UN/ECE R79,辅助转向领域的“大百科”(上)
01 简介
在辅助驾驶领域,诞生了众多与车辆横向控制相关的辅助转向功能,比如车道偏离辅助、车道中心保持、自动变道等,而这些功能的实现均依赖车辆的转向系统,UN/ECE R79针对不同辅助转向功能的性能要求和测试方法作了具体要求,以期可以提升车辆的驾驶安全性。
在UN/ECE R79中,辅助转向功能被分为3大类:CSF、ESF、ACSF,下文将对每一类进行详细介绍,为了便于理解,先对后文会提到的几个专业术语进行介绍。
电子控制系统:由传感器、电子控制单元和执行器等组成,并配合实现车辆控制功能的单元组合,下文即将介绍的所有功能都是电子控制系统实现的车辆控制功能之一,下文中提到的系统也特指电子控制系统
Off mode:功能关闭状态。
Standby:功能打开之后的就绪状态,此状态不支持对车辆进行横向控制。
Active:功能激活状态,此状态可以辅助驾驶员进行车辆的横向控制。
Vsmin:ACSF可激活的最小车速。
Vsmax:ACSF可激活的最大车速。
02 CSF
转向纠偏功能(Corrective Steering Function,CSF)通过对车辆状态(横向加速度、横摆角速度、距离车道线的距离等)进行实时综合判断,在满足介入条件后,可以在短时间内改变一个或多个车轮的转向角度,从而实现以下控制功能:
(1)对突然施加在车辆上的侧向力进行补偿,比如车辆行驶进入有较大横坡的路面或行驶进入一个有较大曲率半径的弯道;
(2)在存在较大侧风、车道左右两侧路面附着系数相差较大等场景下,提高车辆稳定性;
(3)对驾驶员无意识下的车道偏离进行纠正,从而控制车辆在车道内行驶,此控制功能也就是行业内常说的车道偏离修正(Lane Departure Prevention,LDP)。
一、性能要求
CSF介入过程中,允许驾驶员接管转向实现超控,且超控需要的转向力不能超过50N。
CSF的每次介入,都需要通过光学警告信号对驾驶员进行提醒,提醒时间至少保持1s或者直到CSF退出,取两者中取最大值。如果CSF是由电子稳定性控制(Electronic Stability Control,ESC)系统实现,那么也可以用指示ESC介入时的光学信号替代上述光学警告信号。
当CSF介入需要依赖车道线或道路边界的时候,警告信号还需要满足如下要求
(1)对于M1和N1类型车辆,如果CSF介入时间超过10s,或对于M2、M3、N2和N3类型车辆,CSF激活时间超过30s,系统还需要提供声音警告信号对驾驶员进行提醒,直到CSF退出;
(2)如果在180s的连续周期内,CSF发生2次或更多次介入,且在介入过程没有检测到驾驶员的转向输入,则车辆应该从CSF第2次介入开始,提供声音警告信号。在第3次介入的时候,声音警告信号持续至少要比前一次多10s,报警逻辑如图1所示。
图1 CSF报警逻辑
二、测试要求
测试内容包括两部分,一部分是报警逻辑测试,一部分是驾驶员超控测试。
报警逻辑测试步骤及通过要求:
(1)被测车辆CSF处于就绪状态且行驶在两侧有车道线的道路上;
(2)测试条件和被测车辆行驶速度满足CSF激活的设计运行范围;
(3)驾驶员驾驶被测车辆向偏离车道方向行驶并触发CSF介入,介入时间对于M1/N1来说要大于10s,对于M2/M3/N2/N3来说要大于20s;——如果系统在不大于10s/30s的时间内提供声音警告信号,测试通过。
(4)驾驶员驾驶被测车辆在180s时间内触发CSF介入至少3次;——每次CSF介入,系统都提供光学警告信号;第二次和第三次CSF介入时,系统提供声音警告信号;第三次CSF介入时,声音警告信号比第二次至少要长10s。以上条件满足,测试通过。
驾驶员超控测试步骤及通过要求:
(1)被测车辆CSF处于就绪状态且行驶在两侧有车道线的道路上;
(2)测试条件和被测车辆行驶速度满足CSF激活的设计运行范围;
(3)驾驶员驾驶被测车辆向偏离车道方向行驶并触发CSF介入,CSF介入后驾驶员通过对方向盘施加转向力矩进行超控;——超控力小于50N,测试通过。
03 ESF
紧急转向功能(Emergency Steering Function,ESF)对应的常见功能为紧急车道保持(Emergency Lane Keeping,ELK),在探测到潜在碰撞风险后,系统激活车辆转向系统并对转向进行自动控制,以此来避免或减轻碰撞事件的发生,潜在的碰撞风险场景包括但不限于:
(1)Type A-1:相邻车道对向车辆行驶轨迹与车辆行驶轨迹有碰撞风险;Type A-2:相邻车道同向车辆行驶轨迹与车辆行驶轨迹有碰撞风险;Type A-3车辆的变道轨迹与相邻车道后方接近车辆有碰撞风险,场景示例如图2所示。
图2 与相邻车道车辆之间碰撞风险场景示例
(2)Type B:车辆行驶轨迹已经被障碍物阻塞或即将被阻塞,场景示例如图3所示。
图3 与障碍物之间碰撞风险场景示例
一、性能要求
ESF介入后,执行紧急避让操作过程中,不应使车辆驶离车道,有车道线和无车道线道路的要求略有不同:
(1)对于有车道线的道路,ESF介入后,车辆不允许越过道路两侧车道线。如果是在驾驶员变道过程或驾驶员无意识条件下的车道偏离过程(且车辆前轮已越过车道线),ESF介入,允许控制车辆越过车道线回到原来车道行驶;
(2)对于车道线一侧或两侧缺失的道路,仅允许ESF介入一次,且车辆往车道线缺失侧的横向偏移量不应超过0.75m。
ESF介入后,应通过光学和声音或触觉的组合警告信号对驾驶员进行提醒,警告信号发出时刻不能晚于ESF介入时刻。如果车辆上配置有其他预警系统(盲区检测/前向偏离预警/车道偏离预警等),那么也可以复用这些系统的光学、声音、触觉警告信号。
ESF失效后,应通过光学警告信号对驾驶员进行提醒。但ESF被驾驶员手动关闭后,警告信号也将被抑制。
ESF介入后,同样允许驾驶员进行超控,超控需要的转向力不超过50N。
二、测试要求
Type A-1和Type A-2场景测试步骤及通过要求:
(1)相邻车道车辆不断接近被测车辆,同时缩短两车之间的纵向距离;
(2)减少两车之间的纵向距离,直到ESF介入。——如果警告信号不晚于ESF介入发出且ESF介入后不会导致被测车辆驶离车道,那么测试通过。
Type A-3场景测试步骤及通过要求:
相邻车道有车辆正在行驶,被测车辆开始变道,如果被测车辆不激活ESF,将会导致碰撞发生。——如果ESF能够介入且警告信号不晚于ESF介入发出且ESF介入后不会导致测试车辆驶离车道,那么测试通过。
Type B场景测试步骤及通过要求:
被测车辆不断接近行驶道路前方障碍物,障碍物的尺寸和位置能够保证被测车辆在不越过车道线的情况下通过它。——如果ESF能够介入且能够避免或减轻碰撞且警告信号不晚于ESF介入发出且ESF介入后不会导致测试车辆驶离车道,那么测试通过。
车道线缺失场景测试步骤及通过要求:
在车道线缺失的道路上重复上述测试。——如果ESF能够介入且警告信号不晚于ESF介入发出且被测车辆横向位移不大于0.75m且ESF激活后不会导致被测车辆冲出道路,那么测试通过。
误触发测试步骤及通过要求:
被测车辆行驶道路前方放置一个厚度小于3mm,宽0.8m,长2m的塑料板,且此塑料板的尺寸和位置能够保证车辆在不越过车道线的情况下通过它——此场景下,如果ESF未激活,那么测试通过。
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