一、ADAS的实质

自动驾驶汽车是一种通过计算机系统实现无人驾驶的智能汽车，自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让计算机可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。

自动驾驶技术的实质就是使用计算机系统替代驾驶员完成不同驾驶场景下的驾驶任务，而系统能覆盖的驾驶场景、驾驶任务的多少代表了自动驾驶技术的高低。自动驾驶技术的发展路径就是系统覆盖能力，从有限驾驶场景到所有驾驶场景、从简单驾驶任务到复杂驾驶任务、从驾驶任务中的部分驾驶行为到所有驾驶行为。

辅助驾驶（DAS）为自动驾驶（ADS）技术的初级阶段（Level 1~Level 2级别），其与更高级别自动驾驶技术相比，区别在于驾驶辅助系统要求驾驶员和DAS系统冗余并行执行相同驾驶任务，并通过人机接口进行通信，而高级自动驾驶系统可独立执行驾驶任务，无需驾驶员参与。

辅助驾驶（DAS）的具体功能分类见下表1：

表1  驾驶辅助系统（DAS）功能分类

DAS分类

具体内容

示例

驾驶员信息系统

为驾驶员及副驾驶员提供重要信息。

抬头显示、导航、倒车影像

汽车通信系统

V2X

T – BOX

安全及舒适性系统

通过传感器感知周边环境，根据安全或舒适性需求发出警报或主动干预。

LDW、FCW、AEB、ACC、LKA、APA

汽车稳定性系统

ESC

ESC

主动及被动安全系统的组合

判断安全风险来临时，协同主动安全系统（制动）和被动安全系统（安全气囊、座椅等）共同作用。

/

传统的辅助驾驶系统（DAS）功能一般基于简单的车辆自身状态信息进行判断和执行（例如ESC），无需感知周边环境。而高级辅助驾驶系统（ADAS）具有用于采集和分析汽车周边环境中信息的传感器，并可根据需要进行复杂的信号处理，以支持相应驾驶任务。

二、驾驶任务及驾驶能力

下图1中的简单模型用于说明驾驶员、汽车和环境之间的联系。

ADAS系列（一）：ADAS与驾驶任务及驾驶能力_java图 1  驾驶员-汽车-环境系统模型


1、驾驶任务

驾驶任务见表1，需要指出的是：驾驶员可同时进行表1中的几项驾驶任务，其中“基本驾驶任务”为动态行驶中的首要驾驶任务，其它驾驶任务为第二、第三驾驶任务。

表1  驾驶任务

一级驾驶任务

二级驾驶任务

三级驾驶任务

任务说明

基本驾驶任务

导航

/

选行驶路线及预估所需时间。

引导

/

根据当前交通情况及计划好的行驶过程计算出有用的引导参数：车道选择、车速等。

稳定驾驶

控制纵向运动

调节车纵向运动以稳定车辆。

控制横向运动

调节车横向运动以稳定车辆。

将信息告知周围

信号灯控制

转向灯、双闪等

/

鸣笛

/

/

……

/

/

其它操纵功能

空调操纵

/

/

车门、车窗操纵

/

/

收音机、音响操纵

/

/

……

/

/


2、驾驶能力

驾驶员完成每项驾驶任务均需经历图1中的“信息输入→信息处理→信息输出”三个过程[1]，因此驾驶能力即表现为驾驶员完成信息输入、信息处理、信息输出三阶段中各项驾驶行为的能力，具体见表2。

表 2  驾驶能力

驾驶过程

驾驶行为

具体内容

信息输入

感知

  • HMI信息；

  • 周边环境：车辆、行人、障碍物、天气、视野等；

  • 道路情况：车道、岔路口等；

  • 交通指示：交通灯、交通指示牌等；

  • 车道表面特征：坑、坎、低附路面等。

信息处理

判断

  • 与其它交通参与者的纵向间距、横向间距、相对车速判断；

  • 特殊情况判断：行人突然横穿马路等。

决策和思考

  • 导航；

  • 引导。

信息输出

操纵汽车

  • 控制纵向运动；

  • 控制横向运动；

  • 其它操纵功能：灯光、雨刮、空调、收音机、车门/窗、鸣笛等。

驾驶员完成驾驶行为能力的强弱可由驾驶员的知识、经验、技能等因素决定，具体见表3。

表3  驾驶行为的依据

驾驶行为依据

说明

基于知识的行为

针对意外情况或无经验的情况，驾驶员无“规则”可参考，需依据自身“知识”判断/决策。

基于规则的行为

针对经常出现或已有规则的情况，例如交通规则、说明书等。

基于技能的行为

针对经过大量练习，已内化为反射式“刺激-反应”机制的驾驶行为。

[1]“信息输入→信息处理→信息输出”可对应自动驾驶技术上的“环境感知→决策规划→控制执行”。