汽车智能驾驶主观评价任务

【知识引导】

知识点一　智能驾驶评价概述

1.智能驾驶简介

智能驾驶是在普通汽车的基础上增加先进的传感器（雷达、摄像头等）、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现车与人、车、路、云等的智能信息交换，使汽车具备智能的环境感知能力，能够自动分析行驶状态，并按照人的意志到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。智能驾驶属于新兴技术，涉及领域广泛，包括多源信息采集与环境识别技术、定位技术、规划与控制技术、车内智能网络技术、无线数据交互及异构网络融合技术等。从技术发展角度来看，智能驾驶经历了两个阶段：第一阶段是智能驾驶的初级阶段，即驾驶辅助阶段；第二阶段是智能驾驶发展的终极阶段，即完全替代人的无人驾驶。驾驶辅助是智能驾驶的初级阶段，是无人驾驶技术的基础。美国高速公路安全管理局（NHTSA）将智能驾驶分为5 个层次，如图5-1 所示。世界上大多数汽车企业参照这一划分标准。

图5-1　智能驾驶发展层次

层次0：无智能化，驾驶员时刻控制汽车原始底层结构。

层次 1：驾驶辅助阶段，具有一个或多个特殊的自动控制功能，能为驾驶员提供报警或辅助。

层次 2：半自动驾驶阶段，将至少两个原始控制功能融合在一起，完全不需要驾驶员对这些功能进行控制。

层次 3：高度自动驾驶阶段，在某个特定的驾驶交通环境下让驾驶员完全不用控制汽车，而且能够返回驾驶员模式。

层次 4：全工况无人驾驶，全程检测交通环境，能够实现所有的驾驶目标，在任何时候驾驶员都不需要对车辆实施控制。

目前，绝大多数整车厂已进入驾驶辅助的产业化搭载阶段，部分领先整车厂正在此基础上进行自动驾驶技术的研究和大规模路试。

驾驶辅助是指通过环境探测传感器探测车辆周围环境，识别有效目标，排除干扰，并结合车辆及驾驶员状态进行综合判断，从而在正确的时间以正确的方式发出报警或控制车辆，以提高驾驶舒适性或安全性。环境探测传感器通常包括毫米波雷达、激光雷达、摄像头和超声波雷达。报警方式通常包括视觉、听觉或触觉报警。控制方式通常包括车辆速度、加速度或方向控制。驾驶辅助系统的报警或控制动作与乘员的体验非常相关，如系统操作是否方便，报警的时机是否合适，报警的方式和强度是否合适，车辆控制的效果如精度、响应速度等是否合适等。按照使用工况的不同，可将驾驶辅助系统分为五大子系统：车道辅助（Lane Assistance System，LAS）、并线辅助（Lane Change Decision Assistance，LCDA）、全景显示（Around View Monitor，AVM）、自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control，ACC）、自动泊车辅助（Automatic Parking Assistance，APA）。评价时应以用户体验为出发点，按子系统逐个进行。

本任务以驾驶辅助系统为出发点，介绍智能驾驶的主观评价方法，并着重论述自适应巡航控制（ACC）和自动泊车辅助（APA）两个典型子系统的评价内容和评价方法。驾驶辅助系统评价指标总览如图5-2 所示，共有5 个二级属性指标，细分至22 个三级属性指标。

图5-2　驾驶辅助系统评价指标总览

2.智能驾驶评价展望

目前，智能驾驶仍处于驾驶辅助阶段，行业内尚处于探索阶段。从技术发展角度看，驾驶辅助系统的主观评价正朝着两个方向发展：

（1）专业评价和非专业评价结合

目前，驾驶辅助系统的评价主要由专业的驾驶员或者对系统比较了解的试验人员进行。下一步将考虑由专业的驾驶员和非专业的驾驶员，甚至是首次了解该系统的用户进行综合评价，即由不同熟练程度的驾驶员来综合评估驾驶辅助系统是否真的对车辆驾驶有帮助，是否真的能提高驾驶的安全性或舒适性。

（2）道路评价和虚拟评价结合

采用虚拟技术来构建人-车-路测试闭环，如软件在环、硬件在环，甚至包括驾驶模拟器等都可以在特定的工况下评价驾驶辅助系统。相对真实的道路评价，这种评价方法具有时间短、费用低、安全性高、可控性和可重复性高等优点，然而不足是不能完全模拟真实的道路情况和真实的驾驶风格及体验。比较可行的方法是将两者结合起来，前期开发中以虚拟评价为主，后期验证以道路评价为主。

知识点二　智能驾驶评价项目实施

1.评价准备

（1）样车准备

在评价试验开始前需要明确评价样车状态，确认对ACC、APA 等智能驾驶有重大影响的整车参数；待评价样车至少3 辆，ACC、APA 评价道具用车两辆，要求可正常驾驶。

（2）人员准备

ACC 和APA 评价人员的选择应充分考虑评价人员的差异性，需要涵盖不同的驾驶年限、年龄以及性别等。选定原则如表5-1 所示。

表5-1　娱乐系统评价人员选定原则

（3）场地选择

为保证安全和试验过程可控，建议在汽车试验场进行评价。如果在公共的道路进行评价，需要考虑其他交通参与者的影响。

① ACC 评价场地

a.直道要求：2%坡度以下，长度至少1 000 m，双车道，可自由换道。

b.弯道要求：长度至少500 m（带直道过渡），半径分别为75 m 和250 m，双车道，可自由换道。

c.坡道要求：15%、30%坡度，双车道，可自由换道。

② APA 评价场地

场地尺寸要求：大于30 m×10 m。

2.ACC 评价内容与评价方法

ACC 基于定速巡航来对速度进行控制，进一步实现对距离的把握。简单来说，定速巡航要做的只有一件事，那就是达到驾驶员预设的车速要求；而自适应巡航除了达到预设车速外，还肩负着保持预设跟车距离以及随着车距变化自动加速与减速的任务。因此，ACC 主要从跟车控制、停走控制、切入、切出、弯道控制、坡道控制、多目标辨别、侵入、交互品质9 个方面进行主观评价。

（1）跟车控制

① 评价目的

对ACC 跟随目标车的运动性能进行主观评价。

a.速度控制：评价本车定速巡航控制的精度及稳定性。

b.跟车时距：评价本车与目标车之间的跟车时距是否满足正常驾驶车辆的需求。

② 评价工况

在直道工况，本车和目标车在同一车道内行驶，典型评价场景如图5-3 所示。

图5-3　跟车控制典型评价场景

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-2 所示。

表5-2　跟车控制评价工况

（2）停走控制

① 评价目的

模拟实际道路的堵车工况，目标车辆走走停停，对ACC 的停走舒适性进行评价。

a.停车距离：评价本车与目标车之间的停车距离是否合适。

b.停车过程：评价本车由运动到停止过程的舒适性和安全性。

c.起步过程：评价本车由停止到运动过程的舒适性和安全性。

② 评价工况

在直道工况，本车和目标车在同一车道内行驶，典型评价场景如图5-4 所示。

图5-4　停车控制典型评价场景

稳定跟随后，目标车以不同的减速度停下；目标车停下后，分别在3 s 内和3 s 后启动。

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-3 所示。

表5-3　停走控制评价工况

（3）切入

① 评价目的

相邻车道的前车在本车前方一定距离切入本车道，成为目标车，对ACC 的响应情况进行评价。

a.响应时间：评价目标车切入本车道到本车有制动响应的时间是否合适。

b.减速过程：评价减速过程的舒适性。

② 评价工况

在直道工况，本车和目标车在相邻车道内行驶，目标车在适当的时机切入本车道，典型评价场景如图5-5 所示。

图5-5　切入评价场景

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-4 所示。

表5-4　切入评价工况

（4）切出

① 评价目的

模拟目标车在本车前方一定距离切出本车道，对ACC 的响应情况进行评价。

a.响应时间：评价目标车切出本车道到本车有加速响应的时间是否合适。

b.加速过程：评价加速过程的舒适性。

② 评价工况

在直道工况，本车和目标车在同一车道内行驶，目标车在适当的时机切出本车道，典型评价场景如图5-6 所示。

图5-6　切出评价场景

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-5 所示。

表5-5　切出评价工况

（5）弯道控制

① 评价目的

评价ACC 在弯道工况下的适应性。

a.目标识别：评价入弯、在弯道行驶、出弯工况下ACC 是否出现目标丢失情况。

b.速度控制：评价弯道工况下速度控制是否合理，比如不主动加速或适当减速等。

c.跟车时距：评价本车与目标车之间的跟车时距是否满足正常驾驶车辆的需求。

② 评价工况

在半径分别为75 m 和250 m 的弯道工况，本车和目标车在同一车道内行驶，典型评价场景如图5-7 所示。

图5-7　弯道控制评价场景(www.chuimin.cn)

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-6 所示。

表5-6　弯道控制评价工况

（6）坡道控制

① 评价目的

评价ACC 在坡道工况下的适应性。

a.目标识别：评价ACC 是否出现目标丢失的情况。

b.速度控制：评价坡道工况下的速度控制精度和稳定性是否出现下降。

c.跟车时距：评价本车与目标车之间的跟车时距是否满足正常驾驶车辆的需求。

d.停走能力：评价ACC 在坡道工况下停止或起步时是否溜车。

② 评价工况

在10%～30%坡度的工况下，本车和目标车在同一车道内行驶，典型评价场景如图5-8 所示。

图5-8　坡道控制评价场景

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-7 所示。

表5-7　坡道控制评价工况

（7）多目标辨别

① 评价目的

评价ACC 对多个前车工况下的目标识别能力。

② 评价工况

本车道和相邻车道内有两辆目标车，其初始位置和速度相同，试验开始后本车道内目标车1 加速，本车超过相邻车道内的目标车2 时试验结束，评价场景如图5-9 所示。

图5-9　多目标辨别评价场景

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-8 所示。

表5-8　多目标辨别评价工况

（8）侵入

① 评价目的

a.目标识别：评价ACC 锁定目标车的距离是否合适。

b.响应时间：评价ACC 开始减速响应的时刻是否及时。

c.减速过程：评价ACC 减速过程的舒适性。

② 评价工况

在直道工况，本车和目标车在同一车道内行驶，其初始距离大于200 m，评价场景如图5-10 所示。

图5-10　侵入评价场景

评价过程对车辆的驾驶要求如表5-9 所示。

表5-9　侵入评价工况

（9）交互品质

交互品质是ACC 科技感和体验感的直接表现，是向更高层次用户需求探索的方向，它能够直接反映企业产品特征，以便打造最有效的市场竞争力。前述（1）～（8）八个评价工况，从操作品质、操作逻辑、图像提示、声音提示4 个方面进行评价。

① 操作品质：评价各开关按键的大小是否合适，位置是否合适，标识是否清晰、易于理解，调节中是否有阻尼感等。

② 操作逻辑：评价ACC 开关逻辑、时距调整逻辑、加减速逻辑、停走逻辑等是否清晰、易于理解。

③ 图像提示：评价仪表ACC 显示界面的设计是否符合ACC 操作逻辑，界面清晰度和色彩是否具有科技感，目标车、时距、设定车速等提示是否清晰、易懂。

④ 声音提示：评价当ACC 制动力不足需要驾驶员接管、停走控制需要驾驶员恢复时的提示声是否易于区分。

3.APA 评价内容及评价方法

APA 是辅助驾驶员将车辆泊入车位的系统。APA 系统会自动搜索车位，找到可泊车位之后，会引导驾驶员进行速度控制和换挡操作，并适时给出一些告警信息。APA 系统会主动代替驾驶员接管转向，将车辆泊入车位。一旦车辆泊入车位，系统会退出对转向的控制，并退出泊车系统。在整个自动泊车过程中，驾驶员可以接管转向，但此时系统会自动退出。APA 分为平行泊车和垂直泊车两种模式，对这两种模式的评价可从以下6个方面进行。

① 车位搜索能力：评价APA 能搜索车位的最高车速、横向距离、可搜索车位的最小尺寸等。

② 车位搜索便捷性：评价APA 系统激活、车位选择操作方式是否简单便捷。

③ 泊车舒适度：评价APA 在泊车过程中是否具备障碍物避撞能力，转向控制是否平缓舒适。

④ 系统退出便捷性：评价APA 在泊车过程中因各种外界条件造成中途退出时的便捷性，包括退出条件是否合理、驾驶员干预转向力度是否合适、驾驶员接管车辆是否简单便捷。

⑤ 泊车完成效果：评价泊车完成后车辆的姿态以及转向盘是否回正。

⑥ 交互品质：在泊车过程中，从操作品质、操作逻辑、图像提示、声音提示4 个方面评价。

（1）平行泊车

平行泊车标准评价场景如图5-11 所示，侧边停放车辆一致且直线摆放在两个边界障碍物中间形成停车位，标准车位长度等于APA 车辆长度加上XPδ 参数：

① 对于长度为4～6 m 的车辆，XPδ ＝APA 车辆长度L×0.25；

② 对于小型车辆（≤4 m），pδ× ＝4 m×0.25＝1 m；

③ 对于大型车辆（≥6 m），pδ× ＝6 m×0.25＝1.5 m。

车位深度等于APA 车辆宽度加0.2 m。

图5-11　标准平行泊车评价场景

启动APA 功能，按照APA 的系统提示完成整个平行泊车的过程。在使用泊车系统时，驾驶员在按照系统提示进行泊车操作的同时，也可以按照自己的意愿对车辆进行操作，但此时APA 会自动退出。

以典型评价场景为基础，挪动侧边停放车辆，使车位长度或宽度发生变化，形成不规则车位，重复上述平行泊车评价过程。实际中，平行泊车评价场景形式非常复杂，典型场景如图5-12 所示，评价操作可参照标准平行泊车场景进行。

图5-12　常见平行泊车评价场景

（2）垂直泊车

垂直泊车标准评价场景如图5-13 所示，两侧车辆都垂直停放且对齐，在两个边界障碍物中间形成停车位，标准停车位宽度为APA 车辆宽度加上0.8 m，车位深度为APA 车辆的最小长度。

图5-13　标准垂直泊车评价场景

启动APA 功能，按照APA 的系统提示完成整个垂直泊车的过程。在使用泊车系统时，驾驶员在按照系统提示进行泊车操作的同时，也可以按照自己的意愿对车辆进行操作，但此时APA 会自动退出。

以典型评价场景为基础，挪动侧边停放车辆，使车位宽度或深度发生变化形成不规则车位。重复上述操作，完成垂直泊车评价过程。实际中，垂直泊车评价场景形式非常复杂，典型场景如图5-14 所示，评价操作可参照标准垂直泊车场景进行。

图5-14　常见垂直泊车评价场景

4.评价结论

将车辆参数信息计入表5-10 中，将智能驾驶主观评价信息计入表5-11 中，将ACC主观评价信息计入表5-12 中，将APA 平行泊车主观评价信息计入表5-13 中，将APA 垂直泊车主观评价信息计入表5-14 中。

表5-10　车辆参数记录表

续表

表5-11 智能驾驶主观评价表

表5-12　ACC 主观评价表

表5-13　APA 平行泊车主观评价表

表5-14　APA 垂直泊车主观评价表

5.评价结果

将主观评价表5-11～表5-14 的数据处理后绘制成雷达图。智能驾驶主观评价雷达图如图5-15 所示，ACC 控制主观评价雷达图如图5-16 所示，APA 平行泊车主观评价雷达图如图5-17 所示，APA 垂直泊车主观评价雷达图如图5-18 所示。

图5-15　智能驾驶主观评价雷达图

图5-16　ACC 控制主观评价雷达图

图5-17　APA 平行泊车主观评价雷达图

图5-18　APA 垂直泊车主观评价雷达图