先“剎”為敬　Bosch博世AEB自動(dòng)剎車系統(tǒng)測試

許暉

車輛日益增多，道路更加擁擠，令人煩躁的緩慢駕駛，駕駛員的疲勞分心，人類所要面對(duì)的是出現(xiàn)頻率越來越多的交通事故。根據(jù)美國國家公路交通安全管理局的數(shù)據(jù)，94%的事故與人為錯(cuò)誤直接相關(guān)，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，每年因汽車造成的死亡人數(shù)高達(dá)125萬，這意味著幾乎每25秒就有1人死于車禍。如何降低事故所產(chǎn)生的傷害，最直接的方式便是把車剎住，更為直接的方式就是讓車輛自己把自己剎住。為此AEB自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)成為了義無反顧的守護(hù)者。面對(duì)車前的危險(xiǎn)，大有一種我自先“剎”為敬，諸位大可隨量的英雄氣概。

AEB的前世與今生

要介紹AEB（Autonomous Emergency Braking），必須先從車輛的制動(dòng)歷史說起?？梢哉f汽車的制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展就是一場微型的“自動(dòng)駕駛技術(shù)”預(yù)演。早期的制動(dòng)系統(tǒng)屬于十分純粹的機(jī)械連接，整個(gè)系統(tǒng)之中并沒有為駕駛者提供任何的助力，車輛所需要的制動(dòng)能量，完完全全由駕駛者自身力量所提供，極度考驗(yàn)駕駛者的體能體格。如何才能讓弱不禁風(fēng)的駕駛者有效剎停行進(jìn)之中的車輛？可以說以當(dāng)年的科技水平，汽車工程師已經(jīng)將杠桿原理玩到了極致，雖然效果并不好，倒也解釋了女性駕駛者甚少的原因。

到了中期，為了解決剎車比開車還累的窘?jīng)r，汽車工程師開發(fā)出了各種形式的助力系統(tǒng)。諸如采用氣壓能、真空能、或者液壓能等等伺服能量，在原來的“人力制動(dòng)系統(tǒng)”基礎(chǔ)上補(bǔ)充并協(xié)助提供更大的力量。輕盈的剎車力度瞬間令駕駛門檻降低，讓不少新手迅速成為駕駛者的角色，但其實(shí)剎車從來都是一個(gè)帶有預(yù)判提前量的技術(shù)活。不少人沒能很好地掌握剎車的時(shí)機(jī)以及力度，過分依賴助力系統(tǒng)，也帶來了副產(chǎn)品“一腳急剎”。

老爺車的手剎

帶助力系統(tǒng)剎車

早期的鼓剎系統(tǒng)

1969年乘用車防抱死系統(tǒng)的速度傳感器1969年乘用車防抱死系統(tǒng)的速度傳感器

1978年出現(xiàn)的ABS組件（液壓調(diào)制器和控制單元）

ABS的出現(xiàn)被譽(yù)為汽車業(yè)界三大安全發(fā)明之一

早期的鼓剎系統(tǒng)

在當(dāng)年車身穩(wěn)定系統(tǒng)并不盛行的時(shí)期，一腳踩死的后果就是令剎車力道過大，導(dǎo)致車輪鎖死，而造成車輛滑行、剎車距離增加，等等無法預(yù)測的情況。為此工程師發(fā)明了被視為行車安全歷史上最重要的三大發(fā)明之一“ABS”（防抱死系統(tǒng)）。裝有ABS系統(tǒng)的車輛在車輪即將達(dá)到抱死臨界點(diǎn)時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)在1s內(nèi)可作用60～120次，相當(dāng)于不停地制動(dòng)、放松，類似于機(jī)械自動(dòng)化的“點(diǎn)剎”動(dòng)作，此舉可避免緊急制動(dòng)時(shí)方向失控與車輪側(cè)滑，提高制動(dòng)效率。值得一提的是，廣義上的ABS系統(tǒng)起源可以追溯至1936年Bosch所申請(qǐng)的“防止汽車車輪鎖死機(jī)制”的專利。

PEBS四階段工作圖

現(xiàn)實(shí)總是殘酷的，即便各種各樣先進(jìn)的制動(dòng)技術(shù)加入到車輛配置之中，但只要?jiǎng)x車的主導(dǎo)僅一天仍在人類的手里，那么總會(huì)在需要緊急制動(dòng)的時(shí)刻，迸發(fā)出各種情況。車速的提升已經(jīng)成為考驗(yàn)駕駛員反應(yīng)力的新門檻，人類仿佛回到了無助力剎車年代，只不過門檻從是否夠“力”制動(dòng)變成了是否夠“快”制動(dòng)，自此AEB系統(tǒng)對(duì)應(yīng)市場痛點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生。從出現(xiàn)到落地，AEB具有實(shí)效的主動(dòng)安全性能，迅速被車企所接受。Euro NCAP、IIHS、JNCAP等全球NCAP紛紛將其納入評(píng)估打分體系，對(duì)于沒有配備AEB的車型而言，已經(jīng)很難得到最高等級(jí)的評(píng)價(jià)。

博世的PEBS系統(tǒng)

絕大多數(shù)的AEB系統(tǒng)解決方案均由汽車行業(yè)的供應(yīng)商所開發(fā)，如耳熟能詳?shù)牟┦?、大陸、采埃孚以及德爾福等等企業(yè)，都有各自屬于自己的AEB系統(tǒng)解決方案。這套系統(tǒng)在現(xiàn)在的汽車上已經(jīng)廣泛配備，只是命名可能各不相同。如豐田的PCS、奔馳的Pre-safe安全系統(tǒng)、大眾的Front Assist、沃爾沃的City Safety、斯巴魯?shù)腅ye Sight等等其實(shí)均含有AEB在內(nèi)。

本次在博世東海測試場所體驗(yàn)的AEB屬于博世PEBS系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)子系統(tǒng)，其與PCW預(yù)測性碰撞報(bào)警、EBA緊急制動(dòng)輔助子系統(tǒng)，共同組成了博世著名的PEBS（Predictive Emergency Braking System），可以說該系統(tǒng)涵蓋了從感知到?jīng)Q策再到執(zhí)行的整個(gè)周期，屬于整合型功能合集。

PEBS系統(tǒng)的工作原理并不難理解，整套系統(tǒng)按照距離遠(yuǎn)近，從偵測到碰撞物開始，一共分為四個(gè)工作階段。第一階段先以聲學(xué)、光學(xué)報(bào)警通知駕駛者，同時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)開始預(yù)充壓，調(diào)節(jié)可變懸架;第二階段開始以短促制動(dòng)為提醒，同時(shí)開始安全帶預(yù)緊動(dòng)作，并產(chǎn)生大約30%強(qiáng)度的部分制動(dòng);倘若車輛繼續(xù)接近預(yù)碰撞物體，則進(jìn)入第三階段，這個(gè)時(shí)候?qū)?huì)提供約50%強(qiáng)度的部分制動(dòng)，同時(shí)點(diǎn)亮危險(xiǎn)警示燈，并關(guān)閉車窗與天窗;當(dāng)駕駛者仍沒有任何主動(dòng)接管車輛制動(dòng)的行為，那么系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入第四階段工作，這個(gè)時(shí)候車輛將全力制動(dòng)并配合提供安全帶主動(dòng)收緊?？梢钥闯觯琍EBS系統(tǒng)按照距離預(yù)碰撞物遠(yuǎn)近循序漸進(jìn)，有條不紊地接管車輛的制動(dòng)功能。最終令車輛制動(dòng)并安全剎停，確保不會(huì)因?yàn)轳{駛員不作為而發(fā)生碰撞事故。

眾所周知，車輛感知外界周遭信息，所牽涉到的傳感器多種多樣，但主要是攝像頭、超聲波、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及GPS，測距和IMU慣性測量單元這幾種。卻終歸沒有任何一種傳感器屬于全能多面手可以通吃到底。它們或多或少在探測特性上都有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)。譬如AEB系統(tǒng)常用的毫米波雷達(dá)，弱點(diǎn)在于偵測橫向距離與速度的不確定性，其對(duì)于偵測縱向距離以及速度更為拿手;而從2D單目攝像頭進(jìn)化到雙目的3D多功能攝像頭，雖然可以準(zhǔn)確分辨目標(biāo)方位角以及橫向速度，卻受制于無法準(zhǔn)確判斷縱向距離與速度。為此博世工程師決定巧妙地將毫米波雷達(dá)以及多功能攝像頭，兩種傳感器的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，讓它們協(xié)同探測目標(biāo)，并輔以兩者均可共同確認(rèn)提供的，目標(biāo)存在概率以及目標(biāo)類型作為冗余信息融合，這樣一來大大提高了PEBS系統(tǒng)的準(zhǔn)確率以及精確度。

博世底盤控制系統(tǒng)市場與戰(zhàn)略發(fā)展總監(jiān)豐浩

Bosch擁有豐富的駕駛員輔助產(chǎn)品矩陣

AEB動(dòng)態(tài)障礙物預(yù)碰撞測試

AEB靜態(tài)障礙物預(yù)碰撞測試

動(dòng)態(tài)自行車假人障礙測試

有趣的實(shí)地測試

紙面上的知識(shí)說多了容易亂，是騾子是馬總歸需要拖出來溜溜。本次針對(duì)博世自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)的測試場地，位于博世（東海）汽車測試技術(shù)中心內(nèi)的制動(dòng)測試區(qū)域。在目前的ADAS系統(tǒng)中，預(yù)測性防碰撞制動(dòng)系統(tǒng)（PEBS）所面對(duì)的場景主要包括車對(duì)車防碰撞、車對(duì)自行車保護(hù)以及車對(duì)行人保護(hù)等各種類別。為此測試當(dāng)天，我們所體驗(yàn)的博世PEBS系統(tǒng)測試項(xiàng)目，包括了靜態(tài)氣球車測試、動(dòng)態(tài)氣球車測試、行人以及自行車動(dòng)態(tài)測試四大場景。

測試假人價(jià)值不菲

測試道具氣球車

（東海）汽車測試技術(shù)中心

測試過程看似簡單，可實(shí)際上其中包含著硬核技術(shù)實(shí)力。為了追求真實(shí)度，目前PEBS的測試對(duì)象主要是氣球車、模擬行人與模擬自行車三項(xiàng)，這也正是日常車輛行駛與道路上時(shí)主要面對(duì)的實(shí)際情況。測試所采用的模擬假人與車輛道具均符合Euro NCAP與C-NCAP標(biāo)準(zhǔn)。比如在氣球車內(nèi)所藏正對(duì)后方的三角錐，必須能對(duì)后車毫米波雷達(dá)釋放的電磁波進(jìn)行反射，模擬正常汽車反射的電磁波，氣球車后方的上下均有等寬的鋁條來模擬車寬。同時(shí)，氣球車的前部設(shè)置了吸波紙，避免電磁波直接穿過氣球車受到其他信號(hào)的干擾。力求最大程度模擬出真實(shí)車輛的情況。

實(shí)際測試階段還是挺有意思的。也許導(dǎo)我沒安好心，當(dāng)?shù)弥獪y試道具昂貴的造價(jià)之后，總是希望測試車輛能結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地懟上測試道具?？刹┦赖腜EBS系統(tǒng)似乎一點(diǎn)妥協(xié)的意思都沒有。如上文所介紹的一樣，不論是靜態(tài)車對(duì)車測試還是動(dòng)態(tài)車對(duì)車測試，PEBS系統(tǒng)均嚴(yán)格執(zhí)行了預(yù)警階段、預(yù)制動(dòng)階段、部分制動(dòng)階段以及全力制動(dòng)階段四個(gè)環(huán)節(jié)，并最終穩(wěn)穩(wěn)停在障礙物跟前。在對(duì)動(dòng)態(tài)假人以及動(dòng)態(tài)自行車假人的測試之中，雖然目標(biāo)明顯比氣球車要小，但是PEBS系統(tǒng)同樣穩(wěn)定地完成了測試。

AEB系統(tǒng)的未來

或許有人會(huì)認(rèn)為，現(xiàn)在博世所提供的AEB系統(tǒng)，似乎已經(jīng)足夠應(yīng)付主機(jī)廠產(chǎn)品上路的需求。不過在我看來，現(xiàn)在AEB技術(shù)的發(fā)展頂多屬于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域L2級(jí)別的應(yīng)用場景需求，還遠(yuǎn)未到“足夠”的階段。越是接近自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的高層級(jí)，那么所需系統(tǒng)將會(huì)越為嚴(yán)苛，不但感知層面需要更高性能且可以互為冗余的傳感器，決策層面的處理器也需要更高的運(yùn)算能力。在完全釋放人類對(duì)油門與剎車的最終控制權(quán)之前，AEB仍有很長的一段路需要前行，更別提在跨越了自動(dòng)駕駛L3級(jí)別之后，面對(duì)L4甚至L5層級(jí)的自動(dòng)駕駛車輛，如何讓它們把自己穩(wěn)穩(wěn)剎住將是全新的課題，革命遠(yuǎn)未成功，大家仍需努力。

結(jié)語：

你會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)車沒有安全帶而拒絕購買么？是的，因?yàn)槊恳慌_(tái)車都有！你會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)車具有AEB系統(tǒng)而優(yōu)先購買么？是的，因?yàn)椴皇敲恳慌_(tái)車都有！這話沒毛??！不怕一萬，就怕萬一，請(qǐng)?jiān)试S我有先“剎”為敬的覺悟。

國際上對(duì)于AEB測試已經(jīng)有成形的測試方法與手段