng)價(jià)指標(biāo)不夠全面，評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法比較簡(jiǎn)略。

1 車道保持輔助系統(tǒng)

LKA 系統(tǒng)是指車輛根據(jù)識(shí)別到的實(shí)體車道線保持車輛行駛在車道中。當(dāng)車輛在標(biāo)記線清晰且視線充足的道路上行駛時(shí)，如果駕駛員由于注意力不集中等原因造成車輛無意識(shí)偏離出本車道時(shí)，該系統(tǒng)通過對(duì)車輛的橫向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制從而將車輛維持在本車道內(nèi)。LKA 系統(tǒng)一般應(yīng)具備車道線識(shí)別、車道偏離預(yù)警和主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)等功能。

2 基于用戶視角的主觀評(píng)價(jià)體系

隨著汽車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化概念的提出，汽車行業(yè)正在醞釀一場(chǎng)顛覆性的革命，其中，用戶體驗(yàn)將顛覆傳統(tǒng)的質(zhì)量定義。建立基于用戶駕乘體驗(yàn)的車道保持輔助系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)方法對(duì)于用戶體驗(yàn)問題的發(fā)現(xiàn)與解決具有十分重要的意義。

LKA 系統(tǒng)所產(chǎn)生的預(yù)警、報(bào)警或車輛控制與駕乘人員的體驗(yàn)息息相關(guān)。駕駛員和乘客對(duì)于LKA 系統(tǒng)的接受度直接影響其對(duì)該系統(tǒng)的使用程度，因而在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)需考慮用戶對(duì)LKA 各項(xiàng)功能的了解情況和接受度。

該文從用戶駕駛和乘坐搭載LKA 系統(tǒng)的車輛的主觀感受出發(fā)，結(jié)合車道保持輔助的技術(shù)特點(diǎn)和主要功能，從人機(jī)交互、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助這三個(gè)維度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法，構(gòu)建基于用戶視角的車道保持輔助系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1 所示。

2.1 評(píng)分依據(jù)

該文采用常用的十分制評(píng)價(jià)，從用戶體驗(yàn)和感受出發(fā)。設(shè)計(jì)如下評(píng)分依據(jù)，如表1 和表2 所示。用戶感受分為四類，如表1 所示。

表1 用戶感受

圖1 基于用戶視角的車道保持輔助系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

評(píng)分依據(jù)分為6 種，每種對(duì)應(yīng)四類用戶感受和相應(yīng)的分?jǐn)?shù)區(qū)間，如表2 所示。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

從人機(jī)交互、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助這三個(gè)維度共設(shè)計(jì)18 項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表3、表4、表5 所示。每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)一項(xiàng)評(píng)分依據(jù)，評(píng)分依據(jù)相關(guān)說明見表2。

2.3 人機(jī)交互維度評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法

人機(jī)交互維度主要評(píng)價(jià)用戶手冊(cè)、圖標(biāo)識(shí)別和位置、交互方式、操作便捷性、車道線識(shí)別和顯示、駕駛員接管車輛、脫手報(bào)警敏感度等6 個(gè)方面。

表2 評(píng)分依據(jù)

表3 人機(jī)交互評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.3.1 用戶手冊(cè)

用戶通過閱讀用戶手冊(cè)，對(duì)車輛所具備的LKA 和LDW功能介紹進(jìn)行了解，根據(jù)閱讀后對(duì)功能的理解程度，如LKA主要用途、如何打開和關(guān)閉、LKA 系統(tǒng)正常工作需滿足的條件、LKA 系統(tǒng)退出條件等，參考評(píng)分依據(jù)2 來打分。

2.3.2 圖標(biāo)識(shí)別和位置

該指標(biāo)評(píng)價(jià)LKA 系統(tǒng)的圖標(biāo)是否清晰易懂，是否與ADAS 其他功能例如自適應(yīng)巡航（簡(jiǎn)稱ACC）、交通擁堵輔助系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TJA）好區(qū)分和辨別，圖標(biāo)位置是否便于駕駛員開車時(shí)辨認(rèn)。

2.3.3 交互方式

該指標(biāo)評(píng)價(jià)文字提醒和聲音提醒直觀和清晰情況，提醒頻率是否合適和恰當(dāng)，是否過于頻繁。例如當(dāng)車輛有左偏趨勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)是否有清晰、直觀的圖標(biāo)、文字或聲音提醒。

2.3.4 操作便捷性

該指標(biāo)評(píng)價(jià)功能開啟和關(guān)閉是否方便駕駛員開車過程中進(jìn)行操作，并且能通過圖標(biāo)清晰顯示出來，使駕駛員能直觀判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)（開啟、關(guān)閉）。

2.3.5 車道線識(shí)別和顯示能力

該指標(biāo)評(píng)價(jià) LKA 系統(tǒng)對(duì)車道線的識(shí)別速度和準(zhǔn)確度能力，尤其是車道線不夠清晰的情況下，并能把識(shí)別出的車道線在車輛儀表顯示。從三個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，一是不同類型車道線道路，二是不同光線環(huán)境，三是不同車速條件下，LKA 系統(tǒng)對(duì)車道線的識(shí)別能力和顯示情況。

2.3.6 駕駛員接管車輛

該指標(biāo)評(píng)價(jià)駕駛員有主觀接管車輛意圖或動(dòng)作時(shí)，LKA系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)退出并修改相應(yīng)圖標(biāo)顯示，且能直觀提醒駕駛員。例如左轉(zhuǎn)向燈打開、雙閃燈打開或駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，此時(shí)駕駛員有主動(dòng)控制車輛意圖，LKA 系統(tǒng)應(yīng)退出，不應(yīng)產(chǎn)生糾偏動(dòng)作。

2.3.7 脫手報(bào)警敏感度

該指標(biāo)評(píng)價(jià)脫手報(bào)警設(shè)計(jì)是否貼合用戶使用習(xí)慣，能否個(gè)性化設(shè)置，方向盤脫手報(bào)警時(shí)間設(shè)置是否合理，報(bào)警方式是否直觀。例如，是否太過靈敏，手離開1 秒就報(bào)警；還是太過遲鈍，20 秒還不報(bào)警；是否有分層級(jí)的脫手報(bào)警提醒方式，如用戶手離開方向盤5 秒只是文字提醒和聲音提醒，離開15 秒后文字提醒、聲音提醒加震動(dòng)提示。

2.4 車道偏離預(yù)警維度評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法

車道偏離預(yù)警維度主要評(píng)價(jià)預(yù)警能力、預(yù)警方式、漏報(bào)警、誤報(bào)警、報(bào)警時(shí)機(jī)等5 個(gè)方面，如表4 所示。

表4 車道偏離預(yù)警評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.4.1 預(yù)警能力

該指標(biāo)評(píng)價(jià)LKA 系統(tǒng)預(yù)警能力，從直道預(yù)警能力和彎道預(yù)警能力兩方面來考察。如直道左偏、直道右偏是否能產(chǎn)生報(bào)警，彎道左偏、彎道右偏是否能產(chǎn)生報(bào)警。

2.4.2 預(yù)警方式

該指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的預(yù)警方式是否有效（主要有三種方式，聲音預(yù)警、視覺預(yù)警、震動(dòng)預(yù)警），預(yù)警方式是否能夠引起駕駛員的注意，預(yù)警強(qiáng)度是否合適。

2.4.3 漏報(bào)警

該指標(biāo)評(píng)價(jià)漏報(bào)警情況，車輛正常行駛，LKA 系統(tǒng)滿足正常工作各項(xiàng)條件，車輛有偏離趨勢(shì)時(shí)，未產(chǎn)生報(bào)警提示。

2.4.4 誤報(bào)警

該指標(biāo)評(píng)價(jià)報(bào)警準(zhǔn)確情況，例如車輛沒有偏離趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警或者車輛已從偏離趨勢(shì)回到車道中心行駛時(shí)無需報(bào)警卻產(chǎn)生報(bào)警。

2.4.5 報(bào)警時(shí)機(jī)

該指標(biāo)評(píng)價(jià)報(bào)警時(shí)機(jī)是否及時(shí)，預(yù)警過早或過晚都不好。如圖2 所示，當(dāng)車輛無意識(shí)駛出“6-干預(yù)臨界線”時(shí)，LKA 系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)，使車輛保持在本車道內(nèi)。如果車輛在未駛出“3-最早干預(yù)線”便開始報(bào)警，那么就屬于報(bào)警時(shí)刻過早；如果車輛在已駛出“4-最遲干預(yù)線”還未產(chǎn)生報(bào)警，那么就屬于報(bào)警時(shí)機(jī)過晚。

2.5 車道保持輔助維度評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法

車道保持輔助維度主要評(píng)價(jià)糾偏能力、糾偏時(shí)機(jī)、誤糾偏、漏糾偏、舒適性、安全性等6 個(gè)方面，見表5。

2.5.1 糾偏能力

該指標(biāo)評(píng)價(jià)LKA 系統(tǒng)糾偏能力，主要是直道糾偏能力和彎道糾偏能力。

直道的評(píng)價(jià)以10km/h 為一個(gè)跨度從30～70km/h 評(píng)價(jià)，在不同車速情況下，車輛產(chǎn)生左偏或右偏時(shí)，LKA 系統(tǒng)能進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)，使得車輛保持在本車道內(nèi)。用戶參考評(píng)分依據(jù)1 來打分。

表5 車道保持輔助維度評(píng)價(jià)指標(biāo)

彎道行駛的評(píng)價(jià)主要是三個(gè)方面：入彎穩(wěn)定性、彎道行進(jìn)過程穩(wěn)定性、出彎時(shí)方向的回正穩(wěn)定柔和。入彎穩(wěn)定性，車輛進(jìn)入彎道時(shí)應(yīng)平穩(wěn)順滑，車輛動(dòng)態(tài)連續(xù)，方向盤轉(zhuǎn)角變化應(yīng)平順自然且跟隨彎道曲率不存在不足或超調(diào)現(xiàn)象。彎道中，車輛轉(zhuǎn)向應(yīng)盡可能維持穩(wěn)定，無明顯突變，彎道中車輛與車道線不存在明顯蛇形現(xiàn)象。出彎時(shí)方向的回正穩(wěn)定柔和，車輛與車道線之間盡可能保持正中。

圖2 LKA 系統(tǒng)的車道偏離特征線

2.5.2 糾偏時(shí)機(jī)

駕駛員對(duì)于 LKA 介入時(shí)機(jī)的主觀感受主要受 LKA 介入時(shí)車輛在車道中的位置與狀態(tài)這一因素的影響，即介入時(shí)機(jī)的早晚。

如圖2 所示，當(dāng)車輛無意識(shí)駛出“6-干預(yù)臨界線”時(shí)，LKA 系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)向干預(yù)，使車輛保持在本車道內(nèi)。如果車輛在“3-最早干預(yù)線”前便已經(jīng)開始產(chǎn)生糾偏力矩，控制方向盤，那么就屬于糾偏時(shí)刻過早；如果車輛在已駛出“4-最遲干預(yù)線”還未產(chǎn)生糾偏力矩或那么就屬于報(bào)警時(shí)機(jī)過晚。

2.5.3 誤糾偏

該指標(biāo)評(píng)價(jià)是否出現(xiàn)誤糾偏情況。例如車速低于用戶手冊(cè)要求的工作車速、車輛雙閃打開、左轉(zhuǎn)向燈打開等。

2.5.4 漏糾偏

該指標(biāo)評(píng)價(jià)是否存在漏糾偏情況。如車輛左偏或右偏時(shí)，系統(tǒng)未產(chǎn)生糾偏動(dòng)作。

2.5.5 舒適性

該指標(biāo)評(píng)價(jià)用戶在使用LKA 系統(tǒng)的駕駛舒適性感受和乘坐舒適性感受，如系統(tǒng)對(duì)方向盤施加的糾偏力矩大小是否適中，糾偏過程是否柔和、順暢。

2.5.6 安全性

該指標(biāo)評(píng)價(jià)用戶在使用LKA 系統(tǒng)的駕駛安全性感受和乘坐安全性感受，系統(tǒng)糾偏過程中是否會(huì)引起方向盤較大幅度的擺動(dòng)，導(dǎo)致車身輕微或小幅度晃動(dòng)，引起駕駛員的不安全感。

3 實(shí)車試驗(yàn)

選用三臺(tái)搭載LKA 系統(tǒng)的車輛，以試駕和試乘的方式，根據(jù)上文設(shè)計(jì)的18 項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。三臺(tái)測(cè)試樣車來自于不同車企，經(jīng)試駕和試乘，3 臺(tái)樣車人機(jī)交互、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助均能正常使用，但帶給用戶的體驗(yàn)和感受不同。總體來看，3 臺(tái)樣車均沒有“沒有滿足用戶需求”的指標(biāo)。樣車1 有7 項(xiàng)指標(biāo)得分在5-6 分，說明“僅實(shí)現(xiàn)部分用戶期望”，須改進(jìn)。樣車2 的18 項(xiàng)指標(biāo)均得分在7-10 分，說明該車LKA 系統(tǒng)給用戶的駕乘體驗(yàn)比較好。樣車3 有2 項(xiàng)指標(biāo)得分在5-6 分，需改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

該文結(jié)合LKA 系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，從用戶視角提出了一種LKA 系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)方法，并構(gòu)建LKA 系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)模型，對(duì)以往從車道偏離預(yù)警技術(shù)和車道偏離轉(zhuǎn)向干預(yù)技術(shù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)視角進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的測(cè)試方法進(jìn)行了有效補(bǔ)充。用戶對(duì)LKA 系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)由人機(jī)交互、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助3 個(gè)維度，18 項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容構(gòu)成。經(jīng)實(shí)車測(cè)試驗(yàn)證，該評(píng)價(jià)方法能有效評(píng)估用戶使用車道保持輔助系統(tǒng)的駕乘體驗(yàn)，可為后續(xù)車道保持輔助系統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化提供參考。