車輛中心 試車場部/實車測試課 黃榮章

系統功能評估標準
歐盟預計2013年強制大型車輛裝設車道偏移警示系統 (Lane Departure Warning System, LDWS)，但目前仍尚無相關法規之發布，僅於世界車輛法規調和會議上提出相關之討論。在國際標準規範上，2003年ISO下之TC 204技術委員會開始起草對於LDWS的性能要求與測試程序制定規範，於2007年2月公布第一版之標準—ISO 17361。其內容係以系統使用者為主要考量，規範系統警示時車輛與車道線之相對位置—偏移率(rate of departure)試驗，以避免系統過晚與過早之警示，確保產品能精確發揮功能。此外，2005年美國聯邦汽車運輸安全管理局(Federal Motor Carrier Safety Administration, FMCSA)亦對於LDWS操作需求制定一參考標準，內容包含系統功能、資料傳輸、軟硬體及人機介面(Driver Vehicle Interface, DVI)等層面需求，其中部分內容亦參考標準ISO 17361。

以下就LDWS功能評估方法—ISO 17361標準與FMCSA技術文件等作概略性介紹，首先就系統專有名詞的定義作說明，其中相關車輛或車道線之位置區域參照圖1：
(1) 偏移率(rate of departure)：在系統警示觸發點，此時的車速在垂直車道線之速度分量；
(2) 警示門檻線(warning threshold)：當車輛偏移超過某界線時系統發出警示訊號，則此界線稱之，通常為偏移率之函數；
(3) 偏移時間(time to line crossing)：車輛開始偏移的時間點至跨越警示門檻線之時間點，兩點之時間差；
(4) 最早警示線(earliest warning line)：最內側之警示門檻線；
(5) 最晚警示線(latest warning line)：最外側之警示門檻線；
(6) 警告區域(warning zone)：介於最早警示線與最晚警示線之區域；
(7) 非警告區(no warning zone)：介於兩條最早警示線之區域。
　

圖1 車道偏移警示系統之警示線與區域之定義

表1所列為LDWS實車搭載之功能評估項目，主要包含系統基本功能測試(系統啟動、車道線型式、照度影響與雨天試驗)、誤作動測試及偏移率測試。在表中所列之項目中，除了項次6的偏移率試驗以外，於評估時所需獲得之試驗結果皆屬於系統是否正常作動或誤作動之定性判定，而偏移率試驗則必須量測或獲得定量之車輛運動參數。表中並指出各項之測試車速、測試內容與性能規範要求。在標準ISO 17361中，並無明載系統偵測成功率與誤作率之規範值，建議可參考另一ITS相關的ISO標準—ISO 15623前方碰撞警示系統(Forward Vehicle Collision Warning Systems)相關之規範值，系統可靠度必須在90%以上；另在FMCSA技術文件中則有建議系統可靠度應達95%以上。除了系統實車搭載功能評估之外，系統之資料傳輸、環境與電磁試驗以及人機介面等要求，在FMCSA技術文件中亦指出分別對應之參考標準規範，如表2所示。

表1 車道偏移警示系統實車搭載功能評估項目(點圖放大)

表2 車道偏移警示系統元件之參考規範

系統元件要求 參考規範 車內感測資料傳送與接收 SAE J1587, J1708, J1939 環境測試 (如溫度,振動,砂塵雨淋) SAE J1455 電磁測試 (如穩態/暫態特性,電磁相容性) SAE J1113, 1455 人車界面(DVI) FMVSS 101

系統實車搭載偏移率測試驗證
偏移率測試驗證之主要目的是為了評估當車輛偏移接近車道線時，LDWS系統發出警示的時機是否過晚或太早。若系統發出警示的時間點過晚，對於過於依賴或相信此系統的駕駛者，可能來不及做出緊急正確之應變，而可能適得其反地因此而導致車禍；相反地，若系統太早警示，系統反應將過度靈敏，可能與駕駛者的認知不同而逐漸懷疑，因而最終被駕駛者忽略或關機，無法發揮產品的功能。
在偏移率試驗中，主要欲確認之測試結果為車輛偏移導致系統發出警示時的車輛偏移率與車輛-車道線間距之關係。圖2係以影像式LDWS為例所建構之偏移率測試驗證平台，利用雷射測距儀測量車輛與車道線間之距離，以資料擷取系統的時域訊號即時記錄車輛偏移之時間。在進行試驗前，將雷達測距儀裝設於車輛前方保險桿之中央位置，鏡頭指向與測試道的車道線平行之參考平面；車道偏移觸發開關與聲響感知器則分別安置固定於方向盤上及LDWS控制顯示器上之警示音效發生處，兩者測得訊號之時間差即為偏移車道起始至系統發出警示之時間；最後將所有欲擷取與儲存之訊號與資料擷取系統做連結，並透過量測訊號的處理與分析，求得所需之試驗結果。

　

圖2 偏移率試驗平台

圖3為一市售之LDWS搭載於測試車輛進行偏移率試驗之測試結果，圖中顯示在不同行駛車速(60及80 km/h)下，車輛向左側偏移車道後，系統主動發出警示時，也就是行駛跨越警示門檻線(warning threshold)當時，車輛偏移率與車輛-車道線距離之關係。由圖中可明顯得知，該系統在同一行駛車速下，若車輛偏移率愈高，警示時左前輪輪胎外緣與車道線之距離愈遠，即表示系統愈早發出警示；而在同一偏移率(> 0.25 m/s)下，當測試車速愈高時，系統有愈晚發出警示之趨勢，此可由圖中80 km/h的線性迴歸y2斜率較為60 km/h的線性迴歸y1陡峭可以清楚看出。再者，將測試結果與表1項次6之ISO規範值做比較，所有試驗數據點(距離最大值為296 mm，最小值為-110 mm)皆落在兩條規範之最晚警示線(latest warning line)與最早警示線(earliest warning line)的範圍內，亦即該系統的設計在60及80 km/h的測試速度下符合ISO 17361之規範。
　

圖3 偏移率試驗結果與ISO 17361規範值之比較

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