汽車主動(dòng)安全技術(shù)新動(dòng)向

本刊綜合

如果要列舉目前汽車技術(shù)最熱門的領(lǐng)域，主動(dòng)安全無疑應(yīng)該榜上有名。近日有媒體測算，根據(jù)目前汽車保有量、增速和電子系統(tǒng)價(jià)格，未來3年國內(nèi)汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)前端市場有望達(dá)2926億元人民幣的龐大市場規(guī)模；夜視系統(tǒng)后端市場也將達(dá)733億元人民幣。

碰撞預(yù)警、緊急制度輔助剎車、駕駛輔助、自動(dòng)泊車、車道偏離警告、ABS、電子差速鎖……如果留心一下，你會發(fā)現(xiàn)，在2013年上市的新車發(fā)布會上，這些主動(dòng)安全技術(shù)名詞開始被作為新車營銷的亮點(diǎn)頻頻提起，德爾福高管甚至稱“2013年是中國汽車主動(dòng)安全元年”。包括德爾福在內(nèi)的博世、電裝、大陸、天合、威伯科等外資零部件企業(yè)，早已看準(zhǔn)主動(dòng)安全會在國內(nèi)汽車市場得到大規(guī)模應(yīng)用的前景，均展在這方面開展了大量的前沿研究。

這里，《汽車科技》把近來主動(dòng)安全技術(shù)的新動(dòng)向分為三類，分別為大家呈現(xiàn)。

外部檢測系統(tǒng)

汽車主動(dòng)安全策略中，外部檢測系統(tǒng)一般主要是針對車輛外部危險(xiǎn)物體的靠近進(jìn)行的檢測，用以對駕駛?cè)藛T進(jìn)行預(yù)警，沃爾沃公司在這方面近來有項(xiàng)新的技術(shù)，可以主動(dòng)發(fā)現(xiàn)“突然冒出來的騎行者”。

今年1月份，沃爾沃宣布跟瑞典頭盔及運(yùn)動(dòng)防護(hù)裝備公司POC合作，并提出了全新的交通安全理念，他們的第一個(gè)合作項(xiàng)目就是從汽車到自行車的通信系統(tǒng)，即在四輪的機(jī)動(dòng)車和兩輪的自行車之間建立信息交互渠道。這個(gè)合作項(xiàng)目的基礎(chǔ)是沃爾沃在2013年3月份發(fā)布的騎行者檢測技術(shù)。沃爾沃與POC將在今年的下半年進(jìn)行新技術(shù)的公開展示。

所謂騎行者檢測技術(shù)，是對與車輛行進(jìn)方向相同的騎自行車的人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠在即將發(fā)生碰撞時(shí)自動(dòng)全力剎車的主動(dòng)安全技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是對行人檢測技術(shù)的一大更新，對于已經(jīng)實(shí)裝行人檢測技術(shù)的車輛，可以直接升級這項(xiàng)新功能。

根據(jù)沃爾沃統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，在歐洲，有50%的騎行者死于與汽車相撞。因此，對于騎行者的安全保護(hù)技術(shù)，也被提上日程。但是，與行人相比，騎行者的速度更快，而且同時(shí)有“人”與“物體”兩種因素，要進(jìn)行騎行者檢測，對檢測系統(tǒng)就有了更高的要求：必須能夠進(jìn)行更快的視覺數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的識別和更精準(zhǔn)的判斷。

騎行者檢測系統(tǒng)中三項(xiàng)設(shè)備各司其職：安裝在進(jìn)氣格柵上的雷達(dá)，用于識別探索范圍內(nèi)是否有物體并計(jì)算兩者之間的距離；安裝在車內(nèi)后視鏡前方的攝像機(jī)，用于判斷物體的類型，是行人、車輛、動(dòng)物還是騎行者；最后還有一個(gè)中央控制單元，持續(xù)不間斷地監(jiān)控并評估前方的交通情況。

該系統(tǒng)不僅能夠檢測前方行人和騎車人，向司機(jī)發(fā)出提醒，還能夠在司機(jī)反應(yīng)不及的情況下主動(dòng)采取制動(dòng)。雖然無法完全避免碰撞的發(fā)生，但該系統(tǒng)至少能夠?qū)⑴鲎舶l(fā)生后的損傷降到最低。

國外汽車媒體AOL Autos將這項(xiàng)技術(shù)評為年度技術(shù)之一。最重要的是，沃爾沃已經(jīng)準(zhǔn)備將該系統(tǒng)搭載于2014年款的車型系列中。

去年，國內(nèi)科研人員也開發(fā)出了成本更低的外部車輛預(yù)警攝像頭。

在模擬的數(shù)字畫面中，通過視頻捕捉的前方車輛與測試車的間隔距離實(shí)時(shí)顯示，10米、8米、6米……滴滴滴，當(dāng)兩車距離過近時(shí)，系統(tǒng)立即通過聲音向駕駛者進(jìn)行預(yù)警。這就是27歲的新加坡南洋理工大學(xué)工學(xué)博士劉國清展示的新型汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)。

“它的工作原理與沃爾沃、奔馳這些高端汽車配備的碰撞警示系統(tǒng)工作原理相同。后者是基于雷達(dá)，我們的系統(tǒng)只需要依賴于一個(gè)攝像頭?！眲迨悄暇┮患倚畔⒖萍脊镜目偣こ處?，“與輻射范圍只在2到3米的短距離倒車?yán)走_(dá)不同，應(yīng)用于汽車前端的長距離雷達(dá)的成本很高，因此只能在高端品牌的汽車上配備，或提供選裝，價(jià)格都在萬元以上。”正是這一點(diǎn)的核心區(qū)別，使得劉國清和他的創(chuàng)業(yè)伙伴們找到了市場中的這塊藍(lán)海，“目前，我們是國內(nèi)首家以視頻捕捉分析技術(shù)為核心的主動(dòng)安全系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。在世界范圍內(nèi)，也只有少數(shù)幾個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)和國際汽車集團(tuán)從事這一類型的產(chǎn)品開發(fā)?！?/p>

“一部iPhone 4S的攝像頭和芯片處理能力就能完全滿足技術(shù)的硬件需要?！眲逋嘎?，以這套新型汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)為藍(lán)本開發(fā)的App將以免費(fèi)的方式在蘋果商店提供下載，“只要開車時(shí)將手機(jī)進(jìn)行類似行車記錄儀的方式進(jìn)行固定，打開軟件就行?！?/p>

駕駛員輔助系統(tǒng)

駕駛輔助是較早開始應(yīng)用的、針對駕駛員的主動(dòng)安全技術(shù)，尤其是在大型客車上，輔助配置越來越多。目前針對駕駛員的主動(dòng)安全技術(shù)有一個(gè)熱點(diǎn)——防駕駛分心，通過各種跨學(xué)科手段，檢測駕駛員的注意力集中狀態(tài)，用以指導(dǎo)甚至控制車輛的運(yùn)行。

很多人覺得自己可以一腦多用，但科學(xué)證明并不是如此?！按竽X是一臺集中注意的機(jī)器；它只能一次進(jìn)行一項(xiàng)任務(wù)，”Geoff Mackellar說，他是神經(jīng)工程公司Emotive的CEO?！耙蚨?dāng)你覺得自己在進(jìn)行多任務(wù)處理時(shí)，實(shí)際上只是在不同任務(wù)之間迅速地來回切換?！碑?dāng)你邊開車邊發(fā)郵件時(shí)，后果是非常危險(xiǎn)的。

Emotive和西澳大利亞皇家汽車俱樂部最近剛完成了一項(xiàng)研究，他們造了一輛叫Attention Powered Car（注意力驅(qū)動(dòng)車）的汽車，用以研究我們開車時(shí)分心的頻率。這車就跟它的名字一樣：只有當(dāng)你注意力完全a集中時(shí)才能全速開動(dòng)；如果你分心了，它會根據(jù)程度來調(diào)降車速。

他們使用EPOC（過量耗氧）建立了一個(gè)精神探測系統(tǒng)，用來測量駕駛者轉(zhuǎn)換注意力的頻率。它會跟蹤整體的注意力水平，同時(shí)會測量駕駛者喝咖啡或是玩弄廣播時(shí)的注意力。那個(gè)耳機(jī)擁有14個(gè)EGS傳感器，用來測量整體的大腦活動(dòng)，有8個(gè)專注于大腦額葉，這是集中注意力的地方。

最有意思的是Mackellar可以知道一位駕駛者將要分心，在你拿手機(jī)發(fā)短信之前它就知道你要分心了?！拔矣X得很驚訝，我們可以探測駕駛者將要做什么事的意愿水平。”他說。

2013年，日本的一名工程師還研制出了一種基于計(jì)量生物學(xué)原理的車用安全系統(tǒng)，可通過名為EEG的腦電波掃描儀監(jiān)測司機(jī)的腦電波，從而判斷出是否有劫車、疲勞駕駛、酒駕或引擎熄火等異常情況的發(fā)生。endprint

這個(gè)EEG系統(tǒng)由一系列的電極組成，通過連接司機(jī)的頭皮來檢測其腦電波。和指紋、虹膜或者視網(wǎng)膜一樣，每個(gè)人的腦電波都不同，可用于作為甄別個(gè)體的可靠依據(jù)。

EEG系統(tǒng)在投入使用前需要首先獲取車主在正常駕車狀態(tài)下的腦電波，當(dāng)出現(xiàn)劫車、瞌睡、酒駕等突發(fā)事件時(shí)，車主的腦電波會出現(xiàn)異常，系統(tǒng)即可通過有異的腦電波獲知駕車情況有變，進(jìn)而發(fā)出警示或作出其他的必要反應(yīng)。當(dāng)有人試圖盜車時(shí)，EEG可檢測出腦電波并非車主所有，自發(fā)制動(dòng)引擎，使汽車無法啟動(dòng)。

在未來，或有可能推出通過無線連接裝置將車主的腦電波信息傳送給汽車、電腦、智能手機(jī)或其他需要持續(xù)認(rèn)證的裝置。最為理想的情形是：所有的此類裝置都能在車主在場時(shí)自動(dòng)解鎖、在車主離開時(shí)自動(dòng)上鎖，無需任何手動(dòng)操作。但距離如此智能化的系統(tǒng)還有多遠(yuǎn)距離，尚未可知。

2012年4月，谷歌發(fā)布了風(fēng)靡一時(shí)的谷歌眼鏡（Google Project Glass），它是一款“拓展現(xiàn)實(shí)”眼鏡，具有和智能手機(jī)一樣的功能，可以通過聲音控制拍照，視頻通話和辨明方向以及上網(wǎng)沖浪、處理文字信息和電子郵件等。今年初，谷歌宣布正在研發(fā)一款名為Drive Safe的app，將和谷歌眼鏡配套使用，用于在司機(jī)出現(xiàn)瞌睡跡象時(shí)發(fā)出警示提醒，并幫助其尋找距離最近的休憩場所。

司機(jī)通過語音命令“眼鏡，讓我保持清醒”即可啟動(dòng)該app。該app主要利用一個(gè)紅外線傳感器和一個(gè)傾斜傳感器運(yùn)作，其中，紅外傳感器檢測司機(jī)的眨眼情況，傾斜傳感器用于測量司機(jī)的頭部方位，兩者測量得出的數(shù)據(jù)可通過一個(gè)特殊的公式計(jì)算出司機(jī)是否在打瞌睡或有打瞌睡的趨勢。如果計(jì)算結(jié)果顯示司機(jī)已出現(xiàn)駕車疲勞，那么app就會出現(xiàn)語音警示提醒，并提供距離最近的休息地址。

不過以目前的狀態(tài)來看，以上三種技術(shù)現(xiàn)在還很難應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，很多人連安全帶都懶得系，更不用說戴個(gè)傻氣耳機(jī)、眼睛或其它裝置了。此外，注意力驅(qū)動(dòng)車在公路上隨便減速也是很危險(xiǎn)的，而谷歌Drive Safe需要和谷歌眼鏡結(jié)合使用，司機(jī)有可能收到眼鏡發(fā)出的其他無關(guān)消息對駕車過程帶來干擾，加利福尼亞州就曾處罰過一位戴谷歌眼鏡開車的女性。因此，它們是否會商業(yè)化還難以定論。

2013年11月，偉世通電子提出一種全新的車艙新概念，其中采用多用途攝像頭用于監(jiān)視路況的同時(shí)，保護(hù)司機(jī)的人身安全。

全新的多功能攝像頭能夠?qū)⑻囟ǖ鸟{駛員控制系統(tǒng)增強(qiáng)，能夠減少司機(jī)在操作這些系統(tǒng)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間，減少司機(jī)分心的幾率。多功能攝像頭同時(shí)還能夠辨認(rèn)出駕駛者的樣貌，并根據(jù)情況調(diào)節(jié)某些系統(tǒng)的運(yùn)作方式，這一功能用于防止竊賊或強(qiáng)盜時(shí)非常有用。

多功能攝像頭安裝非常方便，可安裝在駕駛艙內(nèi)的各種位置，以實(shí)現(xiàn)最佳視野。通過將收集到的畫面經(jīng)過微處理器計(jì)算，系統(tǒng)能夠辨別出司機(jī)當(dāng)前視線聚焦的地方，例如汽車中控臺還是路面。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠即刻自動(dòng)增強(qiáng)這些功能的可視性，讓司機(jī)更容易看到信息。

系統(tǒng)擁有的識別能力還可用于自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅位置或側(cè)視鏡。此外，萬一有竊賊進(jìn)入車輛后，系統(tǒng)判斷出竊賊并非司機(jī)本人后將禁止發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，甚至將拍攝到的入侵者圖像保存下來。

前方攝像頭與普通攝像頭功能一樣，檢測前方車輛、行人和道路標(biāo)志。當(dāng)前方出現(xiàn)障礙物時(shí)，微處理器將前方攝像頭收集到的畫面數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，而后方攝像頭則解析司機(jī)當(dāng)前視線的聚焦點(diǎn)，并判斷出司機(jī)是否看到了前方的障礙物。這項(xiàng)信息會以聲音警報(bào)或在儀表盤上彈出信息的方式轉(zhuǎn)達(dá)給司機(jī)。

偉世通電子正在向各汽車制造商展示這項(xiàng)技術(shù)，希望將其運(yùn)用于未來的汽車安全系統(tǒng)中。

智能交通系統(tǒng)

主動(dòng)安全新技術(shù)還集中在智能交通領(lǐng)域，通過共享道路、車輛信息來預(yù)防事故發(fā)生。

以前車輛搭載的主動(dòng)安全系統(tǒng)信號輸入主要是由大量的隨車傳感器提供的，這些隨車傳感器主要監(jiān)控駕駛狀況以及潛在駕駛危險(xiǎn)。而現(xiàn)在已經(jīng)有大量的研究人員開始研究利用一些外部組合傳感器增加甚至替代主動(dòng)安全系統(tǒng)之前的信號輸入種類。

相比之前單純依靠攝像機(jī)、雷達(dá)等隨車傳感器數(shù)據(jù)的局限性，通過結(jié)合GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)和車載導(dǎo)航數(shù)據(jù)作為主動(dòng)安全系統(tǒng)的信號輸入來源具有更廣泛的數(shù)據(jù)輸入類型。

越來越多的公司開始研究車輛與車輛、車輛與基站的通信技術(shù)，也就是V2X（Vehicle to X）技術(shù)。此種通信技術(shù)采用了傳統(tǒng)車載通信系統(tǒng)不常采用的專用短程通信手段。盡管V2X技術(shù)面市還尚需時(shí)日，但是其主要的公路測試已經(jīng)完成。等到美國車輛監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)其上市時(shí)，其公路測試的數(shù)據(jù)將作為主要的數(shù)據(jù)基準(zhǔn)。正因?yàn)榇思夹g(shù)所帶來的車輛安全性以及可承載車流量的大幅提升，目前已有大量的汽車生產(chǎn)廠商正計(jì)劃在將來將此技術(shù)應(yīng)用到車輛當(dāng)中。

當(dāng)路前方較遠(yuǎn)距離存在潛在駕駛危險(xiǎn)時(shí)，V2X技術(shù)可以及時(shí)的通過基站與車輛進(jìn)行通信，提早做出相應(yīng)減速措施。相比較隨車傳感器實(shí)時(shí)性突出，遠(yuǎn)距離預(yù)警則有所不足。V2X技術(shù)的遠(yuǎn)距離預(yù)警功能不僅可以提高駕駛安全性，而且對于提高燃油經(jīng)濟(jì)性、保證交通順暢同樣具有重要作用。

目前，德爾福、電裝、偉世通等都投入人力、物力研究。

偉世通高級開發(fā)副主任Brian Daugherty表示：“V2X系統(tǒng)造價(jià)與傳統(tǒng)輔助駕駛系統(tǒng)相比要低一些，V2X技術(shù)不僅可以作為傳統(tǒng)輔助駕駛系統(tǒng)功能上的補(bǔ)充，而且還可供低配車型選配?！?/p>

在谷歌宣布125億美元收購摩托羅拉移動(dòng)公司兩個(gè)月后，后者發(fā)布了一款攝像頭系統(tǒng)及其專利圖，據(jù)悉，這項(xiàng)系統(tǒng)能夠?qū)z測到的路況信息與其他車輛的司機(jī)共享，這也是該公司為數(shù)不多的直接與汽車相關(guān)的技術(shù)專利。這項(xiàng)代號為US 13/556，081的專利或?qū)椭緳C(jī)降低道路風(fēng)險(xiǎn)。

“該攝像頭系統(tǒng)將收集到的路況信息拍攝記錄，并將多媒體信息傳輸給即將抵達(dá)此地的車輛，起到預(yù)警的作用?！币陨鲜菍＠牟糠旨夹g(shù)說明內(nèi)容。

系統(tǒng)中包括視頻編碼器、攝像頭、無線電頻率調(diào)制電路。其中，后者起到調(diào)節(jié)雷達(dá)信號、視頻信號8的作用，系統(tǒng)利用跨車輛警報(bào)系統(tǒng)（inter-vehicle alert system）控制攝像頭捕獲視頻數(shù)據(jù)，將視頻數(shù)據(jù)通過后方天線裝置傳輸至其他車。

作為汽車安全措施的重要一環(huán)，a新車主動(dòng)安全系統(tǒng)評價(jià)也越來越重要。2013年10月底，中國C-NCAP 管理中心評價(jià)部部長、國家轎車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心副總工程師劉玉光透露，新版C-NCAP評價(jià)規(guī)程預(yù)計(jì)在2014年形成初稿，2015年定稿并公布實(shí)施?！皬闹羞h(yuǎn)期來看，C-NCAP研究的方向?qū)觽?cè)重主動(dòng)安全、碰撞形態(tài)、測量效果、安全考核四大領(lǐng)域?！彪S著更多企業(yè)的加入，主動(dòng)安全市場由當(dāng)初的藍(lán)海已經(jīng)變成了拼殺激烈的紅海，但國內(nèi)企業(yè)還是處于被動(dòng)跟隨的狀況，等到技術(shù)大規(guī)模普及紅利顯現(xiàn)時(shí)，我們是否只能望洋興嘆了？endprint