自動(dòng)駕駛汽車(chē)在城市道路中行駛時(shí)，不同類(lèi)型的交叉口對(duì)其感知、決策與控制系統(tǒng)都提出了各異的要求。信號(hào)指示交叉口（以下簡(jiǎn)稱“信控交叉口”）和無(wú)信號(hào)指示交叉口（以下簡(jiǎn)稱“無(wú)信交叉口”）作為城市道路中常見(jiàn)的兩種交通場(chǎng)景，對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的運(yùn)行策略有著本質(zhì)區(qū)別。作為人類(lèi)駕駛員，無(wú)論是否有信號(hào)指示，都可以在交叉口靈活處理，但對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，是否有信號(hào)燈將會(huì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的決策方式及結(jié)果有很大的影響。

在感知與環(huán)境建模階段，信控交叉口與無(wú)信交叉口的輸入信息顯著不同。信控交叉口依賴于道路上方或路側(cè)的交通信號(hào)燈，這些信號(hào)的物理特征（如顏色、形狀、位置）相對(duì)固定，且其切換時(shí)序通常存在明確定義的周期與相位。自動(dòng)駕駛車(chē)輛在此場(chǎng)景下會(huì)優(yōu)先調(diào)用基于相機(jī)和激光雷達(dá)的信號(hào)燈檢測(cè)算法，對(duì)信號(hào)燈的顏色狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，并結(jié)合高精地圖中預(yù)先標(biāo)注的信號(hào)燈位置進(jìn)行確認(rèn)。相比之下，無(wú)信交叉口缺乏統(tǒng)一的信號(hào)指示，車(chē)輛更多依賴對(duì)其他交通參與者（包括車(chē)輛、行人、自行車(chē)等）的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，以及對(duì)交叉口幾何形態(tài)和道路優(yōu)先級(jí)規(guī)則的理解。此時(shí)，感知系統(tǒng)不僅要識(shí)別周邊物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，還要判斷它們的意圖——比如前方車(chē)輛是否有明顯的減速或轉(zhuǎn)向信號(hào)，從而推斷出它們的通行意圖和優(yōu)先級(jí)。

在狀態(tài)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)判斷階段，信控交叉口的信號(hào)相位為自動(dòng)駕駛車(chē)輛提供了結(jié)構(gòu)化的“通行許可”。在綠燈周期內(nèi)，車(chē)輛即可在滿足安全距離和速度要求的前提下，按規(guī)劃路徑通過(guò)路口；在紅燈或黃燈時(shí)，則必須在停止線前完成停車(chē)或減速等待。為了應(yīng)對(duì)黃燈突變、信號(hào)燈故障或緊急變換（如特別的交通控制指令），自動(dòng)駕駛系統(tǒng)通常會(huì)集成基于模型預(yù)測(cè)的黃燈補(bǔ)償策略與故障檢測(cè)模塊。如果信號(hào)燈長(zhǎng)時(shí)間不變化，視覺(jué)檢測(cè)模塊還要能判斷其是否可能故障，并轉(zhuǎn)入“失效模式”——此時(shí)車(chē)輛默認(rèn)將信控交叉口當(dāng)作無(wú)信交叉口處理，進(jìn)入更為保守的通行策略。

無(wú)信交叉口的關(guān)鍵技術(shù)在于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)“讓行規(guī)則”的執(zhí)行與對(duì)其他參與者意圖的實(shí)時(shí)推斷。如在我國(guó)，無(wú)信交叉口的典型規(guī)則包括“右轉(zhuǎn)讓左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)讓直行，轉(zhuǎn)彎讓直行，下坡讓上坡”等。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在此階段會(huì)綜合高精地圖中的道路等級(jí)信息與實(shí)時(shí)感知得到的交通流情況，動(dòng)態(tài)計(jì)算自身與其他車(chē)輛的優(yōu)先權(quán)。無(wú)信交叉口往往還伴隨視線盲區(qū)或遮擋，系統(tǒng)必須利用多傳感器融合，借助激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)及雙目/魚(yú)眼攝像頭等硬件感知，盡可能覆蓋各個(gè)方向的視野。即使如此，仍難免出現(xiàn)暫時(shí)的視線盲區(qū)，自動(dòng)駕駛車(chē)需針對(duì)盲區(qū)內(nèi)可能出現(xiàn)的行人或車(chē)輛進(jìn)行速度預(yù)減或完全停車(chē)，以保障安全。

在決策與路徑規(guī)劃層面，信控交叉口因信號(hào)相位提供了明確的通行窗口，路徑規(guī)劃系統(tǒng)可以基于固定的相位時(shí)序生成平滑的加減速曲線。如當(dāng)系統(tǒng)預(yù)測(cè)到前方信號(hào)燈將在若干秒后由綠轉(zhuǎn)黃，就會(huì)提前調(diào)整車(chē)速，以保證在黃燈期間能夠安全通過(guò)或在紅燈時(shí)能夠平穩(wěn)停止。此時(shí)，規(guī)劃系統(tǒng)主要關(guān)注最優(yōu)舒適度與燃油經(jīng)濟(jì)性——減少急剎車(chē)和急加速帶來(lái)的不適和能耗。而在無(wú)信交叉口環(huán)境下，規(guī)劃系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)評(píng)估多方來(lái)車(chē)的速度和加速度趨勢(shì)，并在讓行與通行之間不斷權(quán)衡。常見(jiàn)的做法是將這一場(chǎng)景建模為一個(gè)博弈過(guò)程，通過(guò)確定性或隨機(jī)博弈理論推斷在不同沖突點(diǎn)的最優(yōu)通行策略。路徑規(guī)劃系統(tǒng)最終會(huì)生成一個(gè)兼顧安全邊際與通行效率的軌跡，但在預(yù)測(cè)不確定性較高的情況下，規(guī)劃系統(tǒng)往往會(huì)偏向保守策略，如在進(jìn)入路口前完全停下，再在觀察清楚后啟動(dòng)通行。

在速度控制方面，信控交叉口往往會(huì)讓自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行周期性的停車(chē)與起步，這對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能與能量管理提出了挑戰(zhàn)。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)會(huì)結(jié)合車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)模型，對(duì)信號(hào)周期內(nèi)的加速和減速進(jìn)行精細(xì)控制，以減少頻繁起停造成的動(dòng)力浪費(fèi)并保證乘坐舒適度。此外，當(dāng)車(chē)隊(duì)行駛遇到交叉口時(shí)，多車(chē)編隊(duì)的同步通過(guò)更需協(xié)調(diào)。此時(shí)，車(chē)與車(chē)之間通過(guò)車(chē)載側(cè)信道或FCC（Functional Cluster Communication）模塊，實(shí)現(xiàn)隊(duì)列協(xié)同決策，確保同一信號(hào)周期內(nèi)的車(chē)隊(duì)能夠按照優(yōu)化的速度曲線通過(guò)路口，避免隊(duì)尾車(chē)輛因前車(chē)急剎而造成追尾風(fēng)險(xiǎn)。

在無(wú)信交叉口場(chǎng)景，車(chē)輛則需隨時(shí)準(zhǔn)備停車(chē)禮讓或利用微小空隙穿插。由于各方流量不均、優(yōu)先級(jí)規(guī)則也可能因區(qū)域差異而不同，常見(jiàn)策略是按照“探路-確認(rèn)-執(zhí)行”的三階段控制流程，首先進(jìn)行高頻率的探測(cè)與預(yù)判；然后在動(dòng)態(tài)調(diào)整的決策模塊中計(jì)算“最安全的通行時(shí)刻”；最后執(zhí)行路徑和速度指令。在探路階段，車(chē)輛的傳感器頻率一般要保持在50Hz以上，以捕捉其他車(chē)輛的微小速度變化。在決策階段，系統(tǒng)會(huì)評(píng)估多方運(yùn)動(dòng)的不確定性并計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)度；如果風(fēng)險(xiǎn)度超出設(shè)定閾值，就會(huì)觸發(fā)完全停止并輪流通行的極端保守策略，直到確定安全后才允許前行。

在極端場(chǎng)景與故障應(yīng)對(duì)方面，信控交叉口和無(wú)信交叉口的系統(tǒng)魯棒性要求同樣不同。信控交叉口對(duì)信號(hào)燈檢測(cè)系統(tǒng)、通信鏈路及地圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求極高；若信號(hào)燈被遮擋、損壞或通信延遲，就可能導(dǎo)致車(chē)輛誤判通行時(shí)機(jī)。因此，系統(tǒng)必須具備故障檢測(cè)與自適應(yīng)的失效安全策略：在確認(rèn)信號(hào)不可靠時(shí)，切換到基于路口規(guī)則的無(wú)信交叉口策略。反之，在無(wú)信交叉口場(chǎng)景中，若高精地圖與定位系統(tǒng)出現(xiàn)較大偏差，就會(huì)影響車(chē)輛對(duì)路口幾何形態(tài)的判斷；此時(shí)系統(tǒng)要依靠短時(shí)內(nèi)的數(shù)據(jù)冗余與在線地圖校正算法，保持對(duì)路口形態(tài)的實(shí)時(shí)更新。

綜上所述，信控交叉口與無(wú)信交叉口對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)而言，兩種截然不同的通行環(huán)境，也是自動(dòng)駕駛技術(shù)在結(jié)構(gòu)化與半結(jié)構(gòu)化交通場(chǎng)景中的兩種典型應(yīng)用路徑。前者依托可預(yù)見(jiàn)的信號(hào)時(shí)序、V2I通信和高精地圖，實(shí)現(xiàn)基于相位預(yù)測(cè)的平滑通行；后者則在復(fù)雜的讓行規(guī)則與極高的不確定性中，通過(guò)多傳感器融合、博弈決策與V2V協(xié)調(diào)，完成安全而高效的動(dòng)態(tài)禮讓。隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷演進(jìn)，兩種策略也將進(jìn)一步融合，未來(lái)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)既能在信控交叉口享受智能信號(hào)的紅利，又能在無(wú)信交叉口自動(dòng)切換到“社交式駕駛”模式，與人類(lèi)駕駛員般平等協(xié)同，共同構(gòu)建更安全、更流暢的道路交通生態(tài)。

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       原文標(biāo)題 : 交叉口的信號(hào)指示會(huì)對(duì)自動(dòng)駕駛汽車(chē)產(chǎn)生什么影響？