根据SAE制定的智能驾驶分级标准,AEB(自动紧急制动)、ACC(自适应巡航控制)以及LKA(车道保持辅助)这三项功能由于仅能执行单一的纵向或横向运动控制,因此被归入L1级别的智能驾驶功能范畴。

相比之下,那些融合了ACC与LKA功能,能够同时进行横向和纵向运动控制的ADAS(高级驾驶辅助系统)功能,则被称为交通拥堵辅助系统TJA(Traffic Jam Assist)以及集成式巡航辅助系统ICA(Integrated Cruise Assist)。由于TJA和ICA两种功能均是基于“前视摄像头FCM(前视摄像头模块)+ 前毫米波雷达FRM(前向毫米波雷达模块)”的传感器组合进行研发的,因此它们被认定为是基于1R1V(1个摄像头+1个雷达)的L2级ADAS功能。
一、 TJA和ICA的功能特性
TJA和ICA在绝大多数工作场景下可以视为“ACC + LKA”功能的有效结合,只是在60 km/h以下的速度区间内存在一定的功能差异。
1) TJA的功能特性
TJA的有效工作速度区间设定在(0~60)km/h范围内,在此速度区间内,TJA能够为驾驶员提供车辆在纵向和横向两个维度上的辅助控制。其中,TJA的纵向辅助功能由ACC系统负责实现,其作用在于将车辆自身的行驶速度维持在预设的固定值,或者与前方道路使用者保持预设的稳定车距。而在横向辅助策略方面,TJA的规定是:只要车道线存在,车辆就应保持在车道内行驶;如果车道线不存在,车辆则需跟随前方车辆的横向移动轨迹。
TJA系统不允许驾驶员长时间脱离方向盘驾驶,在需要驾驶员接管的环境状况下(例如在进行转弯操作、通过路口、进行变道操作、前方车辆突然切入等情形时),驾驶员必须全面负责车辆的驾驶任务。
2) ICA的功能特性
ICA的工作速度区间从60km/h开始,在此速度区间内,ICA同样为驾驶员提供车辆的纵向和横向辅助。ICA的纵向辅助功能同样由ACC系统实现,其作用在于将车辆自身的行驶速度维持在预设的固定值,或者与前方道路使用者保持预设的稳定车距。与TJA不同,ICA的横向辅助策略是始终将车辆保持在车道中心的位置行驶,并且不具备在没有车道线时的跟车功能。
ICA系统同样不允许驾驶员长时间脱离方向盘驾驶,在需要驾驶员接管的环境状况下(例如在进行转弯操作、通过路口、进行变道操作、前方车辆突然切入等情形时),驾驶员必须全面负责车辆的驾驶任务。
二、 TJA和ICA的控制原理
TJA和ICA采用了“前视摄像头FCM + 前毫米波雷达FRM”的1R1V传感器数据融合方案,其控制系统架构如图1所示。
1) 前视摄像头FCM的功能特性
FCM的主要功能包括道路边界探测、物体探测以及侧向辅助三个方面,具体如下:
- 道路边界探测
摄像头提供基于图像的道路边界探测功能,可支持的道路边界类型包括:印刷的车道线(实线或虚线)以及路面标识。摄像头能够探测到四条车道线,并根据这四条车道线来表征出自身车道、左侧车道和右侧车道,如图2所示。
道路边界信息可以通过SF-CAN总线传递给雷达。
- 物体探测
摄像头能够提供基于图像的车辆(包括乘用车、卡车、摩托车等)和行人探测功能,每一个被探测到的物体都会被分配一个固定的ID,并检测以下属性:物体类型、3D位置、速度、TTC(时间到碰撞)碰撞时间等。摄像头能够同时检测跟踪16个物体,包括8个车辆和8个行人。
物体信息同样可以通过SF-CAN总线传递给雷达。
- 侧向辅助
侧向辅助功能是TJA/ICA的横向运动控制逻辑,其基于自车轨迹和目标车轨迹的相对位置计算出一个目标转向扭矩,进而控制自车的横向运动。
在ICA模式下,摄像头探测到的自身车道将作为目标驾驶轨迹,这属于车道跟踪。在TJA模式下,由于车速较低(<60 km/h),并且道路使用者数量较多,车道跟踪模式通常并不适用,因此会使用雷达基于TIPL(Traffic in Parallel Lane,平行交通)模型[1]计算的目标驾驶轨迹。如果存在引导车辆,自车会跟随引导车辆进行侧向移动,否则继续进行车道跟踪(如果车道线可见)。
除了控制逻辑之外,系统还会监控功能的抑制条件,如果介入的时机不成熟,系统不会发出目标的转向扭矩。目标转向扭矩会通过E-CAN总线传递给EPS(电子助力转向系统)。
[1] TIPL(Traffic in Parallel Lane)模型假设静态车道边界、自身车道轨迹和其它道路使用者的轨迹是平行的,此模型不适用于横向或斜向交通。
2) 前毫米波雷达FRM的功能特性
FRM的主要功能包括驾驶轨道生成和纵向辅助两个方面,具体如下:
- 驾驶轨道生成
雷达基于TIPL模型生成驾驶轨道的拓扑描述,计算输入包括:静态道路边界信息(如摄像头探测到的车道线)、自身车辆的轨迹信息以及其它道路使用者的轨迹信息(如引导车辆)。
根据静态道路边界信息是否可用,驾驶轨道的计算方法会有所不同,具体见表1。
表 1 驾驶轨道生成方法