自动驾驶汽车如何完成超车？

[首发于智驾最前沿微信公众号]在我们日常开车时，别人想要超车，只要确认后方、旁边有没有车，打个灯、稍微加速、换个车道就完成了。这一动作乍一看非常简单，但对自动驾驶汽车来说，这个过程需要多方协调。

自动驾驶车辆要完成超车动作，必须经过一套完整的感知、理解、决策、规划和控制的流程，每一步都要考虑安全和规范，需要不断感知周围环境，判断什么时候超车、怎么超车、是否安全等，然后才可以按照计划执行操作。

图片源自：网络

自动驾驶汽车在变道前需要全面看懂如前车的速度与相对位置、其他车辆的动态、道路规则以及标线情况等周围环境。这些信息来源于车身搭载的包括摄像头、激光雷达和毫米波雷达等多种传感器组合。

它们协同工作，共同构建出车辆周围360°的环境视图。通过对这些数据的融合处理，自动驾驶系统才能准确判断前方是否有车辆、旁边车辆的具体位置，以及当前是否具备安全超车的条件。

决策阶段：什么时候可以超车？

当自动驾驶系统判断需要超车时，其首要步骤是进行超车可行性决策，这是一个需要逐项核查多重安全条件的过程。

自动驾驶系统必须确认当前路段是否允许超车（例如有无禁止超车标线）、道路标线及规则是否清晰可辨、相邻车道是否有足够的空间容纳本车，以及后方是否有车辆正在快速接近等。

只有在所有必要条件同时满足且经综合判定为安全的前提下，自动驾驶系统才可以批准超车意图，并进入下一步的路径规划与执行阶段。

图片源自：网络

决策阶段类似于我们开车时判断能不能超车的过程，见到前车慢了，你看一看后视镜，判断旁边有没有车、有没有虚线可以换道，这些过程对于自动驾驶系统来说也是很有必要的。

除了看一眼路况，自动驾驶系统还要实时预测周围车辆未来几秒钟可能的位置，这样才能判断超车是否真的安全。

路径规划：怎么去超车？

一旦判定超车条件是满足的，下一步就是要制定超车计划，这一步被称作轨迹规划。

此时需要给车辆制定路线图，如做出从当前车道换到旁边车道，超过前车，然后再回到原来的车道这样的规划。

超车路径规划不仅要考虑到车辆自身的加速性能、转向能力，还要保证不会碰到其他车辆。

图片源自：网络

在规划途中，自动驾驶系统不可以随意换道，它会计算一个平滑、安全的曲线轨迹，让车辆能稳定完成动作。

轨迹规划要满足保持足够安全距离、控制横向和纵向加速度不超过舒适范围、遵守道路规则等多个约束条件。这个阶段的目标是让车辆既安全又舒适地完成超车。

既然要超越前车，自然需要一定的速度优势。在轨迹规划同时，系统还要进行速度规划，要根据道路限速、前方车速和自车的目标速度，决定合适的加速或者保持速度策略，确保整个过程不会过于激进也不会出现突然减速的情况。

控制执行：照计划干活

当决策和路径规划完成后，自动驾驶系统就要开始执行超车动作了。这一步是把前一阶段制定的计划落实到具体的动作上。

控制模块会根据规划的轨迹和速度目标来输出具体的控制命令，调整油门、刹车、转向等。这个过程要非常精确，任何偏差都可能导致超车失败或行驶不稳。

图片源自：网络

控制系统在超车过程中要持续检查车辆状态，比较实际运动和计划轨迹的偏差，并即时修正。举个例子，若车辆在执行向左转并加速超车的过程中，传感器检测到旁边有突然加速的车辆，它应马上调整计划或者取消超车。

在超车过程中，还要避免车辆出现侧滑，防止轮胎打滑等，要确保车辆在超车过程中始终保持稳定、受控的状态，避免出现车身剧烈晃动或抓地力突然丧失等情况，从而安全、平顺地完成超车动作。

自动驾驶超车需要考虑什么？

自动驾驶汽车行驶过程中最重要的就是要确保安全，超车过程亦是如此。

自动驾驶系统在设计时就必须把“安全优先”作为核心原则，这意味着即便系统在上一阶段判断当前条件允许超车，一旦在执行过程中出现任何潜在风险，它也要毫不犹豫地打断超车动作、放弃超车计划，并把车辆平稳地回到前车后面继续跟随。

这种能够在动态变化的环境下随时终止当前超车的能力，实际上是自动驾驶系统区别于传统辅助驾驶（比如仅仅保持车道或定速巡航）的一个关键点。

简单的辅助驾驶只是在相对明确、简单的场景下辅助操控方向盘和油门，而真正的自动驾驶在面对复杂交通关系时，必须能自己权衡多种风险因素，并能在任何时候“说不”，以避免危险。

这种“随时终止超车”的设计需基于对周围环境的实时感知和严格的安全评估。

当系统在超车过程中持续感知对向车道有快速接近的车辆、或者侦测到旁侧有行人、自行车等弱势交通参与者有进入本车预期路径的可能时，它就不会贸然占用对向车道或直接变道。

此时自动驾驶系统应执行回退策略，让车辆重新回到原来的车道和前车后面，等待更合适的超车机会。

还有一点需要注意的是，超车这个过程并不只会发生在高速公路，在很多城市道路或者是乡村道路，也会有超车的需求。自动驾驶系统应在不同的场景下有不同的超车执行策略。

图片源自：网络

在城市道路上可能更多是变道然后提速通过车辆队列；在狭窄道路上，可能根本不是执行传统意义的超车动作，而是等待机会或者选择更安全的行驶方式。

但不过无论在哪种场景下，超车动作都离不开感知、决策、轨迹规划和控制执行这四个步骤。

最后的话

超车动作看似简单，但对于自动驾驶汽车来说依旧是多个技术协调的过程，看似简单的超车，更可以体现出自动驾驶的性能。

一个系统在超车时的选择与节奏，体现的不仅是算法的优劣，更是设计者对安全与可用性平衡的判断、对不确定性的尊重以及对乘客安全的保障。

超车是个放大镜，放大了自动驾驶在感知、决策、伦理和用户沟通上的每一处细节，自动驾驶系统只有在细节里做得既安全又让人信服，才说明这套系统真正具备走上街道的能力。