車(chē)輛與二輪車(chē)預(yù)碰撞場(chǎng)景分析及其AEB 優(yōu)化

徐向陽(yáng)，胡文浩，張友，王書(shū)翰，*，何霞，曹毅

(1. 北京航空航天大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191； 2. 西華大學(xué) 汽車(chē)與交通學(xué)院，成都 610039)

自動(dòng)駕駛是實(shí)現(xiàn)交通“零傷亡、零事故”的必由之路，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(advanced driving assistance system, ADAS)作為自動(dòng)駕駛功能的重要組成部分已經(jīng)大量投放市場(chǎng)，其中，自動(dòng)緊急制動(dòng)（autonomous emergency braking，AEB）系統(tǒng)在緊急工況下，作為對(duì)車(chē)輛制動(dòng)的主動(dòng)干預(yù)手段備受關(guān)注。Fildes 等[1]對(duì)典型低速場(chǎng)景下的AEB 功能進(jìn)行分析，認(rèn)為在95%的置信度下AEB 系統(tǒng)能夠避免38%的追尾事故。2017 年，美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）和美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布報(bào)告稱，按照各汽車(chē)企業(yè)承諾的AEB 裝車(chē)率，到2025 年美國(guó)將避免2.8 萬(wàn)起事故和1.2 萬(wàn)人員受傷[2]。然而，在面對(duì)復(fù)雜、多樣的交通沖突場(chǎng)景時(shí)，其場(chǎng)景識(shí)別的準(zhǔn)確度及決策算法的合理性面臨著較大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重制約著AEB 系統(tǒng)的實(shí)際效用，甚至?xí)?lái)一定的安全隱患，已有車(chē)輛因AEB 系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜道路交通場(chǎng)景的誤識(shí)別與不合理決策問(wèn)題構(gòu)成的缺陷實(shí)施了召回。

目前，各國(guó)車(chē)輛測(cè)試評(píng)價(jià)體系中逐漸增加了對(duì)AEB 功能的測(cè)試評(píng)價(jià)[3-5]，初期主要針對(duì)車(chē)輛與車(chē)輛沖突的典型場(chǎng)景，在發(fā)展過(guò)程中逐漸加入了車(chē)輛與行人沖突的典型場(chǎng)景。現(xiàn)階段，車(chē)輛與二輪車(chē)沖突的典型場(chǎng)景也在分階段引入AEB 功能的測(cè)試評(píng)價(jià)中。但是，基于特定場(chǎng)地及場(chǎng)景的實(shí)車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)方法具有較強(qiáng)的局限性，無(wú)法全面有效評(píng)測(cè)AEB 系統(tǒng)安全性，需要進(jìn)一步基于實(shí)際數(shù)據(jù)挖掘典型場(chǎng)景，擴(kuò)大測(cè)試場(chǎng)景的覆蓋度。

二輪車(chē)和行人在交通參與方中屬于弱勢(shì)道路使用者(vulnerable road user, VRU)，然而相較于行人，二輪車(chē)使用者具有移動(dòng)速度快、行駛路線不確定性強(qiáng)等特征，因此，二輪車(chē)參與的事故更易導(dǎo)致人員傷亡。據(jù)世界衛(wèi)生組織2018 年統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，全球自行車(chē)使用者和機(jī)動(dòng)二、三輪車(chē)使用者占道路交通死亡比例高達(dá)31%，占VRU 死亡比例達(dá)57%[6]。中國(guó)二輪車(chē)保有量巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017 年中國(guó)道路交通事故死亡人數(shù)為63 772 人，其中機(jī)動(dòng)二輪車(chē)和自行車(chē)使用者死亡人數(shù)為29 459 人，占道路交通死亡比例高達(dá)46.2%，占VRU 死亡比例達(dá)63%[7]。因此，在AEB 測(cè)試中，也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注二輪車(chē)參與的沖突場(chǎng)景。

本文研究了現(xiàn)有基于不同數(shù)據(jù)源、采用不同分析方法得到的典型汽車(chē)與二輪車(chē)沖突場(chǎng)景，分析提取法規(guī)和NCAP 測(cè)試尚未涉及到的典型場(chǎng)景，并研究典型AEB 系統(tǒng)在相關(guān)場(chǎng)景下面臨的挑戰(zhàn)及優(yōu)化方向。

1 典型場(chǎng)景分析與提取

科研人員基于自然駕駛數(shù)據(jù)和事故深度調(diào)查數(shù)據(jù)等，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、聚類分析等方法開(kāi)展了典型汽車(chē)與二輪車(chē)沖突場(chǎng)景挖掘研究。

Liers[8]基于德國(guó)事故深度研究（GIDAS）數(shù)據(jù)分析了機(jī)動(dòng)二輪車(chē)(powered two-wheelers, PTW)參與的事故特征，并綜合事故發(fā)生的具體責(zé)任情況，得出10 類最為頻發(fā)的事故類型。李霖等[9]基于上海道路采集的自然駕駛數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)中涉及二輪車(chē)的典型危險(xiǎn)工況，采用聚類分析方法獲得7 組典型危險(xiǎn)場(chǎng)景特征，但相關(guān)場(chǎng)景特征元素不包括車(chē)輛相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，每一類均可以衍生多種場(chǎng)景組合。徐向陽(yáng)等[10]基于國(guó)家車(chē)輛事故深度調(diào)查體系（NAIS）事故數(shù)據(jù)，采用聚類分析方法挖掘出8 類機(jī)動(dòng)車(chē)路口事故場(chǎng)景。胡林等[11]依托419 例汽車(chē)與二輪車(chē)碰撞事故案例，采用聚類分析方法提取了11 類典型邏輯場(chǎng)景。Nitsche 等[12]針對(duì)1 056 例發(fā)生在路口的交通事故案例，采用k-medoids 聚類分析方法挖掘出15 類典型丁字路口危險(xiǎn)場(chǎng)景和6 類十字路口邏輯場(chǎng)景。Sui 等[13]基于中國(guó)交通事故深入研究項(xiàng)目（CIDAS）事故深度調(diào)查數(shù)據(jù)，采用聚類分析方法分析了汽車(chē)與二輪車(chē)碰撞事故，得出4 類典型二輪車(chē)與汽車(chē)沖突場(chǎng)景。Cao 等[14]基于中國(guó)NAIS 事故深度調(diào)查數(shù)據(jù)，采用聚類分析方法分析了汽車(chē)與二輪車(chē)碰撞事故，得出4 類典型汽車(chē)與二輪車(chē)沖突場(chǎng)景，由于數(shù)據(jù)源的不同，與Sui 等[13]的研究成果在場(chǎng)景特征方面存在一定差異。Hu 等[15]基于全球事故協(xié)調(diào)計(jì)劃（IGLAD）數(shù)據(jù)，分析了以中國(guó)、歐洲、美國(guó)和印度為主要類別國(guó)家的事故特征，共得出7 類典型汽車(chē)與二輪車(chē)沖突場(chǎng)景。

綜上，提取汽車(chē)與二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)和路段特征，共得出汽車(chē)與二輪車(chē)預(yù)碰撞場(chǎng)景12 類，其中，汽車(chē)與二輪車(chē)相向運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景為3 類，垂向運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景4 類，同向運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景5 類，如表1 所示。

表1 汽車(chē)與二輪車(chē)預(yù)碰撞場(chǎng)景Table 1 Pre-crash scenario between vehicle and two-wheeler

續(xù)表

AEB 系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別與決策過(guò)程僅限于碰撞發(fā)生前，即預(yù)碰撞階段，由于場(chǎng)景S13 與S31、S21 與S23、S34 與S35 在預(yù)碰撞階段車(chē)輛與二輪車(chē)相對(duì)位置基本相同，將相關(guān)場(chǎng)景進(jìn)行合并。考慮到場(chǎng)景S24、S32、S33 和S34 中，二輪車(chē)未出現(xiàn)在車(chē)輛前部，與AEB 關(guān)注的前向沖突場(chǎng)景不符，本文在后續(xù)分析中不予考慮。同時(shí)，文獻(xiàn)[3-4]已將S21、S22 和S31 場(chǎng)景引入測(cè)試規(guī)程，不予進(jìn)一步考慮。本文將重點(diǎn)關(guān)注交通參與雙方路權(quán)沖突可能性較大的場(chǎng)景S11 和S12，分析相關(guān)場(chǎng)景下AEB 系統(tǒng)優(yōu)化可能面臨的挑戰(zhàn)，相關(guān)場(chǎng)景均涉及參與方轉(zhuǎn)彎，與文獻(xiàn)[5]中規(guī)劃的參與方轉(zhuǎn)彎特征一致。

2 場(chǎng)景S11 下AEB 觸發(fā)及改進(jìn)分析

2.1 AEB 模型構(gòu)建

以車(chē)輛前部傳感器為原點(diǎn)建立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，車(chē)輛正前方為y軸，垂直行駛方向?yàn)閤軸。典型AEB識(shí)別區(qū)域及觸發(fā)模型如圖1 所示。當(dāng)二輪車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)入觸發(fā)區(qū)域內(nèi)時(shí)，會(huì)觸發(fā)AEB 系統(tǒng)采取全力制動(dòng)。觸發(fā)區(qū)域②由3 個(gè)數(shù)據(jù)決定：一是制動(dòng)觸發(fā)寬度w；二是制動(dòng)觸發(fā)時(shí)間(time to collision,TTC)，與觸發(fā)距離S和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 Δv相關(guān)；三是視場(chǎng)角(field of view, FoV）。設(shè)定典型車(chē)輛AEB 系統(tǒng)傳感器及觸發(fā)參數(shù)條件如表2所示。

表2 典型AEB 參數(shù)條件Table 2 Typical AEB parameter conditions

圖1 典型AEB 觸發(fā)模型Fig. 1 Typical AEB trigger model

在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中，標(biāo)記不同場(chǎng)景下二輪車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡，隨著時(shí)間的推移，根據(jù)二輪車(chē)與車(chē)輛相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同，二輪車(chē)呈現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，不斷接近乘用車(chē)。Cao 等[14]對(duì)場(chǎng)景S21 和S22 的分析中提出，二輪車(chē)相對(duì)乘用車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡可擬合為直線y=ax，并在此基礎(chǔ)上提出了AEB 各關(guān)鍵參數(shù)之間的相互制約關(guān)系。

2.2 場(chǎng)景S11 構(gòu)建及AEB 觸發(fā)情況分析

場(chǎng)景S11 中，在十字路口，車(chē)輛直行與對(duì)向左轉(zhuǎn)二輪車(chē)發(fā)生碰撞。由于二輪車(chē)存在直行和轉(zhuǎn)彎2 種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，重點(diǎn)考慮二輪車(chē)進(jìn)入彎道之后的軌跡特征。設(shè)定二輪車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)刻的車(chē)輛位置為原點(diǎn)，車(chē)輛運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸，垂直運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸，建立坐標(biāo)系，車(chē)輛與二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡特征如圖2 所示。圖中：d為初始時(shí)刻二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的橫向距離；S為初始時(shí)刻二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的縱向距離；r為二輪車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑；α為二輪車(chē)轉(zhuǎn)彎角度。

圖2 場(chǎng)景S11 參與方運(yùn)動(dòng)軌跡特征Fig. 2 Trajectory characteristics of participants in S11

根據(jù)中國(guó)道路交通法規(guī)的相關(guān)要求，中國(guó)城市道路一般最高限速為70 k m/h，其中在轉(zhuǎn)彎工況下，車(chē)輛受橫向離心力作用，最高速度為30 k m/h。因此，在場(chǎng)景S11 和S12 中，乘用車(chē)轉(zhuǎn)彎工況下，速度設(shè)置為30 k m/h ，直行工況下，速度設(shè)置為30 k m/h、50 k m/h 和70 k m/h；二輪車(chē)轉(zhuǎn)彎工況下，速度設(shè)置為20 k m/h 和30 k m/h ，直行工況下，速度設(shè)置為20 k m/h、30 k m/h 和50 k m/h。

按照上述速度分布，選取典型速度組合，將場(chǎng)景S11 中車(chē)輛和二輪車(chē)速度 (vv,vt)分 別設(shè)置為(30,20)km/h 、(30,30)km/h 、 (50,30)km/h和 (70,20)km/h，在Pre-scan 中建模，如圖3 所示，導(dǎo)出二輪車(chē)相對(duì)汽車(chē)的位置信息，并繪制相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖4所示。

圖3 場(chǎng)景S11 Pre-scan 模型Fig. 3 Pre-scan model of scenario S11

二輪車(chē)沿圖4 所示軌跡靠近車(chē)輛，若車(chē)輛AEB系統(tǒng)觸發(fā)寬度w大于二輪車(chē)相對(duì)車(chē)輛的橫向距離d，AEB 避撞策略僅需考慮車(chē)輛和二輪車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 Δv即 可。若w＜d時(shí)，AEB 避撞策略則需要分析二輪車(chē)靠近車(chē)輛的角度 β與 FoV之間的關(guān)系，如圖4 可知， β與vv和vt相關(guān)，且在二輪車(chē)靠近車(chē)輛的過(guò)程中逐漸增大。

圖4 場(chǎng)景S11 參與方相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡Fig. 4 Relative trajectories of participants in scenario S11

2.3 場(chǎng)景S11 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建及AEB 改進(jìn)分析

為進(jìn)一步量化分析AEB 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及改進(jìn)方向，對(duì)場(chǎng)景S11 中二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行建模分析。

二輪車(chē)在圖2 所示固定坐標(biāo)系的軌跡表達(dá)如下：

由于車(chē)輛為直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的移動(dòng)僅是平移，在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下，二輪車(chē)的軌跡 (x,y)與固定坐標(biāo)系的軌跡(x0,y0)關(guān)系為

式中： (dx,dy)為動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系相對(duì)固定坐標(biāo)系的移動(dòng)坐標(biāo)。 dx=0， dy=vvt，可得二輪車(chē)在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的軌跡表達(dá)式為

令t=t0時(shí)，車(chē)輛與二輪車(chē)發(fā)生碰撞，如圖2 所示，可得如下方程組：

令二輪車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑r=8 m，二輪車(chē)與汽車(chē)橫向距離d=4 m ，代入方程組(4)可得S=6.93+8.38vv/vt。進(jìn)一步代入表達(dá)式(3)，可得

消元分析可知，相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡僅與vv/vt相關(guān)，令ηvt=vv/vt， 繪制不同 ηvt下二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的行駛軌跡，如圖5 所示。

圖5 不同η vt下場(chǎng)景S11 參與方相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡Fig. 5 Relative participants trajectories of different ηvtin scenario S11

進(jìn)一步分析二輪車(chē)相對(duì)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)軌跡。若要二輪車(chē)進(jìn)入車(chē)輛AEB 觸發(fā)域，則運(yùn)動(dòng)軌跡與x=-1.5 m的交點(diǎn)A應(yīng)位于觸發(fā)域邊界上，即y＞w.cot(FoV/2)。令f(t1)=-1.5, 可 得g(t1)=1.12+1.88 ηvt。令g(t1)＞w.cot(FoV/2)（F oV=60°） ，可得ηvt＞0.788 8， 即當(dāng)ηvt＞0.788 8時(shí)，二輪車(chē)能夠進(jìn)入車(chē)輛AEB 觸發(fā)域。

若增加 F oV ， 可增加車(chē)輛的探測(cè)范圍，令FoV=90°，可得 ηvt＞0.203 3， 即當(dāng)vv/vt＞0.203 3時(shí)，二輪車(chē)能夠進(jìn)入車(chē)輛AEB 觸發(fā)域，車(chē)輛與二輪車(chē)速度比值范圍得到大幅度提升。

與此同時(shí)，若要車(chē)輛AEB 具有最佳的AEB 觸發(fā)效果，則需g(t1)≥TTC.Δv，即ηvt＞(Δv-1.12)/1.88 ＞0.788 8， 其中 Δv為二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的縱向運(yùn)動(dòng)速度。若 Δv較高時(shí)，需要進(jìn)一步提高vv/vt值，方可使車(chē)輛AEB 達(dá)到最佳觸發(fā)效果。

可見(jiàn)，在現(xiàn)有AEB 配置條件下，場(chǎng)景S11 中AEB能否觸發(fā)與二輪車(chē)速度和車(chē)輛速度的比值直接相關(guān)， ηvt越大，車(chē)輛傳感器越容易探測(cè)到二輪車(chē)。而通過(guò)增加AEB 系統(tǒng) F oV，可大幅增大車(chē)輛的速度范圍，有效增加車(chē)輛對(duì)類似場(chǎng)景的應(yīng)對(duì)能力。與此同時(shí)，若要AEB 達(dá)到最佳觸發(fā)效果，需要綜合考慮車(chē)輛和二輪車(chē)的縱向相對(duì)速度，隨著縱向相對(duì)速度增大，需要 ηvt值越大。

3 場(chǎng)景S12 下AEB 觸發(fā)及改進(jìn)分析

3.1 場(chǎng)景S12 構(gòu)建及AEB 觸發(fā)情況分析

場(chǎng)景S12 中，在十字路口，車(chē)輛左轉(zhuǎn)與對(duì)向直行二輪車(chē)發(fā)生碰撞。僅考慮車(chē)輛進(jìn)入彎道之后的軌跡特征，設(shè)定車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的車(chē)輛位置為原點(diǎn)，車(chē)輛運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸，垂直運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸，建立坐標(biāo)系，車(chē)輛與二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6 所示。

圖6 場(chǎng)景S12 參與方運(yùn)動(dòng)特征Fig. 6 Trajectory characteristics of participants in S12

將場(chǎng)景S12 中二輪車(chē)和車(chē)輛速度 (vv,vt)分別設(shè)置 為 (30,20)km/h、 (30,30)km/h和 (30,50)km/h，在Pre-scan 中建模如圖7 所示，導(dǎo)出二輪車(chē)相對(duì)汽車(chē)的位置信息，并繪制相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖8 所示。

圖7 場(chǎng)景S12 Pre-scan 模型Fig. 7 Pre-scan model of scenario S12

二輪車(chē)沿圖8 所示軌跡靠近車(chē)輛，在設(shè)置典型速度下，當(dāng)F oV= 60°時(shí)，能夠滿足車(chē)輛對(duì)二輪車(chē)的探測(cè)要求。可見(jiàn)，在場(chǎng)景S12 下，車(chē)輛轉(zhuǎn)彎并沒(méi)有對(duì)FoV提出更為嚴(yán)苛的探測(cè)要求。然而，二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡有超出AEB 觸發(fā)寬度w的情況，可能會(huì)降低AEB 制動(dòng)效果。

圖8 場(chǎng)景S12 參與方相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡Fig. 8 Relative trajectories of participants in scenario S12

3.2 場(chǎng)景S12 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建及AEB 改進(jìn)分析

對(duì)二輪車(chē)相對(duì)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)軌跡建立數(shù)學(xué)模型，二輪車(chē)在圖6 所示固定坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)軌跡表達(dá)為

運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系隨著車(chē)輛移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡既有平移，也有轉(zhuǎn)動(dòng)，則在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下二輪車(chē)的軌跡(x,y)與固定坐標(biāo)系的軌跡(x0,y0)關(guān)系為

式中： α 和 (dx,dy)分別為動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系隨車(chē)輛相對(duì)固定坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)角和移動(dòng)坐標(biāo)。 α =-vvt/r，dx=-(rrcos α)，dy=rsin(-α)，代入表達(dá)式(7)可得

令t=t0時(shí)，車(chē)輛與二輪車(chē)在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)處發(fā)生碰撞，如圖6 所示，可得如下方程組：

令二輪車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑r=8 m，二輪車(chē)與汽車(chē)橫向距離d=4 m ，代入方程組(9)，計(jì)算可得S=6.93+8.38vt/vv，進(jìn)一步代入表達(dá)式(8)可得

對(duì)表達(dá)式(10)進(jìn)行化簡(jiǎn)分析可知，二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的軌跡方程h(x,y)僅 與vt/vv相 關(guān)，令vt/vv=ρtv，進(jìn)一步化簡(jiǎn)消元可得

繪制不同 ρtv下二輪車(chē)相對(duì)于車(chē)輛的行駛軌跡，如圖9 所示。

由于車(chē)輛觸發(fā)寬度w=1.5 m， 令x=f(t1)=1.5 m，則g(t1)為 二輪車(chē)軌跡與x=1.5 m的交點(diǎn)。如圖9 所示，若g(t1)不存在或?yàn)閱沃担瑒t二輪車(chē)軌跡從左側(cè)或者前側(cè)進(jìn)入觸發(fā)域后，始終保持在觸發(fā)域內(nèi)，AEB具有較好的制動(dòng)效果；若g(t1)為雙值，則表明二輪車(chē)軌跡有從圖示右側(cè)進(jìn)入觸發(fā)域的情況。針對(duì)方程(11)，令x=1.5 m ，繪制y與 ρtv的關(guān)系曲線，如圖10所示。

從 圖10 中 曲 線 趨 勢(shì) 可 知， ρtv=1.1時(shí)，y為 單值，即二輪車(chē)在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的軌跡與x=1.5 m相切。隨著 ρtv增大，y呈直線上升，兩者關(guān)系曲線近似為y=9.64ρtv-2.46 。 由此可知，當(dāng) 0 ＜ρtv≤1.1時(shí)，二輪車(chē)軌跡從觸發(fā)域左側(cè)或者前側(cè)進(jìn)入觸發(fā)域，并始終保持在觸發(fā)域內(nèi)，AEB 具有較好的制動(dòng)效果。若ρtv＞1.1， 二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡與x=±1.5 m有3 個(gè)交點(diǎn)，分別為A、B和C，如圖9 所示。若要車(chē)輛AEB具有較好的制動(dòng)效果，則需交點(diǎn)A位于觸發(fā)域邊界上，即y＜TTC.Δv， 進(jìn)一步計(jì)算可知，當(dāng)1.1 ＜ρtv＜(Δv+2.46)/9.64時(shí)，車(chē)輛AEB 具有較好的觸發(fā)效果，但由于二輪車(chē)進(jìn)入AEB 觸發(fā)域后再次離開(kāi)觸發(fā)域，存在誤判的可能性。

圖9 不同 ρtv下場(chǎng)景S12 參與方相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡Fig. 9 Relative participants trajectories of different ρtvin scenario S12

圖10 場(chǎng)景S12 下 y 與 ρtv的關(guān)系Fig. 10 Relationship between y and ρtv in scenario S12

由于觸發(fā)寬度w是制約場(chǎng)景S12 中AEB 觸發(fā)效果的關(guān)鍵參數(shù)，將觸發(fā)寬度w從 1 .5 m 擴(kuò) 大至 2 m，若要二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡從左側(cè)或者前側(cè)進(jìn)入觸發(fā)域后，始終保持在觸發(fā)域內(nèi)， ρtv取 值范圍從 (0,1.1] 增加至 (0,1.36]，改善幅度不大，且w增加會(huì)增加AEB的誤動(dòng)作，因此不建議通過(guò)調(diào)整觸發(fā)寬度來(lái)改善AEB觸發(fā)域。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行分析，提取典型車(chē)輛與二輪車(chē)預(yù)碰撞場(chǎng)景，通過(guò)建立Pre-scan 模型和數(shù)學(xué)模型的方式對(duì)典型AEB 系統(tǒng)在相關(guān)場(chǎng)景下的效用及改進(jìn)方向進(jìn)行定性和定量分析，得出如下結(jié)論：

1） 分析國(guó)內(nèi)外基于不同數(shù)據(jù)、采用不同方法研究的車(chē)輛與二輪車(chē)事故場(chǎng)景，共得到汽車(chē)與二輪車(chē)預(yù)碰撞功能場(chǎng)景12 類，其中汽車(chē)與二輪車(chē)相向運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景為3 類，垂向運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景4 類，同向運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景5 類。

2） 面向車(chē)輛典型AEB 系統(tǒng)測(cè)試需求，排除國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)已經(jīng)納入測(cè)試規(guī)程的場(chǎng)景，共提取2 類典型場(chǎng)景，2 類場(chǎng)景均涉及參與方轉(zhuǎn)彎，與Euro NCAP 2025 路線圖中規(guī)劃的參與方轉(zhuǎn)彎特征一致。同時(shí)，從目標(biāo)物跟蹤和預(yù)測(cè)的角度分析，對(duì)車(chē)輛感知與決策算法可能有一定的挑戰(zhàn)。

3） 通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型的方式對(duì)場(chǎng)景S11 和S12 進(jìn)行分析可知，在車(chē)輛運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下，二輪車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡僅與車(chē)輛和二輪車(chē)速度比值相關(guān)。不同場(chǎng)景下，二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡特征差異性較大，在相同場(chǎng)景下，根據(jù)速度比值的不同，運(yùn)動(dòng)軌跡存在一定差異。

4） 針對(duì)場(chǎng)景S11，在設(shè)定AEB 觸發(fā)模型和場(chǎng)景部分元素取值下，僅當(dāng) ηvt＞0.788 8時(shí)，二輪車(chē)能夠進(jìn)入車(chē)輛AEB 觸發(fā)域。若將視場(chǎng)角FoV 從60°增大到90°，可有效改善AEB 觸發(fā)效果，二輪車(chē)進(jìn)入觸發(fā)域時(shí)對(duì) ηvt范圍的要求從 (0.788 8,+∞)增加至(0.203 3,+∞)。與此同時(shí)，若要車(chē)輛AEB 具有最佳的觸發(fā)效果，則需 ηvt＞(Δv-1.12)/1.88 ＞0.788 8，隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 Δv增 大， ηvt需要進(jìn)一步提高。

5） 針對(duì)場(chǎng)景S12，在設(shè)定AEB 觸發(fā)模型和場(chǎng)景部分元素取值下，當(dāng) 0 ＜ρtv≤1.1時(shí)，車(chē)輛AEB 具有較好的觸發(fā)效果。同時(shí)，當(dāng)1.1 ＜ρtv＜(Δv+2.46)/9.64時(shí)，仍能保持較好的觸發(fā)效果，由于二輪車(chē)進(jìn)入AEB 觸發(fā)域后離開(kāi)觸發(fā)域，存在一定誤判的可能性。將觸發(fā)寬度w從 1.5 m擴(kuò) 大至 2 m，若要二輪車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡從左側(cè)或者前側(cè)進(jìn)入觸發(fā)域后，始終保持在觸發(fā)域內(nèi)， ρtv取 值范圍從 (0,1.1] 增加至( 0,1.36]，增加觸發(fā)寬度w對(duì)AEB 觸發(fā)效果的改善幅度不大，且會(huì)增加AEB 誤觸發(fā)的可能。

本文采用數(shù)據(jù)建模的方法對(duì)典型場(chǎng)景S11 和S12 下AEB 的觸發(fā)情況進(jìn)行分析，為場(chǎng)景的定性分析和定量分析提供參考，同時(shí)為AEB 系統(tǒng)的優(yōu)化方向提供技術(shù)支撐。

致謝感謝國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心對(duì)本文研究工作的支持。