换道辅助系统

1）简介

换道是一种常见的比较复杂的驾驶行为，驾驶人需要在很短的时间内进行判断、决策以及实施换道行为，这不仅要求驾驶人对自车的各项状态参数有着清楚的认识，还要求驾驶人对自车周围的区域进行仔细的观察，判断这些区域中是否会存在其他车辆、这些车辆与自车的相对位置关系以及这些车辆是否会影响自车换道等。在多车道的道路上变换车道时，由于险情往往隐藏在后视镜的死角和盲区内，如驾驶人在没有有效觉察盲区及侧后方区域内的危险情况下变换车道，则极易发生碰撞事故。欧盟统计资料表明，由换道引起的交通事故约占总交通事故的4%～10%，换道事故中的人为原因约占75%，虽然由其引起的交通事故的死亡人数仅占总死亡人数的0.5%左右，但是由其引起的交通延误却占交通事故总延误时间的10%。换道辅助系统是利用传感器获得车辆后方及两侧的环境信息，通过声光等报警信号向驾驶人提示潜在危险的驾驶辅助系统。换道辅助系统能够弥补驾驶人在驾驶过程中换道时感官能力的不足，在换道存在危险的情况下给予驾驶人提示预警，甚至通过直接控制车辆来防止危险的进一步发生，从而减少换道碰撞事故的发生。

根据预警的范围，换道辅助系统可分为两种：一种仅对位于后视镜盲区内的车辆进行预警，即盲点监测系统，另一种则通过检测本车和侧后方车辆的相对位置和速度关系，对潜在的换道危险情况进行预警，其预警范围并不局限于后视镜盲区，可能延伸至本车后方50m处，从而能够更有效地避免换道碰撞事故的发生。

2）组成

换道辅助系统主要包括环境感知传感器、控制器、人机交互界面等。环境感知传感器对车辆两侧的盲区及侧后方区域进行探测。目前常用的传感器有超声波雷达、2.4GHz雷达、摄像机等，不同的传感器具有不同的安装位置及检测性能。

超声波雷达普遍应用于倒车报警系统，超声波一般指频率在20 kHz以上的机械波，具有穿透性强、衰减小、反射能力强等特点。工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，计算传感器与障碍物之间的距离。超声波测距的原理简单，成本低，制作方便，但其传输速度受天气影响较大，不能精确测距；另外，超声波能量与距离的平方成正比衰减，因此，距离越远，灵敏度越低，这使超声波测距方式只适用于较短的距离。因此，超声波传感器只能检测较近区域内的车辆，仅适用于盲区监测系统，且应使用多个传感器才能可靠检测盲区内的车辆。

24GHz雷达具有成本低、抗环境干扰能力强、稳定性高、对保险杆的穿透性好的特点，可以测量其他车辆的速度、运动方向、相对于雷达中轴线的角度，探测距离可长达50m，适用于盲点监测和辅助换道预警。目前，很多汽车厂商都选用24GHz雷达作为换道辅助系统传感器。

摄像机通常安装在侧边后视镜上，其能够对本车的盲点区域和后方接近的车辆进行适时的探测，其探测的距离可以达到50m，但在雨雾、雪天等恶劣天气条件下，或摄像机镜头被尘土覆盖时，系统将无法工作。

控制器的核心是换道预警策略，根据传感器的采集信息判断本车与相邻车道的其他车辆的相对关系，识别换道危险状况，发出报警指令，通过人机交互界面向驾驶人报警。

人机交互界面包括设置开关、警告灯、声音报警器等，可分别实现灯光、声音等报警方式，通常警告灯设置于侧方后视镜上，通过不同的闪烁频率给予驾驶人不同等级的报警。为避免系统在交通量繁忙的道路上频繁报警，干扰驾驶人的正常驾驶，驾驶人可通过设置关闭系统。

3）关键技术

（1）传感器检测技术。

换道预警系统中传感器往往能同时检测到多个目标车辆，如何根据自车与周围车辆的相对位置关系，将对自车换道存在威胁的目标车识别出来是一个关键问题。目前的一些换道预警系统在道路曲率半径较小，道路较直时可以很好地识别目标车，但是当道路曲率半径增加到一定程度时就不能准确地识别出目标车辆，甚至会自动关闭。

（2）换道预警策略。

目前换道预警装置的预警判断主要依靠雷达等传感器识别判断周围车辆与自车的相对位置关系是否会发生换道危险而产生预警指令，但这种方式容易造成过多的预警，从而对驾驶人的正常行驶造成一定的干扰。依据转向灯的开启，在换道预警中综合考虑驾驶人的换道意图可以提高预警的有效性，但由于存在驾驶人在换道过程不开启转向灯或较迟开启转向灯的情况，目前的换道预警策略与驾驶人的驾驶习惯和主观判断之间存在较大的差异，容易产生误警率以及漏警率较高的问题。如何有效综合考虑驾驶习惯以及本车与其他车辆的相对关系，设计有效的换道预警策略仍然是换道预警系统研究的关键问题。