緊急自動(dòng)靠邊停車系統(tǒng)AEP是如果工作的?
芝能科技出品
隨著輔助駕駛系統(tǒng)開始往L3方向迭代,緊急自動(dòng)靠邊停車(AEP)系統(tǒng),未來會(huì)成為安全領(lǐng)域的重要一環(huán),尤其在駕駛員失能等突發(fā)情況下,承擔(dān)起“最后防線”的作用。
我們對這套系統(tǒng)的工作原理、狀態(tài)決策過程和仿真結(jié)果進(jìn)行了深入研究,在分析場景如面臨障礙物、相鄰車道交通壓力等挑戰(zhàn)時(shí),看看這套系統(tǒng)運(yùn)作的特點(diǎn)。
01
主動(dòng)安全的“最后防線”
每年全球有超過一百萬起交通事故奪去生命,而其中不乏因駕駛員突發(fā)身體狀況所致。在輔助駕駛技術(shù)不斷進(jìn)步的今天,如何確保車輛在此類極端情況下仍能安全制動(dòng)并靠邊停車,成為一個(gè)亟待解決的問題。
緊急自動(dòng)靠邊停車系統(tǒng)正是在這樣的背景下被提出,它模擬人類在突發(fā)狀況下的理性應(yīng)對,通過切換為自動(dòng)駕駛模式,控制車輛自主尋找安全位置?。
在功能上,這個(gè)系統(tǒng)不是一個(gè)孤立系統(tǒng),而是多個(gè)主動(dòng)安全技術(shù)協(xié)同工作的產(chǎn)物。
它需要在毫秒級時(shí)間內(nèi)做出判斷并執(zhí)行操作,這包括自適應(yīng)巡航(ACC)維持車速、車道保持輔助(LKA)維持行駛路徑、盲點(diǎn)檢測(BSM)保障變道安全,以及緊急制動(dòng)(AEB)在必要時(shí)進(jìn)行制動(dòng)動(dòng)作。
更進(jìn)一步,AEP還要綜合評估道路邊緣狀態(tài)、交通密度以及障礙物分布,在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)因素中快速權(quán)衡,完成“類人”的決策。
這套系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)邏輯并不復(fù)雜,它采用狀態(tài)機(jī)模型進(jìn)行控制,系統(tǒng)可以在“車道保持+自適應(yīng)巡航(LKA_ACC)”、“向左/右自動(dòng)變道(ALC_left/right)”、“靠左/右停車(pullover_left/right)”、“輕制動(dòng)(brake_mild)”與“停車(Stop)”幾個(gè)狀態(tài)中切換。
車輛在觸發(fā)AEP后將按照這一序列操作——首先評估環(huán)境,再根據(jù)盲區(qū)狀態(tài)與道路資源做出變道與靠邊決策,最后通過精細(xì)化扭矩控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)停車。
這種模式的關(guān)鍵是“可靠性”,AEP系統(tǒng)不能出現(xiàn)歧義判斷,更不能在突發(fā)場景中猶豫。
02
三類典型場景
我們可以模擬了三種典型交通場景,以驗(yàn)證這套系統(tǒng)的適應(yīng)性與穩(wěn)定性,從最基礎(chǔ)的無人干擾、無障礙條件,逐步提升至存在交通流與障礙物的復(fù)雜環(huán)境,再到需要多車道動(dòng)態(tài)變道的挑戰(zhàn)性案例。
車輛在一條無其他交通流與障礙物的高速公路上行駛,接收到觸發(fā)信號(hào),立即進(jìn)入“靠右停車”流程,車輛通過短時(shí)扭矩峰值完成向路肩的轉(zhuǎn)向動(dòng)作,車輛重心與路肩中心對齊,系統(tǒng)轉(zhuǎn)入直線行駛。
當(dāng)車輛重心進(jìn)入路肩、即停車意圖確認(rèn)后,制動(dòng)模塊減速度完成剎車直至完全停止,在理想狀態(tài)下的邏輯清晰性和控制精度。
相鄰車道存在行駛車輛,計(jì)劃停車車道上還存在障礙物。
車輛原本在第2車道行駛,觸發(fā)AEP后,檢測到第3車道前方障礙距離小于10米,系統(tǒng)暫停變道,選擇繼續(xù)在當(dāng)前車道保持行駛。
隨后由于左側(cè)也出現(xiàn)交通車輛,系統(tǒng)再次選擇“保持狀態(tài)”。直到前方交通車輛與障礙物均被判斷為“可繞過”,才執(zhí)行靠邊停車決策,完成制動(dòng)操作。
這需要對環(huán)境動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)感知能力,必須持續(xù)監(jiān)測障礙距離與鄰道交通態(tài)勢,并在第一時(shí)間做出可執(zhí)行的應(yīng)對策略,所采用的分段控制邏輯與連續(xù)路徑評估機(jī)制,保證了決策在“安全性優(yōu)先”的前提下,依然能夠順利推進(jìn)。
最具挑戰(zhàn)性的操作邏輯:在右側(cè)車道無車輛但需連續(xù)變道兩次才能靠邊的情況下,系統(tǒng)是否能順利完成從1號(hào)車道穿越至3號(hào)車道的“中轉(zhuǎn)式”靠邊停車操作。
需要通過自動(dòng)變道控制從1號(hào)車道進(jìn)入2號(hào)車道;隨后保持短時(shí)間直行穩(wěn)定狀態(tài),再進(jìn)入3號(hào)車道并執(zhí)行最終的靠邊停車流程。
整個(gè)變道與停車過程中,速度始終被嚴(yán)格控制,轉(zhuǎn)向控制也表現(xiàn)出高穩(wěn)定性,最終實(shí)現(xiàn)了多步路徑上的閉環(huán)控制。
小結(jié)
緊急自動(dòng)停車系統(tǒng)作為緊急情況下的主動(dòng)安全保障機(jī)制,具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用潛力,依賴的各類主動(dòng)安全功能已經(jīng)在當(dāng)今智能車輛中較為普及,在系統(tǒng)架構(gòu)與硬件依賴上并不需要完全推倒重來,只需在算法決策層進(jìn)行有效整合。
原文標(biāo)題 : 緊急自動(dòng)靠邊停車系統(tǒng)AEP是如果工作的?
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