驾驶员辅助系统
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图1：奥迪侧向辅助系统对新奥迪Q5
后方的整个区域进行监控 死角
接近区域 驾驶员辅助系统
创新的驾驶员辅助系统为满足人们对于车辆安全性和舒适性越来越高的要求做
出了巨大贡献。作为一款中型SUV，新奥迪Q5首次配备了以前豪华车才有的基
于雷达的换道辅助系统Audi side assist以及基于摄像头的奥迪车道保持辅助系统
Audi lane assist。在奥迪Q7和A8上已经得到证明的高级版驻车辅助系统APS
Advanced也应用在奥迪Q5上。
1 换道辅助系统
1 前言
在过去的几十年中，车辆主动和被动安全系统大大减少了事故数量并降低了其严
重程度。电子领域取得的巨大进步使奥迪Q5采用了十分先进的技术，满足人们
对车辆安全性和舒适性越来越高的要求。
新传感技术的采用，使某些系统就象人一样能够感知车辆周围环境的情况，并由
此采取行动和防范措施。即使这些内部结构与人相似的传感器同样具有感知极
限，还是能够大大减轻驾驶者的负荷。
将来采用何种系统的决定性标准，不仅仅是技术上的可行性，而主要是会给驾驶
者带来怎样的收益，这才是奥迪关注的核心问题。在设计所有现在以及未来的驾
驶员辅助系统时，也要考虑这个问题。新款奥迪Q5就直接从豪华级车型移植了
两个此类系统。
奥迪事故研究的统计和结果表明，所谓的“心理因素”是事故的主要原因。漫不
经心经常会导致对路上其它车辆和人员的疏忽。通过例如奥迪换道辅助系统等可
以发现这个现象。在驾驶
错误产生后果之前，该系
统可以提醒驾驶员。这既
能帮助驾驶者，又能让他
承担自己应负的责任，从
而大大提高了行驶舒适
性和安全性。这个系统也
支持驾驶员完成换道。当
驾驶者打开转向灯想要
换道，但是没有注意到后
面车辆时，系统便发出警
告，提醒注意在盲区运动
的以及快速接近的车辆，
如图1所示。
1.2 传感技术
传感技术方面使用了一个先进的24兆赫兹雷达系统，利用在后保险杠上的两个
传感器进行工作，如图2所示。雷达天线经过了修改，从而使传感器的敏感度与
以前水平相比得到了提升。另外，对雷达的发送和接收特性也作了优化。
1.3 报警
雷达传感器包括一个高性能计算单元，可以根据探测到的粗略目标计算出目标对
象，这就为向驾驶者报警提供了基础。分析软件是奥迪公司自行开发的，会计算
出在什么时候、以什么方式和在哪些状况下发出报警。这是在分析大量现场试验
以及心理调查的基础上得出的结果。
报警必须满足确定的标准：
– 问题必须可以明确归类（对什么发出报警？）
– 系统必须可以明确归类（谁报警？）
– 在任何条件下警告都必须可以清晰地识别到
– 警告必须引起适当的注意 – 不得掩盖问题
– 警告不得使驾驶者在副驾驶面前难堪
– 否则系统不会接受。
一个在车外后视镜上肉眼可见的警示灯能够在最大程度上满足这些标准，如图3
所示。在这里明确地提醒驾驶员注意后镜中的图像，因为通常在后视镜中可以看
到路上的其他车辆。而与报警声相比，这样的一个提示不容易引起副驾驶的注意。
根据德国车辆登记规定，在车外（比如安装在车外后视镜上）的警示灯是不得被
后面的车辆看见的。这可以通过一个警示灯的光学瞄准系统来实现。这个警示灯图2：奥迪侧向辅助系统的组成部分 传感器控制单元1 左侧车尾保险杠 传感器控制单元2 右侧车尾保险杠 右侧警报装置 左侧警报装置
系统激活装置，带指示灯的按键 MMI:用户参数设置组合仪表文本信息 死角：探测到危险车辆且方向指示灯闪烁
没有探测到危险车辆
快速接近：探测到换道时可能发生危险的车辆 黄色显示灯呈暗色持续闪烁黄色显示灯短时呈亮色闪烁 快速接近：探测到危险车辆且方向指示灯闪烁
图3：
奥迪侧向辅助系统在变换车道时会针对危险车辆进行提醒或
警告 没有探测到危险车辆 缓慢接近 无显示黄色显示灯呈暗色持续闪烁
黄色显示灯短时呈亮色闪烁
无显示快速接近 设计成只有从驾驶者可能在的位置才能看见。根据周围环境光线情况调节警示灯
的亮度，可以确保在任何条件下警示灯都能同样地清晰可见。警示灯亮度变化，
必须无论是在没有月亮的
黑夜还是在下午阳光直晒
的情况下都能满足这个要
求。
为了在背景移动的情况下
更加突出警示灯，用闪烁
信号发出报警。闪烁信号
比持续信号更容易被发
现，因为闪烁信号在每个
信号边沿产生能够被人发
现的对比度变换。此外，
人眼对周围视野范围内的
对比度变换十分敏感，而
当驾驶者目光朝着行驶方
向时车外后视镜就在此范
围内。为了使驾驶者目光
转向后视镜时不会被后视
镜中的图像转移注意力，
闪烁持续时间不会超过一
秒钟。此外，当闪烁频率
提高时，驾驶者对闪烁信
号的关注度几乎没有增加
为了能够最佳地利用一个系统，了解其极限是十分重要的。如果在不报警的情况
下也能体验驾驶员辅助功能，就可以更快地学会如何使用这个系统。因此，在奥
迪换道辅助系统（Audi side assist）上除了报警模式之外还设置了一个提示模式：
不论是否打开了转向灯，只要其它车辆在本车变道时可能造成威胁，就会提醒驾
驶者。这样，驾驶者能够随时检查这些信息，即他在打开转向灯时是否看到了报
警信号，或者是否立即询问该系统对当前状况的评估。由此，他就可以把系统的
推荐方案与他自己的评估进行比较，并很快理解系统如何运作。警示灯的亮度比
较小，而且设置为当目光直视时用眼角无法看到。考虑到人对视野边缘的感知力，
警示灯设计为可以被潜意识地看到。由此就避免了频繁“闪烁”给驾驶者造成的
干扰。只有当直视后视镜时，驾驶者才可以清楚地看到警示灯。
在设计警示灯时做了大量试验，即利用最先进的眼动仪记录和分析了有和没有警
示灯时的眼球轨迹。为了确定潜意识的提示性指示和清楚的报警指示的性能范
围，需要大规模的试驾：一方面让不同身高的驾驶者驾车，观察他们各自的视野
中心点，另一方面选用不同年龄的驾驶者，因为人对视野边缘的感知力会随着年
龄增大而减弱。
驾驶者可以用MMI系统菜单根据自己的偏好调节警示灯的亮度。
死角：探测到换道时可能发生危险的车辆 奥迪Q5上的这一整套系统都可以通过驾驶员侧反光镜附近的一个按钮打开和关
闭。
2 车道保持辅助系统
2.1 前言
基于摄像技术的车道保持辅助系统是奥迪所采用模块化战略的一个成功案例。公
司旗下七款车型都安装了一套同样的硬件，而且没有任何版本变化。同样，由于
使用了可编码的车辆参数组，新奥迪A5上所采用的车道保持辅助系统软件也完
全移植自A4和A5。
当系统发现车辆正在偏离车道时，奥迪车道保持辅助系统能够帮助驾驶者保持车
道，并通过振动方向盘向他报警，如图4所示。这个系统主要是在高速公路以及
乡村公路上行驶时起作用。因此，只有车速超过大约65KM/H时才工作。车道保
持辅助系统的工作状态通过仪表板上一个双色状态指示灯显示。绿色表示系统已
打开并且处于待命状态。黄色表示车道保持辅助系统虽然打开，但是还没有进入
待命状态。原因可能是车速太慢，车道太宽或是太窄，或者没有发现车道的边界
线。即使先进技术具有强大性能，驾驶者必须始终意识到，这个系统仅仅是起辅助作用，而不能减轻他做出判断和采取操作的责任。
图4：奥迪车道保持辅助系统和换道辅助系统的系统功能
2.2 传感技术
一个黑白摄像机被用作传感器，并带有一个由大陆公司提供的高性能计算单元。
这两个组件都集成在一个共同的摄像机控制单元里，该控制单元安装在挡风玻璃
的车内后视镜上方。为了减小控制单元的占用空间，使用了一个十层深槽电路板，车道参数+系统数据图片数据边缘信息曝光控制12比特图片原始数成像图5：摄像控制单元中的信号处理
功能控制 汽车数据汽车数据
通行
数据库
数据库
实际驾驶图6：车道辨认的评估和通行方案
合成行驶场景 汽车 奥迪/供货商实地测试持续的可靠性试车 压力测试
真实数据
DGP视
频 汽车它可以对折起来从而节省
空间。摄像机配有一个分辨
率为640*480像素的CMOS-
图像传感器，其光强度分辨
率为十二bit，特征曲线是
非线形调节的，以确保在任
何光线环境下系统功能都
能达到最佳。所使用的镜头
视野宽度为60米，并且能
在水平方向转动大约40
度。
由图像传感器采集的画面
由一个FPGA进行预处理，
提取出与此相关的边缘信息，如图5所示。这些信息由一个200兆赫兹的浮点
DSP进一步处理。根据这些边缘信息，搜索车道的基准线。以车道模型为基础，
采用卡尔曼滤波技术确定车道参数，如车道宽度、曲率以及车辆在车道中的位置。
车辆在车道中的位置表现为相对于车道中线的横向位置以及相对于车道的偏移
角度。
这些数据为相应地向驾
驶员报警奠定了基础。通
过图像处理技术，系统会
发现一些特殊情况，例如
车道标记模糊的建筑工
地。为了避免由于错误识
别而引起的误报警，该系
统被有针对性地关闭。
图像处理算法的评估和
许可是建立在三个基础
上，即硬件在回路(HiL)、
软件在回路(SiL)和车辆
中的功能测试，如图6所示。
借助于包含大约两千公里不同行驶路面的数据库，在研制该系统时增强了其车道
识别性能。精确测量了其中大约的一半路段作为基准，包括差分GPS位置数据。
此时，一个专门的压力测试数据库用于检查对车道识别要求特别高的行驶路面，
例如建筑工地、沥青填缝以及被雪覆盖的或被污染的车道。第2个基础是一个带
有人工模拟行驶状况的数据库，用来评价和优化车道识别的测量精确度。这个方
法的优点是 ，通过模拟精确地了解车道的所有典型参数以及车辆行驶动态。为
了对整个系统进行评价，在整个流程链过程中进行了大量的试车，这被视为第三
个基础。
