但是，想要实现这种数字式光计算并非易事，因为光子既没有质量也没有电荷，不能像电子一样通过施加电场就能进行控制。......
2023-07-02
辅助驾驶技术进展与挑战
【摘要】：车道偏离辅助驾驶系统是ADAS的重要组成部分，可将车道偏离辅助驾驶辅助系统分为三个组成模块。车道偏离辅助控制系统仅在检测到即将发生无意识的车道偏离且驾驶员未及时采取纠正措施时起作用，是为了增强车辆的行驶安全性。过早施加辅助控制可能会影响驾驶员的正常操作；反之，过晚施加辅助控制将无法避免车辆偏离车道。当检测到驾驶员在有意识地操纵车辆时，辅助控制系统应及时地退出，将车辆的控制权归还给驾驶员。
先进辅助驾驶系统（advanced driver assistance system，ADAS）是智能交通系统（intelligent transportation system，ITS）的一个重要组成部分，是驾驶自动化当前的主要目标。ADAS主要是指基于视觉传感器，配合GPS、毫米波雷达、激光雷达等传感器融合，在车辆行驶过程中实时感知驾驶环境，根据采集的信号对周围物体进行识别、侦测以及追踪，并结合GPS导航地图数据，进行综合运算与分析，预警可能发生的危险或接管车辆的控制，从而有效增加车辆行驶的安全性和舒适性。
车道偏离辅助驾驶系统（图11-7）是ADAS的重要组成部分，可将车道偏离辅助驾驶辅助系统分为三个组成模块。
图11-7 车道偏离辅助驾驶系统功能结构图
车道偏离预警系统（lane departure warning system，LDWS）是一种通过车载传感器获取车路状态信息而后由预警决策模型判断是否有偏离车道危险并以视觉、听觉、触觉等途径将危险信息传递给驾驶员以辅助驾驶员避免或者减少车道偏离事故的系统。车道偏离预警系统的根本目的是提示驾驶员存在车道偏离的危险，改善驾驶员对危险的感知与判断。
车道偏离辅助驾驶系统（lane departure assistance system，LDAS）是一种通过车载传感器获取车路状态信息由控制决策模型判断是否有偏离车道危险并仅在车辆即将冲出车道时通过控制转向、制动、驱动控制纠正车辆行驶轨迹的系统。车道偏离辅助控制系统仅在检测到即将发生无意识的车道偏离且驾驶员未及时采取纠正措施时起作用，是为了增强车辆的行驶安全性。
车道保持辅助控制系统（lane keeping assist system，LKAS）是一种用于补偿细小的干扰（如道路曲率、道路倾角或侧风）对车辆运动轨迹的影响，以减轻驾驶员的负担的系统。
图11-7所示为车道偏离辅助驾驶系统的功能结构。
车道偏离辅助驾驶系统的关键技术包括以下几点。
①环境感知。环境感知是车道偏离辅助驾驶技术的基础，其目的是通过信息融合技术为系统提供必要的输入参数，主要包括车道检测和车辆检测。
②偏离预警与辅助控制决策算法。决策算法是车道偏离辅助驾驶系统的关键部分，算法的优劣直接影响系统的性能。
③高效且易于接受的预警人机接口。预警人机接口是车道偏离辅助驾驶的重要研究内容，预警人机接口的预警效果及可接受度对车道偏离辅助驾驶系统的推广使用有重大影响。
④先进的辅助控制技术。在预警无效的情况下通过转向、驱动、制动等方式对车辆动力学进行主动干预以避免车辆偏离车道。
目前，国内外对车道偏离辅助驾驶技术的研究主要集中在环境感知和偏离决策模型上。车道偏离决策算法研究的关键是确定一个合理的预警时刻及时触发预警，预警时刻既要确保报警及时、准确，又不对驾驶员造成干扰，同时还应确定合适的干预时刻在驾驶员未做出反应时及时触发辅助控制，该干预时刻既要保证辅助控制有足够时间纠正车辆又不会过早干预导致影响驾驶员的正常操作。车道偏离辅助控制决策算法的基本要求如下。
①低误干预概率。辅助控制系统对车辆的误干预将对车辆的正常行驶产生不良影响，可能使驾驶员产生车辆失控的错觉并导致对辅助控制系统的信任程度降低，甚至选择放弃使用辅助控制系统。
②协调好驾驶员的转向输入和辅助控制系统的控制输出的关系。驾驶员和辅助控制系统均能对车辆的行驶状态进行干预，且驾驶员和辅助控制系统各自的输出信号会相互产生干扰，因此协调好人机关系有利于增加驾驶员对辅助系统的信任。
③辅助控制及时有效。过早施加辅助控制可能会影响驾驶员的正常操作；反之，过晚施加辅助控制将无法避免车辆偏离车道。因此应在车辆即将偏离车道且仅依靠驾驶员操纵无法使车辆回到车道内时启动辅助控制以避免车辆偏离车道行驶。
④适时退出辅助控制。当检测到驾驶员在有意识地操纵车辆时，辅助控制系统应及时地退出，将车辆的控制权归还给驾驶员。
为满足算法基本要求，需要车道偏离辅助控制决策算法能很好地调度车辆相关辅助资源以及人机互动控制的输入与输出。目前具有代表性的车道偏离决策算法采用的决策模型主要有五种：基于车辆横越车道线的时间，基于车辆在车道中的当前位置，基于将来偏离量的不同，基于知识的道路场景感知和稳态预瞄模型。
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