政策制定者在加快更多乘用车ADAS功能标准的出台

描述

1月23日,汽标委在其官网发布了汽车推荐性国家标准《乘用车车道保持辅助系统(LKA)性能要求及试验方法》和《道路车辆盲区监视系统(BSD)性能要求及试验方法》征求意见的函。

根据文件规定,LKA标准适用于安装有车道保持辅助系统(LKA) 的M1类车辆, 其它类型汽车可参照执行;BSD标准适用于安装有盲区监视系统的M和N类车辆,不适用于汽车列车、铰接式客车和专用作业车。

根据GB/T 15089-2001规定:M1类车指包括驾驶员座位在内,座位数不超过9座的载客车辆;M2类车指包括驾驶员座位在内,座位数超过9座,且最大设计总质量不超过5000kg的载客车辆;M3类车指包括驾驶员座位在内,座位数超过9座,且最大设计总质量超过5000kg的载客车辆;N1类车指最大设计总质量不超过3500kg的载货汽车;N2类车指最大设计总质量超过3500kg,但不超过12000kg的载货汽车;N3类车指最大设计总质量超过12000kg的载货汽车。

乘用车和商用车的性能要求不同,相应的标准推出时也会考虑二者的差异性,有的标准可以灵活适用,有的则需要独立而行。

继去年推出ADAS术语定义、AEBS乘用车相关推荐性标准以来,政策制定者在加快更多乘用车ADAS功能标准的出台。

一、精致的LKA

据美国国家公路交通安全协会(NHTSA)的调查显示,在美国每年约有37%的交通事故死亡者是因为驾车脱离公路造成的。乘用车LKA系统可以避免无意识的车道偏离,提高行车安全性,该系统一般作为安全配置亮点在国内外的传统车辆和智能网联车辆进行配备。

在《乘用车车道保持辅助系统(LKA)性能要求及试验方法》的定义中,LKA系统包含功能系统应具备车道偏离抑制功能或车道居中控制功能。车道保持辅助包含了较基础的车道偏离抑制功能和更高级的车道居中控制功能,但是标准并不要求系统同时具备这两项功能,只需具备其一即可。

系统在可视车道边线环境下应能识别车辆与车道边线的相对位置, 辅助驾驶员将车辆保持在原车道内行驶。LKA系统不能在所有环境条件下都能工作, 因此标准要求在产品说明书中向驾驶员说明这些抑制、失效、退出条件。

LKA系统发生功能失效时,应通过报警信号或提示信息等方式警告驾驶员。即使是由驾驶员主动通过开关或专用方式切断功能来使LKA系统停止工作,系统仍应提供必要的警示。

测试中的环境是:

a)能见度大于 1 km;

b) 平均风速不大于 3 m/s,最大风速不大于 5 m/s;

c) 气温在-20 ℃至 45 ℃之间;

d) 环境照度应在 500 lx 以上并分布均匀;

e) 阳光直射方向应避免与车辆行驶方向平行。

从这可以看出,LKA的要求是需要在白天、可见度较好的环境下,且阳光直射角度也有要求,可以说要求非常苛刻,这也是考虑了目前识别车道线主要是通过视觉摄像头来实现的限制条件。当然对行驶道路也有要求,不能出现凹陷、凸起和开裂等导致车辆过分颠簸的缺陷。

测试共有三种类型试验:直道车道偏离抑制试验、弯道车道偏离抑制试验、车道居中控制试验。具备车道偏离抑制功能的系统应通过直道车道偏离抑制试验和弯道车道偏离抑制试验;具备车道居中控制功能的系统应通过车道居中控制试验。

二、守住底线

在直道车道偏离抑制试验中,试验道路为一段长直道,该长直道应有足够长度以满足试验车速的需要。试验中,车辆在车道内沿直线行驶,车速(72±2) km/h,当车辆速度稳定后使得车辆以(0.4±0.2) m/s的偏离速度向左或右进行偏离,试验过程中车辆前轮外缘不得超过车道边线外侧0.4 m。

弯道车道偏离抑制试验中,试验道路为一段直道连接一段弯道, 其中弯道的长度要保证车辆能够行驶5s以上。 此弯道分为定曲率部分和变曲率部分,定曲率部分的曲率为2x10-3m-1(半径≤500m),变曲率部分为直道和定曲率部分弯道的连接段,其曲率随弯道长度呈线性变化,从0m-1逐步增加到0.002m-1,曲率变化率dc/ds不超过4x10-5m-2。

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试验中,车辆在车道中心区域内沿直线行驶,车速(72±2) km/h, 当车辆速度稳定后驾驶员不对车辆的转向进行干预,车辆从直道进入弯道并在弯道内行驶至少5s的时间。 试验包括一次左弯道试验和一次右弯道试验,试验过程中车辆前轮外缘不得超过车道边线外侧0.4 m。

车道居中控制试验中,试验道路为一段直道连接一段半径≤500m的弯道,其中弯道的长度要保证车辆能够行驶5s以上。试验中,车辆在车道中心区域内沿直线行驶,车速(72±2) km/h,当车辆速度稳定后驾驶员不对车辆的转向进行干预,车辆从直道进入弯道并在弯道内行驶至少5s的时间。试验包括一次左弯道试验和一次右弯道试验,试验过程中车辆前轮外缘不得超过车道边线外侧。 

车辆的LKA系统经测试满足要求的底线是,车道偏离抑制功能不应使车辆偏离超过车道边线外侧0.4m;车道居中控制功能不应使车辆偏离超过车道边线外侧。

另外,车道偏离抑制功能引起的车辆纵向减速度不应超过3m/s2, 引起的车速减少量不应超过5m/s。系统激活时引发的车辆横向加速度不大于3m/s2,车辆横向加速度变化率不大于5m/s3。之所以规定了车辆横向加速度及横向加速度变化率的要求,主要是考虑了驾乘人员的舒适感。

三、层层把关

LKA系统从关闭到开启可以通过驾驶员也可以通过系统自动开启, 例如在点火开关开启并且系统没有失效发生的时候。LKA系统从开启到关闭可以通过驾驶员也可以通过系统自动关闭, 例如在点火开关关闭或系统有失效发生的时候;

在LKA系统待机状态,统应评估激活条件,此时LKA系统不得执行任何车道保持行为。系统激活条件之一应是系统确定自车相对自车道可视车道边线的位置。

制造商可以决定需要检测一条车道边线还是双侧车道边线。制造商确定的其它激活条件可以是车道边线的标线类型(实线或虚线) 、最小车速、驾驶行为、转向角度或者其它车辆条件。如果所有确定的激活条件都满足,系统需要从待机状态转换成激活状态,这种转换可以通过驾驶员确认也可以由系统自动完成;

在LKA系统激活状态,系统应评估激活条件。如果有任一确定的激活条件不满足,系统需要从激活状态转换成待机状态。

LKA系统激活状态下,在自车有可能发生无意识的车道偏离时LKA系统使车辆进行横向移动来帮助驾驶员将车辆保持在车道内。相对于没有车道保持动作的车辆运动来说,车道保持动作是通过增大TTLC来影响自车在车道内的横向运动的(除非驾驶员的影响逾越了系统)。系统可以检测到抑制要求从而尽量减少不必要的车道保持动作。抑制请求可以被发出,例如,驾驶员开启了转向灯。

四、BSD的继承与改良

相比于LKA系统,目前仅作为预警类系统的BSD实现难度较低。根据定义,BSD要能实时监视驾驶员视野盲区,并在规定盲区内出现其他道路使用者时发出警告信息的系统。

M、N类车辆盲区监视系统在直线行驶状态时,应能探测试验车辆左、右相邻区域内的目标车辆,并在其进入监视范围时发出警告。M2、M3、N2、N3类车辆的盲区监视系统在右转行驶时能够探测试验车辆右相邻区域的目标车辆,并在可能发生碰撞危险时发出警告。

之所有这些不同,是因为M、N类车辆经常发生剐蹭事故;右转剐蹭事多见于M2、M3、N2、N3类车辆右转与非机动车的事故。

针对M1和N1类车辆事故发生地集中在高速道路和城乡道路,事故车型主要是M1类的车辆,标准编制组经过数次讨论,对M1和N1类车辆的测试目标为满足轴距范围在 2m~2.2m的车辆,但是要求系统满足可观测的测试要求。 

同时标准编制工作组为了和国际接轨,参考ISO标准规定,测试目标车辆也可以采用摩托车辆。由于测试便利性和测量数据稳定性,本标准在考虑在摩托车使用最常见的城乡工况下,车速在40km/h下,摩托车超越测试车辆,观察测试车辆是否有报警信号。

针对商用车的车辆事故发生地集中在路口转弯,事故车型主要是弱势道路使用者(行人,自行车和电动车),同时,欧洲ECE法规草案的测试目标也规定了弱势使用者,通过测试验证,标准规定M2、 M3、 N2和N3类车辆测试目标是自行车。

另由于目前商用车盲区系统所使用的大多数还是以摄像头为主,以摄像头为主的盲区监视系统难以满足商用车A柱盲区的相关要求,因此A柱盲区不在标准之列。

标准重点参照了ISO17387和NCAP盲区监控评价方法的主要技术内容研究制定。直线行驶状态的盲区范围参考ISO的标准制定,右转弯行驶状态的盲区范围参考ECE的标准草案制定。

在测试的过程中,白天的效果比较良好,夜间场景的复杂性以及场景很难做到统一,不能给出标准的夜间测试环境,因此标准规定的测试方法限于白天工况。

五、M、N各有不同

BSD系统处于非激活状态时,系统可检测目标车辆,但不应向驾驶员发出警告。 BSD系统激活时,应从非激活状态切换到激活状态。 

系统至少能通过下列方式之一激活:

a) 启动激活,车辆启动后,系统自动启动并进入激活状态。

b) 最低速度激活,车辆速度达到系统设计的最低激活车速时系统自动激活。

c) 转向信号激活,系统接收到车辆发出的转向信号或判定其即将或正在进行转向操作时,自动激活目标转向区域一侧。

系统应采用易被驾驶员感知的方式发出警告信息,并能清晰地指示目标车辆出现的一侧。警告指示信息应明显区分于车辆中其他系统的警告信息, 变道碰撞预警系统除外。系统也能自检,报故障等。

对于不同类型车辆BSD系统的性能要求,也各有不同。

M1、 N1类车辆盲区监视范围见图4, 图4中的画线是为了说明盲区监视警告要求。右侧、左侧和后部等描述参考了试验车辆的行驶方向。(给出的所有尺寸均相对试验车辆而言)

——线 A 平行于试验车辆后缘,并位于试验车辆后缘后部 30.0 m 处。

——线 B 平行于试验车辆后缘,并位于试验车辆后缘后部 3.0 m 处。

——线 C 平行于试验车辆前缘,并位于第九十五百分位眼椭圆的中心。

——线 D 为试验车辆前缘的双向延长线。

——线 E 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身(不包括外后视镜)左侧的最外缘。

——线 F 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身左侧最外缘的左边,与左侧最外缘相距 0.5 m。

——线 G 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身左侧最外缘的左边,与左侧最外缘相距 3.0 m。

——线 H 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身左侧最外缘的左边,与左侧最外缘相距 6.0 m。

——线 J 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身(不包括外后视镜)右侧的最外缘。

——线 K 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 0.5 m。

——线 L 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 3.0 m。

——线 M 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 6.0 m。

——线 N 为试验车辆后缘的双向延长线。

——线 O 平行于试验车辆后缘,并位于试验车辆后缘后部 10.0 m 处。

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M2、 M3、 N2、 N3类车辆盲区监视范围见图5。图5中的画线是为了说明直线行驶和右转工况下盲区监视警告要求。右侧、左侧和后部等描述参考了试验车辆的行驶方向。给出的所有尺寸均相对试验车辆而言。

——线 A 平行于试验车辆后缘,并位于试验车辆后缘后部 30.0 m 处。

——线 B 平行于试验车辆后缘,并位于试验车辆后缘后部 3.0 m 处。

——线 C 平行于试验车辆前缘,并位于后视镜的位置。

——线 D 为试验车辆前缘的双向延长线。

——线 E 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身(不包括外后视镜)左侧的最外缘。

——线 F 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身左侧最外缘的左边,与左侧最外缘相距 0.5 m。

——线 G 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身左侧最外缘的左边,与左侧最外缘相距 3.0 m。

——线 H 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身左侧最外缘的左边,与左侧最外缘相距 6.0 m。

——线 J 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身(不包括外后视镜)右侧的最外缘。

——线 K 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 0.5 m。

——线 L 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 3.0 m。

——线 S 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 4.5 m。

——线 M 平行于试验车辆的中心线,并位于试验车辆车身右侧最外缘的右边,与右侧最外缘相距 6.0 m。

——线 N 为试验车辆后缘的双向延长线。

——线 O 平行于试验车辆后缘,并位于试验车辆后缘后部 10.0 m 处。

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对于左侧盲区警告要求,在直线行驶工况的试验下,当目标车辆任一部分处于以下条件所列范围内时(见图4、图5),系统应发出左侧盲区警告:目标车辆的任何部位位于B线前面;目标车辆完全位于C线后面;目标车辆完全位于F线的左侧;目标车辆的任何部位位于G线的右侧。如果目标车辆任何部位均未处于A、D、E和H四条直线交叉覆盖区域内,则不应发出左侧盲区警告。

右侧盲区警告要求也类似,在直线行驶状态试验时,当目标车辆的任何部位位于B线前面;目标车辆完全位于C线后面;目标车辆完全位于 K线的右侧;目标车辆的任何部位位于L线的左侧时系统应发出右侧盲区警告。如果目标车辆任何部位均未处于A、D、J和M四条直线交叉覆盖区域内,则不应发出右侧盲区警告。

M2、M3、N2、N3类车辆右转盲区警告要求,在试验车辆右转、目标车辆直线驶入KCSB围成右侧盲区监视区域的过程中,当试验车辆前缘到达所描述的最晚警告线R线时,盲区监视系统应发出警告。

在直线行驶试验中,目标车辆应为普通大批量生产的汽车或摩托车;目标车辆为汽车时,轴距应满足2.0m~2.5m的范围,作为替代,也可以采用表征参数能够代表车辆且适应系统传感器的柔性目标。

目标车辆为摩托车时;目标车辆的长度应为2.0m~2.5m,最宽点(不包括侧视镜)的宽度应为0.7m~0.9m,高度(不包括挡风玻璃和驾驶员)应为1.1m~1.5m。作为替代,也可以采用表征参数能够代表摩托车且适应系统传感器的柔性目标。

M2、M3、N2、N3类车辆右转试验要求的目标车辆目标车辆应为普通大批量生产的自行车,自行车的长度应为(1.8±0.2) m,高度(包含成年骑行者)应为(1.7±0.2) m。作为替代,也可以采用表征参数能够代表自行车且适应系统传感器的柔性目标。

系统的响应时间也有要求,当目标车辆从侧后方进入盲区监视范围时,从目标车辆进入盲区监视范围到系统发出警告的时间应不大于300ms。如果试验车辆正在超越目标车辆,且目标车辆从前方进入了监视范围,则可将盲区警告抑制一段时间,警告抑制时间不应大于2 s。

盲区警告试验测量系统测试中要完全独立于盲区监视系统,能测量试验车辆后/前缘与目标车辆前缘之间的纵向距离(假设目标车辆位于试验车辆后/前方),能测量试验车辆最左/右边缘与目标车辆最右/左边缘之间的横向距离(假设目标车辆位于试验车辆左/右侧),能测量从目标车辆满足警告条件到发出警告的时间延迟。

试验测量系统精度要求如下: 

a) 距离测量精度应符合下列要求:

——距离小于 2 m 时,测量精度应小于等于 0.1 m;

——距离大于等于 2 m 且小于等于 10 m 时,测量精度应小于等于 5%;

——距离大于 10 m 时,测量精度应小于等于 0.5 m。

b) 时间测量精度应符合下列要求:

——时间小于 200 ms 时,测量精度应小于等于 20 ms;

——时间大于等于 200 ms 且小于等于 1 s 时,测量精度应小于等于 10%;

——时间大于 1 s 时,测量精度应小于等于 100 ms。

盲区监视试验则M、N类分别进行直线行驶状态左侧盲区监视警告、右侧盲区监视警告试验并符合相应要求。M2、 M3、 N2、 N3类试验车辆进行右转试验并符合相应要求。

六、直弯测试

直线行驶工况下,会进行目标车辆(摩托车) 识别试验、直线道路并道试验、直线道路目标车超越试验车辆试验、目标车辆变道超越试验车辆测试、直线道路双目标车辆超越试验车辆。

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目标车辆(摩托车)识别试验中,试验车辆以(40±2) km/h匀速直线行驶,目标车辆(摩托车)以(55±5) km/h由侧后方驶向并超越目标车辆,行驶过程中应保持目标车辆(摩托车)车身的最外缘与试验车辆中心线之间的距离为2.0m~3.5m,见上图。 

当目标车辆从侧后方行驶进入试验车辆盲区监视范围时,系统应发出警告, 警告发出的时间不得晚于目标车辆前缘穿过图4、图5所示C线。 当目标车辆(摩托车)的前缘超越试验车辆图4、图5所示C线3 m时,试验结束。测试完成后应由试验车辆另一侧重复进行该试验。

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直线道路并道试验中,试验车辆以(50±2) km/h匀速直线行驶,目标车辆以(50±2) km/h匀速行驶并保持与试验车辆的横向距离为6.0 m~7.0m,见图7。当目标车辆越过图4、图5所示B线,完全在C线之后时,以0.25m/s~0.75m/s的侧向速度分别从试验车辆侧后方进行变道,直至两车的横向距离为(1.5±0.3) m。

变道完成后,目标车辆至少保持直线行驶300ms,然后变道返回最初车道线,试验结束。测试完成后应由试验车辆另一侧重复进行该试验。

当目标车辆并道接近试验车辆时,盲区监视系统应该当满足:

a) 当目标车辆完全位于图 4、图 5 所示 H 线或 M 线外时, BSD 不能发出警告;

b) 当目标车辆的任何部分位于试验车辆的盲区时,系统应发出警告,警告发出的时间不得晚于目标车辆外缘穿过图 4、图 5 所示 L/G 线后 300 ms。

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直线道路目标车超越试验车辆试验中,试验车辆以(50±2) km/h匀速直线行驶,目标车辆在相邻车道匀速直线行驶并保持与试验车辆的横向距离为(1.5±0.3) m,目标车辆以高于试验车辆的速度匀速行驶并超越目标车辆,见图8。目标车辆跟据表1规定场景的车速行驶于测试车辆侧后方,当两车达到试验开始两车纵向距离时,试验开始;当目标车辆的前缘超越试验车辆图4、图5所示C线3m时,试验结束。

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目标车辆变道超越试验车辆测试,试验车辆以(50±2)km/h匀速直线行驶,目标车辆以(60±2) km/h同车道驶向测试车辆,见图9。

开始测试时,目标车辆与试验车辆相距大于20 m,当目标车辆距试验车辆图4、图5所示B线10m时,目标车辆以0.55m/s~0.85m/s的侧向速度从试验车辆侧后方进行变道至两车的横向距离在(1.5±0.3) m。

变道完成后,目标车辆保持直线行驶,直至目标车辆完全超越试验车辆的前缘,当目标车辆的前缘超越试验车辆图4、图5所示C线3 m时,试验结束。

当目标车辆的任何部分进入试验车辆的盲区时,系统应发出警告, 且警告发出的时间不得晚于目标车辆纵向中心线穿过图4、图5所示B线或K线后300ms。

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直线道路双目标车辆超越试验车辆,试验车辆以(50±2) km/h匀速直线行驶,目标车辆以(60±2) km/h在相邻车道匀速直线行驶并保持与试验车辆的横向距离为(1.5±0.3) m,如图10所示。开始测试时,目标车辆距试验车辆图4、图5所示B线纵向距离大于11 m;当最前缘超越试验车辆C线3 m时,试验结束。

a) 当目标车辆完全位于图4、图5所示A线之后时, BSD不应发出警告;

b) 当双目标车辆的任何部分位于试验车辆的盲区时,系统应发出警告,警告发出的时间不得晚于目标车辆前缘穿过B线后300ms。

M2、 M3、 N2、 N3类车辆右转弯测试,将测试车辆和自行车假人从各自的起始位置按照规定的试验车速进行测试,试验要求测试车辆在通过图11中Q线(误差在0.5m以内)的同时自行车假人通过图11中P线(误差在0.5m以内),测试车辆在规定车速(±2km/h 的范围内)向右转向,朝设定的碰撞点行驶。

自行车及假人以规定的速度(±0.5km/h的范围内),至少保证自行车假人车速稳定8s以上,沿着规定的路线向预定的碰撞点移动。

当测试车辆前缘穿过R线时,盲区监视系统应发出警告。300ms后结束试验。根据表2规定的参数,重复上述试验,验证M2、M3、N2、N3类车辆盲区监视系统性能。

七、成熟度不同,机会也不同

这两项技术在国内的成熟度也大不同,文件中提到乘用车LKA系统技术能力的成熟及广泛应用以及系统检测能力的完善也为标准制定提供了充分依据。

由于BSD系统安装的方便性,国内企业已经开发出较成熟的产品方案,并在国内的一些自主品牌的乘用和商用车上进行装配。可见BSD自主化问题不大,但LKA还有不少的路要赶。

文件中对此也多有提及,博世作为起草成员,在工作组的多次会议中,分享了LKA的定义及功能要求,给出了LKA系统的工作要求定义、 工作条件定义及抑制条件定义供参考;从功能等级要求和道路要求两方面提供系统工作最小弯道半径相关依据资料。

国外领先的Tier1,目前还充当着国内技术、标准制定的领路人,国内供应链自然更落后一层,因此对于国内创业公司而言,未来也将会是学习跟随,伺机而动的状态。

而BSD国内供应链已经成熟,同时国外因为隐私问题BSD的发展并未领先,因此到了国内供应商大展拳脚的时候了。

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