汽车的大变革时代（第2章）

自动驾驶系统的构成（1）

看一看ADAS的发展历程，从被性能和使用功能所限制的汽车独立控制系统，是如何发展到自动驾驶系统的呢。接下来我们会进行解说（图2）

承担起人类难以应对的工况

最开始，汽车所使用的独立控制系统就是“自动防抱死刹车系统”（ABS），这是从1978年开始使用的。ABS就是在容易打滑的路面上，突然刹车时所使用的防止车轮锁死的系统。在车轮将要被锁死的时候，传感器就会监测到，然后就会自动调节刹车。即便是在刹车的状态下，也可以反复放松刹车或收紧刹车功能，不让车轮被锁死，以便可以安全地操作方向盘。可以说，ABS是防止事故发生的“预防安全”系统的先驱。

然后，就是到了1986年所引进的“牵引力控制系统”（TCS），即便在容易打滑的路面，也可以保持着最快的加速度的系统。这是为了防止发车时及加速时驱动轮空转的系统，它可以独立控制引擎，同时也可以对空转的车轮进行刹车或放缓速度等。ABS与TCS都是可以让那些对开车没有自信的驾驶员能够安全操作的电子系统。

把控周边环境

1993年，开始引进了“停车辅助系统”。停车时，如果车辆靠近障碍物，那么就会根据当时紧急的程度发出声音或提示的警告系统。这可以让我们在视野受限、或者狭窄的地方方便的停车。此系统是与自动驾驶相关联的ADAS不可或缺的关键技术。是用传感器就可以把控周边环境的技术性先驱。

1995年，引进了“车身稳定控制系统（车身稳定控制系统：ESC）”。当陀螺传感器（也叫回转传感器）监测到车辆将要侧滑时，就会适当控制刹车和引擎，从而防止侧滑。从系统构成来看，这是将ABS与TCS功能组合的复合系统。引进ESC究竟有什么样的效果，这可以通过数据清晰地看到，同时也是现在不可或缺的预防安全系统（图3）。而且，ECS在不同的汽车厂商中都有固有的称呼，例如，在丰田汽车是叫做“VSC”，在日产汽车中叫做“VDC”，在Volkswagen社中叫做「ESP」。

（图3）引入ESC的交通事故防止效果图

（左图）一般道路及高速公路的事故发生概率的变化、（右图）在事故的种类中事故率的变化

日常行驶情况下的自动化

独立控制系统的进化速度在加快。在2000年的时候，引入了“自适应巡航控制系统（ACC）”。这是以在汽车专用道路的使用为前提，可以自动维持安全车距的系统。它可以根据交通状况的变化，调整引擎的输出，从而自动调整车速。ACC不仅仅在紧急时可以使用，而且在平常的驾驶中也可以将驾驶的情况传达给独立控制系统。从预防安全的实现到自动驾驶的实现都在发生变化，可以说是里程碑式的系统。

2008年，引入了“泊车辅助系统”。此系统可以自动把控停车的空间，自动地、高准确性地操纵方向盘，从而将车辆移到停车处。但是，加速和减速是由驾驶者来控制的。此系统是利用2000年初引进的“电子助力转向（EPS）”系统，由泊车辅助系统来把控周边环境，从而进行开发的技术，这是可以独立控制方向盘操作系统的先驱。

泊车辅助系统的基础是EPS，它可以通过传感器检测方向盘，然后根据所检测到的信息改变舵角的动向的系统。初期的动力转向是利用发动机所产生的油压的机械装置，但同时因为是电动式的，所以油耗会比较高。通过引进EPS，可以机械性地将方向盘和操舵轴分开，同时也可以用电子控制操舵。

可以根据周边的环境独立控制

再往后，自动控制的对象就扩展到汽车的性能和使用用途方面，其自动驾驶中有两种系统已经被实用化。

第一，就是2010年引入的“避免碰撞”。这是可以检测障碍物以及前行车辆是否有接近的情况，并且可以自动刹车、防止碰撞的系统。这是用雷达、或摄像机监测障碍物，并以ESC控制引擎、刹车灯，避免碰撞。无论道路状况还是交通状况如何，该系统都是必须的。而且，可以判断障碍物的位置及速度，无论行驶速度如何，都可以躲过危险，这是实时性的，无论是白天还是黑夜，都可以发挥其功效，具有通用性。

其次就是2012年引入的“车道保持辅助系统”。这是从摄像机的影像中监测到车线，然后当到达两侧车线的距离缩短时，自动地往相反的方向给方向盘阻力，从而引起驾驶员的注意。但是，为了可以变更车线，有意识地越过车线的情况也是有的，因此，独立控制可以以驾驶员的操作为先。这种驾驶员操作优先的控制，也是自动驾驶系统的中最基本的考虑方法。

 将自动驾驶实用化

在道路状况以及交通状况复杂多变的街道上，要实现自动驾驶系统，技术性的门槛比较高，也比较多。系统在从单纯地把控环境、仅限判断、控制等单一性自动化驾驶向实用化迈进。

2015年中期，根据具体道路情况，可以自动加速减速、以及可以控制方向盘操作的“交通堵塞系统”的商业化应用在一些车型中也已悄然推进。奔驰的C级车中已经具备了这种功能，使用多普勒雷达，即便脚与油门分离，车辆也会自动地与前方车辆保持一定的距离行驶。真正进入了引擎、刹车、方向盘三项独立控制的时代。商业化的一开始，就将其限定在高速公路中堵车的情况，然后逐渐地、在更广泛领域和速度范围内，都可以应对复杂的驾驶情况。

2016年，实现“自动泊车系统”的商业化。可以自动控制方向盘和刹车，适当地控制引擎和齿轮，可以自动驾驶到指定的停车区域。而且，到达停车位置之后，还可以自动泊车，将发动机关闭。现在也在致力于更加复杂的自动控制。例如，也有“自动车道保持系统”，这可以帮助人们进入到红绿灯区及高速路区。这种方式的实现，是通过传感器监测靠近的车辆、使用地图信息以及卫星等获取正确的位置信息、并以车线以及路旁构造物等正确的监测为前提。在此基础上，利用高度的三维技术，可将勾勒周边环境的虚拟地图—“动态导航地图”实时化，并灵活运用独立控制系统。这种技术，是自动驾驶系统基础技术的一部分。

 无需等待红绿灯

前文提到，我们可以通过无线通讯来收集道路基础设施和周围车辆的信息。这里将为大家介绍，如何通过这些信息来扩展自动驾驶系统。

设想如果前方车辆突然刹车或者加速，如果是在可见度高的道路上，有良好的视野，系统便可以处理应对。但是，在能见度较差的十字路口，只用安装在汽车上的传感器不能真正识别周围环境。通过无线通信告知接下来道路上的汽车将会如何行驶移动，即使在交叉路口和复杂的道路上也可以安全驾驶。

此外，反过来想，当车辆向交通信号设备发送无线电波时，交通信号设备也可以切换到相应的信号。即便周围完全没有行驶的车辆，也要一直等到红灯变为绿灯，这种情况将会消失。此外，交通控制中心将会收集每辆车的行驶状况，预测交通状况的变化，并将这些信息反馈给车辆，以便能够根据交通状况的变化用最快的路线到达目的地。