在我們?nèi)粘ｉ_車時(shí)，別人想要超車，只要確認(rèn)后方、旁邊有沒有車，打個(gè)燈、稍微加速、換個(gè)車道就完成了。這一動(dòng)作乍一看非常簡(jiǎn)單，但對(duì)自動(dòng)駕駛汽車來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程需要多方協(xié)調(diào)。

自動(dòng)駕駛車輛要完成超車動(dòng)作，必須經(jīng)過(guò)一套完整的感知、理解、決策、規(guī)劃和控制的流程，每一步都要考慮安全和規(guī)范，需要不斷感知周圍環(huán)境，判斷什么時(shí)候超車、怎么超車、是否安全等，然后才可以按照計(jì)劃執(zhí)行操作。

自動(dòng)駕駛汽車在變道前需要全面看懂如前車的速度與相對(duì)位置、其他車輛的動(dòng)態(tài)、道路規(guī)則以及標(biāo)線情況等周圍環(huán)境。這些信息來(lái)源于車身搭載的包括攝像頭、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)等多種傳感器組合。

它們協(xié)同工作，共同構(gòu)建出車輛周圍360°的環(huán)境視圖。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的融合處理，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)才能準(zhǔn)確判斷前方是否有車輛、旁邊車輛的具體位置，以及當(dāng)前是否具備安全超車的條件。

決策階段：什么時(shí)候可以超車？

當(dāng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)判斷需要超車時(shí)，其首要步驟是進(jìn)行超車可行性決策，這是一個(gè)需要逐項(xiàng)核查多重安全條件的過(guò)程。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)必須確認(rèn)當(dāng)前路段是否允許超車（例如有無(wú)禁止超車標(biāo)線）、道路標(biāo)線及規(guī)則是否清晰可辨、相鄰車道是否有足夠的空間容納本車，以及后方是否有車輛正在快速接近等。

只有在所有必要條件同時(shí)滿足且經(jīng)綜合判定為安全的前提下，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)才可以批準(zhǔn)超車意圖，并進(jìn)入下一步的路徑規(guī)劃與執(zhí)行階段。

決策階段類似于我們開車時(shí)判斷能不能超車的過(guò)程，見到前車慢了，你看一看后視鏡，判斷旁邊有沒有車、有沒有虛線可以換道，這些過(guò)程對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是很有必要的。

除了看一眼路況，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)還要實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)周圍車輛未來(lái)幾秒鐘可能的位置，這樣才能判斷超車是否真的安全。

路徑規(guī)劃：怎么去超車？

一旦判定超車條件是滿足的，下一步就是要制定超車計(jì)劃，這一步被稱作軌跡規(guī)劃。

此時(shí)需要給車輛制定路線圖，如做出從當(dāng)前車道換到旁邊車道，超過(guò)前車，然后再回到原來(lái)的車道這樣的規(guī)劃。

超車路徑規(guī)劃不僅要考慮到車輛自身的加速性能、轉(zhuǎn)向能力，還要保證不會(huì)碰到其他車輛。

在規(guī)劃途中，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)不可以隨意換道，它會(huì)計(jì)算一個(gè)平滑、安全的曲線軌跡，讓車輛能穩(wěn)定完成動(dòng)作。

軌跡規(guī)劃要滿足保持足夠安全距離、控制橫向和縱向加速度不超過(guò)舒適范圍、遵守道路規(guī)則等多個(gè)約束條件。這個(gè)階段的目標(biāo)是讓車輛既安全又舒適地完成超車。

既然要超越前車，自然需要一定的速度優(yōu)勢(shì)。在軌跡規(guī)劃同時(shí)，系統(tǒng)還要進(jìn)行速度規(guī)劃，要根據(jù)道路限速、前方車速和自車的目標(biāo)速度，決定合適的加速或者保持速度策略，確保整個(gè)過(guò)程不會(huì)過(guò)于激進(jìn)也不會(huì)出現(xiàn)突然減速的情況。

控制執(zhí)行：照計(jì)劃干活

當(dāng)決策和路徑規(guī)劃完成后，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)就要開始執(zhí)行超車動(dòng)作了。這一步是把前一階段制定的計(jì)劃落實(shí)到具體的動(dòng)作上。

控制模塊會(huì)根據(jù)規(guī)劃的軌跡和速度目標(biāo)來(lái)輸出具體的控制命令，調(diào)整油門、剎車、轉(zhuǎn)向等。這個(gè)過(guò)程要非常精確，任何偏差都可能導(dǎo)致超車失敗或行駛不穩(wěn)。

控制系統(tǒng)在超車過(guò)程中要持續(xù)檢查車輛狀態(tài)，比較實(shí)際運(yùn)動(dòng)和計(jì)劃軌跡的偏差，并即時(shí)修正。舉個(gè)例子，若車輛在執(zhí)行向左轉(zhuǎn)并加速超車的過(guò)程中，傳感器檢測(cè)到旁邊有突然加速的車輛，它應(yīng)馬上調(diào)整計(jì)劃或者取消超車。

在超車過(guò)程中，還要避免車輛出現(xiàn)側(cè)滑，防止輪胎打滑等，要確保車輛在超車過(guò)程中始終保持穩(wěn)定、受控的狀態(tài)，避免出現(xiàn)車身劇烈晃動(dòng)或抓地力突然喪失等情況，從而安全、平順地完成超車動(dòng)作。

自動(dòng)駕駛超車需要考慮什么？

自動(dòng)駕駛汽車行駛過(guò)程中最重要的就是要確保安全，超車過(guò)程亦是如此。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就必須把“安全優(yōu)先”作為核心原則，這意味著即便系統(tǒng)在上一階段判斷當(dāng)前條件允許超車，一旦在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)任何潛在風(fēng)險(xiǎn)，它也要毫不猶豫地打斷超車動(dòng)作、放棄超車計(jì)劃，并把車輛平穩(wěn)地回到前車后面繼續(xù)跟隨。

這種能夠在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境下隨時(shí)終止當(dāng)前超車的能力，實(shí)際上是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)輔助駕駛（比如僅僅保持車道或定速巡航）的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

簡(jiǎn)單的輔助駕駛只是在相對(duì)明確、簡(jiǎn)單的場(chǎng)景下輔助操控方向盤和油門，而真正的自動(dòng)駕駛在面對(duì)復(fù)雜交通關(guān)系時(shí)，必須能自己權(quán)衡多種風(fēng)險(xiǎn)因素，并能在任何時(shí)候“說(shuō)不”，以避免危險(xiǎn)。

這種“隨時(shí)終止超車”的設(shè)計(jì)需基于對(duì)周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)感知和嚴(yán)格的安全評(píng)估。

當(dāng)系統(tǒng)在超車過(guò)程中持續(xù)感知對(duì)向車道有快速接近的車輛、或者偵測(cè)到旁側(cè)有行人、自行車等弱勢(shì)交通參與者有進(jìn)入本車預(yù)期路徑的可能時(shí)，它就不會(huì)貿(mào)然占用對(duì)向車道或直接變道。

此時(shí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)執(zhí)行回退策略，讓車輛重新回到原來(lái)的車道和前車后面，等待更合適的超車機(jī)會(huì)。

還有一點(diǎn)需要注意的是，超車這個(gè)過(guò)程并不只會(huì)發(fā)生在高速公路，在很多城市道路或者是鄉(xiāng)村道路，也會(huì)有超車的需求。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)應(yīng)在不同的場(chǎng)景下有不同的超車執(zhí)行策略。

在城市道路上可能更多是變道然后提速通過(guò)車輛隊(duì)列；在狹窄道路上，可能根本不是執(zhí)行傳統(tǒng)意義的超車動(dòng)作，而是等待機(jī)會(huì)或者選擇更安全的行駛方式。

但不過(guò)無(wú)論在哪種場(chǎng)景下，超車動(dòng)作都離不開感知、決策、軌跡規(guī)劃和控制執(zhí)行這四個(gè)步驟。

最后的話

超車動(dòng)作看似簡(jiǎn)單，但對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車來(lái)說(shuō)依舊是多個(gè)技術(shù)協(xié)調(diào)的過(guò)程，看似簡(jiǎn)單的超車，更可以體現(xiàn)出自動(dòng)駕駛的性能。

一個(gè)系統(tǒng)在超車時(shí)的選擇與節(jié)奏，體現(xiàn)的不僅是算法的優(yōu)劣，更是設(shè)計(jì)者對(duì)安全與可用性平衡的判斷、對(duì)不確定性的尊重以及對(duì)乘客安全的保障。

超車是個(gè)放大鏡，放大了自動(dòng)駕駛在感知、決策、倫理和用戶溝通上的每一處細(xì)節(jié)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)只有在細(xì)節(jié)里做得既安全又讓人信服，才說(shuō)明這套系統(tǒng)真正具備走上街道的能力。

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       原文標(biāo)題 : 自動(dòng)駕駛汽車如何完成超車？