车道保持辅助系统主观评价方法的研究

沈 青 周天宏 孔华锋 黄 晓 向慧琳

（武汉商学院信息工程学院，湖北 武汉 430056）

0 引言

车道保持辅助系统（Lane Keeping Assistant System，下文简称LKA 系统）在避免由于驾驶员疲劳、分神导致车辆驶出原有车道而引起交通事故方面发挥了重要作用。

目前国内外关于车道保持辅助系统技术的测试研究，大多集中于客观测试范畴，车道保持辅助基于消费者驾乘体验感的主观评价方面，相关研究较少。在i-VISTA 智能行车辅助评价规程（2020）中设计了居中行驶的体验指标，主要关注主车轴线与车道中心线的横向间距保持范围，并未对纠偏能力和纠偏时机进行评价。

文献[2]对车道保持辅助系统的技术特点进行了分析，并从人机交互、LDW 功能、LKA 功能三个方面的设计了10项测试指标进行测试和分析，但评价指标不够全面，评价内容和方法比较简略。

1 车道保持辅助系统

LKA 系统是指车辆根据识别到的实体车道线保持车辆行驶在车道中。当车辆在标记线清晰且视线充足的道路上行驶时，如果驾驶员由于注意力不集中等原因造成车辆无意识偏离出本车道时，该系统通过对车辆的横向运动进行控制从而将车辆维持在本车道内。LKA 系统一般应具备车道线识别、车道偏离预警和主动转向干预等功能。

2 基于用户视角的主观评价体系

随着汽车的电动化、智能化、网联化、共享化概念的提出，汽车行业正在酝酿一场颠覆性的革命，其中，用户体验将颠覆传统的质量定义。建立基于用户驾乘体验的车道保持辅助系统主观评价方法对于用户体验问题的发现与解决具有十分重要的意义。

LKA 系统所产生的预警、报警或车辆控制与驾乘人员的体验息息相关。驾驶员和乘客对于LKA 系统的接受度直接影响其对该系统的使用程度，因而在设计评价指标时需考虑用户对LKA 各项功能的了解情况和接受度。

该文从用户驾驶和乘坐搭载LKA 系统的车辆的主观感受出发，结合车道保持辅助的技术特点和主要功能，从人机交互、车道偏离预警、车道保持辅助这三个维度设计评价内容和方法，构建基于用户视角的车道保持辅助系统主观评价指标体系，如图1 所示。

2.1 评分依据

该文采用常用的十分制评价，从用户体验和感受出发。设计如下评分依据，如表1 和表2 所示。用户感受分为四类，如表1 所示。

表1 用户感受

图1 基于用户视角的车道保持辅助系统主观评价指标体系

评分依据分为6 种，每种对应四类用户感受和相应的分数区间，如表2 所示。

2.2 评价指标

从人机交互、车道偏离预警、车道保持辅助这三个维度共设计18 项评价指标，如表3、表4、表5 所示。每个指标对应一项评分依据，评分依据相关说明见表2。

2.3 人机交互维度评价内容和方法

人机交互维度主要评价用户手册、图标识别和位置、交互方式、操作便捷性、车道线识别和显示、驾驶员接管车辆、脱手报警敏感度等6 个方面。

表2 评分依据

表3 人机交互评价指标

2.3.1 用户手册

用户通过阅读用户手册，对车辆所具备的LKA 和LDW功能介绍进行了解，根据阅读后对功能的理解程度，如LKA主要用途、如何打开和关闭、LKA 系统正常工作需满足的条件、LKA 系统退出条件等，参考评分依据2 来打分。

2.3.2 图标识别和位置

该指标评价LKA 系统的图标是否清晰易懂，是否与ADAS 其他功能例如自适应巡航（简称ACC）、交通拥堵辅助系统（简称TJA）好区分和辨别，图标位置是否便于驾驶员开车时辨认。

2.3.3 交互方式

该指标评价文字提醒和声音提醒直观和清晰情况，提醒频率是否合适和恰当，是否过于频繁。例如当车辆有左偏趋势时，系统是否有清晰、直观的图标、文字或声音提醒。

2.3.4 操作便捷性

该指标评价功能开启和关闭是否方便驾驶员开车过程中进行操作，并且能通过图标清晰显示出来，使驾驶员能直观判断系统工作状态（开启、关闭）。

2.3.5 车道线识别和显示能力

该指标评价 LKA 系统对车道线的识别速度和准确度能力，尤其是车道线不够清晰的情况下，并能把识别出的车道线在车辆仪表显示。从三个方面进行试验来评价，一是不同类型车道线道路，二是不同光线环境，三是不同车速条件下，LKA 系统对车道线的识别能力和显示情况。

2.3.6 驾驶员接管车辆

该指标评价驾驶员有主观接管车辆意图或动作时，LKA系统应该能够自动退出并修改相应图标显示，且能直观提醒驾驶员。例如左转向灯打开、双闪灯打开或驾驶员踩下制动踏板时，此时驾驶员有主动控制车辆意图，LKA 系统应退出，不应产生纠偏动作。

2.3.7 脱手报警敏感度

该指标评价脱手报警设计是否贴合用户使用习惯，能否个性化设置，方向盘脱手报警时间设置是否合理，报警方式是否直观。例如，是否太过灵敏，手离开1 秒就报警；还是太过迟钝，20 秒还不报警；是否有分层级的脱手报警提醒方式，如用户手离开方向盘5 秒只是文字提醒和声音提醒，离开15 秒后文字提醒、声音提醒加震动提示。

2.4 车道偏离预警维度评价内容和方法

车道偏离预警维度主要评价预警能力、预警方式、漏报警、误报警、报警时机等5 个方面，如表4 所示。

表4 车道偏离预警评价指标

2.4.1 预警能力

该指标评价LKA 系统预警能力，从直道预警能力和弯道预警能力两方面来考察。如直道左偏、直道右偏是否能产生报警，弯道左偏、弯道右偏是否能产生报警。

2.4.2 预警方式

该指标评价系统的预警方式是否有效（主要有三种方式，声音预警、视觉预警、震动预警），预警方式是否能够引起驾驶员的注意，预警强度是否合适。

2.4.3 漏报警

该指标评价漏报警情况，车辆正常行驶，LKA 系统满足正常工作各项条件，车辆有偏离趋势时，未产生报警提示。

2.4.4 误报警

该指标评价报警准确情况，例如车辆没有偏离趋势时产生报警或者车辆已从偏离趋势回到车道中心行驶时无需报警却产生报警。

2.4.5 报警时机

该指标评价报警时机是否及时，预警过早或过晚都不好。如图2 所示，当车辆无意识驶出“6-干预临界线”时，LKA 系统应能进行主动转向干预，使车辆保持在本车道内。如果车辆在未驶出“3-最早干预线”便开始报警，那么就属于报警时刻过早；如果车辆在已驶出“4-最迟干预线”还未产生报警，那么就属于报警时机过晚。

2.5 车道保持辅助维度评价内容和方法

车道保持辅助维度主要评价纠偏能力、纠偏时机、误纠偏、漏纠偏、舒适性、安全性等6 个方面，见表5。

2.5.1 纠偏能力

该指标评价LKA 系统纠偏能力，主要是直道纠偏能力和弯道纠偏能力。

直道的评价以10km/h 为一个跨度从30～70km/h 评价，在不同车速情况下，车辆产生左偏或右偏时，LKA 系统能进行主动转向干预，使得车辆保持在本车道内。用户参考评分依据1 来打分。

表5 车道保持辅助维度评价指标

弯道行驶的评价主要是三个方面：入弯稳定性、弯道行进过程稳定性、出弯时方向的回正稳定柔和。入弯稳定性，车辆进入弯道时应平稳顺滑，车辆动态连续，方向盘转角变化应平顺自然且跟随弯道曲率不存在不足或超调现象。弯道中，车辆转向应尽可能维持稳定，无明显突变，弯道中车辆与车道线不存在明显蛇形现象。出弯时方向的回正稳定柔和，车辆与车道线之间尽可能保持正中。

图2 LKA 系统的车道偏离特征线

2.5.2 纠偏时机

驾驶员对于 LKA 介入时机的主观感受主要受 LKA 介入时车辆在车道中的位置与状态这一因素的影响，即介入时机的早晚。

如图2 所示，当车辆无意识驶出“6-干预临界线”时，LKA 系统应能进行主动转向干预，使车辆保持在本车道内。如果车辆在“3-最早干预线”前便已经开始产生纠偏力矩，控制方向盘，那么就属于纠偏时刻过早；如果车辆在已驶出“4-最迟干预线”还未产生纠偏力矩或那么就属于报警时机过晚。

2.5.3 误纠偏

该指标评价是否出现误纠偏情况。例如车速低于用户手册要求的工作车速、车辆双闪打开、左转向灯打开等。

2.5.4 漏纠偏

该指标评价是否存在漏纠偏情况。如车辆左偏或右偏时，系统未产生纠偏动作。

2.5.5 舒适性

该指标评价用户在使用LKA 系统的驾驶舒适性感受和乘坐舒适性感受，如系统对方向盘施加的纠偏力矩大小是否适中，纠偏过程是否柔和、顺畅。

2.5.6 安全性

该指标评价用户在使用LKA 系统的驾驶安全性感受和乘坐安全性感受，系统纠偏过程中是否会引起方向盘较大幅度的摆动，导致车身轻微或小幅度晃动，引起驾驶员的不安全感。

3 实车试验

选用三台搭载LKA 系统的车辆，以试驾和试乘的方式，根据上文设计的18 项评价指标和评价内容进行评价。三台测试样车来自于不同车企，经试驾和试乘，3 台样车人机交互、车道偏离预警、车道保持辅助均能正常使用，但带给用户的体验和感受不同。总体来看，3 台样车均没有“没有满足用户需求”的指标。样车1 有7 项指标得分在5-6 分，说明“仅实现部分用户期望”，须改进。样车2 的18 项指标均得分在7-10 分，说明该车LKA 系统给用户的驾乘体验比较好。样车3 有2 项指标得分在5-6 分，需改进。

4 结语

该文结合LKA 系统的技术特点，从用户视角提出了一种LKA 系统主观评价方法，并构建LKA 系统主观评价模型，对以往从车道偏离预警技术和车道偏离转向干预技术等技术实现视角进行客观评价的测试方法进行了有效补充。用户对LKA 系统的主观评价由人机交互、车道偏离预警、车道保持辅助3 个维度，18 项评价内容构成。经实车测试验证，该评价方法能有效评估用户使用车道保持辅助系统的驾乘体验，可为后续车道保持辅助系统技术的改进和优化提供参考。