自动驾驶系列—智能巡航辅助功能中的横向避让功能介绍

1. 背景介绍

随着汽车技术的发展，智能巡航辅助系统成为了现代车辆的一项重要功能。智能巡航辅助不仅能够辅助驾驶员保持车速和车距，还具备车道保持和自动换道等功能。横向避让功能是智能巡航辅助系统中关键的一部分，旨在提高行车安全性和舒适性，特别是在复杂的道路环境下。智能巡航辅助功能介绍参考：智能巡航辅助功能介绍。

2. 功能定义

横向避让功能通过检测车辆周围环境，判断是否需要进行横向避让操作。当前方或相邻车道存在潜在威胁时，系统会自动控制车辆在本车道内进行小幅度的横向移动，以增加与障碍物或其他车辆的横向安全距离。

3. 功能原理

横向避让功能依赖于一系列复杂的传感器和算法。主要原理如下：

• 环境感知：通过摄像头、雷达和激光雷达等传感器，系统实时监测车辆周围的环境，包括车道线、其他车辆和障碍物等。
• 数据处理：系统将采集到的数据进行分析，判断是否存在需要避让的情况。
• 决策与控制：基于环境数据和算法分析，系统决定是否进行横向避让，并通过控制车辆的方向盘实现小幅度横向移动。
• 反馈与调整：在避让过程中，系统持续监测环境和车辆状态，实时调整避让幅度，确保安全和舒适。

4. 传感器架构

横向避让功能的实现依赖于多种传感器的协同工作：

• 摄像头：提供视觉信息，识别车道线和前方车辆。
• 雷达：监测车辆前后方的距离和相对速度，特别是高速行驶时的距离判断。
• 激光雷达：提供高精度的环境建模，识别车辆周围的障碍物和道路情况。
• 超声波传感器：用于近距离检测，特别是在低速情况下的精确避让。

5. 实际应用案例

在车道内进行小幅度的横向避让，提高行车安全性和舒适性。

5.1 典型场景1：前方车辆压线

在日常驾驶中，可能会遇到相邻车道的车辆因未能准确保持车道位置而压线行驶。这种情况增加了碰撞的风险，特别是在高速行驶时。因此，ICA系统通过横向避让功能来应对此类情况。

操作流程：

• 环境感知：系统通过车载摄像头和雷达等传感器，持续监测前方道路情况。
  当前方相邻车道的车辆压线进入本车道时，系统会检测到这一异常情况。
• 判断与决策：系统根据压线车辆的位置和速度，评估避让的必要性和可行性。同时考虑本车道的空间情况，确定最佳的避让策略。
• 横向避让操作：在确定避让条件满足的情况下，系统会控制车辆方向盘，进行小幅度的横向移动。避让幅度通常控制在一定范围内（例如≤30cm），以确保避让的同时不影响本车道的正常行驶。
• 避让过程中：系统实时监测与压线车辆的距离，确保避让过程中始终保持安全距离。若压线车辆有进一步压线趋势，系统会根据情况进一步调整横向避让幅度。
• 避让结束：超越压线车辆后，系统会逐渐将车辆恢复到车道中央位置，确保行驶的稳定性和舒适性。系统会继续监测周围环境，准备应对下一次可能的避让需求。

高速公路上：在高速行驶中，压线车辆的突然出现可能导致严重的交通事故。ICA系统通过快速而准确的横向避让，有效降低事故风险。城市道路上：在城市道路中，车辆行驶相对密集，压线情况较为常见。系统通过及时的避让操作，提高行车安全性。在高速公路上行驶时，自车以100km/h的速度在中间车道行驶。此时，相邻左侧车道的车辆因车道保持不佳，向右压线进入自车车道。ICA系统迅速检测到压线车辆，并计算避让策略。在保持速度的同时，系统控制自车向右微调方向，避开压线车辆，待超越后，再逐渐恢复到车道中央。

5.2 典型场景2：相邻车道有大型车辆

在高速公路和城市道路上，相邻车道行驶的大型车辆（如卡车、公交车等）由于其体积和盲区较大，可能对小型车辆构成安全威胁。尤其是在横向距离较近的情况下，驾驶员可能感到不安，甚至有碰撞的风险。为此，ICA系统通过精确的横向避让，确保自车与大型车辆之间保持安全距离。

操作流程：

• 环境感知：系统利用车载摄像头、雷达和激光雷达等传感器，实时监测相邻车道的车辆类型和距离。当检测到相邻车道有大型车辆且横向距离较近时，系统会启动横向避让功能。
• 判断与决策：系统根据大型车辆的位置、速度以及自车的速度，评估避让的必要性。考虑当前道路状况和车道宽度，确定横向避让的幅度和方向。
• 横向避让操作：系统控制车辆方向盘，进行小幅度的横向移动，避让幅度通常控制在≤30cm以内，以确保避让效果的同时，保持车辆在车道内行驶。避让过程中，系统会根据实际情况动态调整避让幅度，确保与大型车辆的安全距离。
• 避让过程中：系统实时监测与大型车辆的横向距离，避免过度避让导致的危险。若相邻车道的情况发生变化（如大型车辆变道或减速），系统会重新评估避让策略，并做出相应调整。
• 避让结束：超越大型车辆或大型车辆离开后，系统会逐渐将车辆恢复到车道中央位置，确保行驶的稳定性和舒适性。系统继续监测周围环境，准备应对下一次可能的避让需求。

高速公路上：在高速行驶中，相邻车道的大型车辆（如货车）较多，ICA系统通过精确避让，减少车辆之间的摩擦风险。城市道路上：在城市道路中，公交车和大型货车频繁出现在相邻车道，系统通过及时避让，提高行车安全性和驾驶员的安心感。在高速公路上行驶时，自车以90km/h的速度在中间车道行驶。此时，相邻右侧车道有一辆大型货车，横向距离较近。ICA系统迅速检测到这一情况，并计算避让策略。在保持速度的同时，系统控制自车向左微调方向，避开大型货车，待超越后，再逐渐恢复到车道中央。

5.3 典型场景3：它车近距离cut in

在高速公路和城市道路上，相邻车道车辆突然切入（cut in）自车车道的情况并不少见。这种突发行为可能会导致驾驶员措手不及，尤其是在距离较近的情况下，更是增加了碰撞风险。ICA系统通过快速反应和精确控制，能够在纵向降速无法避免碰撞时，进行横向避让操作，确保行车安全。

操作流程：

• 环境感知：系统利用车载摄像头、雷达和激光雷达等传感器，实时监测相邻车道的车辆动态。当检测到相邻车道车辆突然切入且距离较近时，系统会快速评估风险，启动横向避让功能。
• 判断与决策：系统根据相邻车辆的位置、速度、自车的速度以及道路状况，评估纵向减速的可行性。如果纵向减速无法避免碰撞，系统会立即计算横向避让的幅度和方向。
• 横向避让操作：系统控制车辆方向盘，进行小幅度的横向移动，避让幅度根据具体情况动态调整，以避免碰撞。横向避让过程中，系统会同时进行纵向减速，进一步降低碰撞风险。
• 避让过程中：系统实时监测与切入车辆的横向和纵向距离，确保避让操作的安全性。若切入车辆在避让过程中继续靠近，系统会动态调整避让策略，确保安全。
• 避让结束：当切入车辆完全进入自车前方且保持稳定行驶，系统会逐渐恢复自车的原有位置，继续行驶。系统继续监测周围环境，准备应对下一次可能的避让需求。

高速公路上：在高速行驶中，遇到相邻车道车辆突然切入，自车的反应时间较短。ICA系统通过快速检测和精准避让，降低事故发生的概率。城市道路上：在城市道路中，车辆频繁变道、切入的情况较多。系统通过及时避让，提高行车安全性和驾驶员的信心。在高速公路上行驶时，自车以100km/h的速度在中间车道行驶。此时，右侧车道有一辆小轿车突然加速切入自车前方，且距离较近。ICA系统迅速检测到这一情况，并计算纵向减速和横向避让的最佳策略。在确保安全的前提下，系统控制自车向左小幅避让，同时减速，避免碰撞。在切入车辆完全进入前方并保持稳定行驶后，系统将自车恢复到车道中央。

6. 总结与展望

横向避让功能在提高行车安全性和舒适性方面起到了重要作用。通过多种传感器的协同工作和高级算法的支持，系统能够在复杂的道路环境中自动进行横向避让，提高了车辆的智能化水平。

随着技术的不断进步，未来的横向避让功能将更加智能和可靠。例如，通过引入更高精度的传感器和更先进的算法，系统将能够更精确地判断避让条件，提供更加安全、舒适的驾驶体验。同时，结合车联网技术，横向避让功能还可以实现与其他车辆和交通设施的实时通信，进一步提高行车安全性和交通效率。