淺議汽車自動緊急制動技術(shù)的研究

葉雨 黃忠毅 黃慧凱 吳慶 林少武

浙江毅力汽車空調(diào)有限公司 浙江麗水 323700

傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的勃興，在促進(jìn)有效防止交通事故的發(fā)生，降低交通事故的人身傷害方面起到了良好的作用。通過自動制動來避免碰撞或減輕碰撞傷害的汽車自動緊急制動系統(tǒng)已在一些零部件廠商、整車廠商中成功地開發(fā)運(yùn)用[1]。研究表明：90%的事故都是由駕駛員注意力不集中引起的。而且汽車自動緊急制動技術(shù)的應(yīng)用，能避免27%的交通事故發(fā)生，并對于有效減少道路交通傷亡數(shù)量，減輕道路交通傷害，具有重大意義。

1 汽車自動緊急制動技術(shù)的研究歷程

1960 年，以德、日、美為代表的發(fā)達(dá)國家開始主動避撞系統(tǒng)的研究，直至1980 年，雷達(dá)技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)的突破，促進(jìn)了汽車主動避撞技術(shù)有效發(fā)展，1999 年，梅賽德斯—奔馳推出Distrnic 主動避撞系統(tǒng)應(yīng)用于220 型系列S 級轎車，成為當(dāng)時世界上第一個能夠提供這一技術(shù)汽車制造商。1991 年，日本交通部提出計劃，倡導(dǎo)開發(fā)智能車和安全駕駛系統(tǒng)，在2000 年獲得了產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，日本豐田汽車公司自主研發(fā)主動預(yù)防的安全系統(tǒng)，能夠探測到前方物體與自車之間的相對距離，并在此信息基礎(chǔ)上實施了廠家設(shè)定的控制算法，成功出現(xiàn)了自動輔助制動功能。從2009 年開始，至2014 年歐洲幾乎每年都在發(fā)布關(guān)于汽車安全的法規(guī)和緊急制動的技術(shù)規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)對自動緊急制動的測評方法建立稍遲，2014 年，中國汽車技術(shù)研究中心以及同濟(jì)大學(xué)的劉穎、李霖、江麗君等人開始建立適用于我國交通狀況的緊急制動測試場景，對6 種典型的危險工況類型中駕駛員的制動反應(yīng)時間進(jìn)行測量和分析，結(jié)果表明：駕駛員制動反應(yīng)隨危險工況類型不同而不同，在危急路況中駕駛員的制動反應(yīng)時間更短；當(dāng)車速上升、危險緊急程度增加時，駕駛員制動反應(yīng)時間有減小的情形。2017 年4 月中國汽車技術(shù)研究中心發(fā)布C-NCAP 管理規(guī)則，2018 年7 月1 日起開始實施，同時自動緊急制動技術(shù)被正式納入新車主動安全評價規(guī)程。

2 基于駕駛員感知碰撞風(fēng)險緊急制動技術(shù)研究

2010 年，有人研究緊急制動的制動時間課題，提出一種基于駕駛員感知碰撞風(fēng)險的減速控制方法，該防撞技術(shù)系統(tǒng)具有自動形成減速的優(yōu)點。2014 年，中國汽車技術(shù)研究中心以及同濟(jì)大學(xué)的劉穎、李霖、江麗君等人開始建立適用于我國交通狀況的緊急制動測試場景，對6 種典型的危險工況類型中駕駛員的制動反應(yīng)時間進(jìn)行測量和分析，結(jié)果表明：駕駛員制動反應(yīng)隨危險工況類型不同而不同，在危急路況中駕駛員的制動反應(yīng)時間更短；當(dāng)車速上升、危險緊急程度增加時，駕駛員制動反應(yīng)時間有減小的情形。2015 年，有人通過改變傳感器的視場和減速度大小來探索自動緊急制動技術(shù)的激活和目標(biāo)探測之間的影響。自動剎車輔助技術(shù)2013 年，僅裝備0．34%，2015 年達(dá)到1．68%。2018 年，長安汽車在傳感方面，將前方車輛縱向距離精度由1 米提高到接近0．1 米；決策控制方面，將響應(yīng)精度由之前的5% 提高到接近1%，進(jìn)一步提升了汽車自動緊急制動系統(tǒng)的可靠性。至2020 年新車市場的自動緊急制動技術(shù)裝備率將達(dá)到40%左右。更可喜的是自動緊急制動技術(shù)普及化的號角已經(jīng)吹響，2020 年8 月29 日，中國汽車技術(shù)研究中心有限公司在青島發(fā)布了該批6 款車型全部裝備了能夠起到主動預(yù)防碰撞的自動緊急制動系統(tǒng)。2020 年有人還提出了實現(xiàn)零事故的安全可靠行駛。

3 自動緊急制動技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用情形和趨勢

（1）理論上兩車速度差小于每小時50 千米才可避免碰撞，但是即使在自動緊急制動作用范圍內(nèi)，也不一定可以確保完全避免碰撞。一般而言，當(dāng)兩車速度差在每小時50 千米以下才會完全避免碰撞。危險等級一般分五級預(yù)警，危險程度較低，顯示警示燈預(yù)警；危險程度較高二級以警示燈+ 聲音預(yù)警；危險程度很高，一級制動，此為部分制動；危險程度極高則按照緊急制動系統(tǒng)安全距離模型實施全自動制動。

（2）自動制動前發(fā)出預(yù)警，當(dāng)汽車與危險的對方汽車距離120-60 米之間，安全警示器發(fā)出警示信號；當(dāng)危險的對方汽車距離36-60 米之間，安全警示器發(fā)出強(qiáng)烈警報。并在碰撞危險發(fā)生前1．2 秒自動制動。自動緊急制動技術(shù)在危險發(fā)生前會向駕駛員進(jìn)行預(yù)警。其預(yù)警形式有聲音、燈光或振動等，預(yù)警時間均在碰撞危險發(fā)生前2-3 秒之內(nèi)。出現(xiàn)預(yù)警后，駕駛員仍未采取規(guī)避危險的行動，則其碰撞危險繼續(xù)加劇，自動系統(tǒng)會以最大制動力進(jìn)行緊急制動來避免危險。其時間一般為碰撞發(fā)生前的1-2 秒。

（3）自動緊急制動技術(shù)主要使用毫米波雷達(dá)或激光雷達(dá)、攝像頭傳感器，一般型號為77GHz 毫米波雷達(dá)傳感器。因激光雷達(dá)具有抗干擾能力強(qiáng)、體積小等優(yōu)點，部分企業(yè)在低速緊急制動技術(shù)中也會采用。不同性能的激光雷達(dá)探測距離在10-150m 之間。由于雷達(dá)不能有效地對行人進(jìn)行監(jiān)測，因此，增加100 萬及其以上像素攝像頭成為自動緊急制動技術(shù)的必需的功能[2]。

2020 年以來，安全的中央計算將是汽車全自動駕駛的關(guān)鍵。其解決方案是融合從多個傳感器收集的車輛數(shù)據(jù)，可更準(zhǔn)確地感知車輛周圍的環(huán)境，從而做出更好、更安全的決策。汽車將高度集成的雷達(dá)MCU 和收發(fā)器技術(shù)，滿足USRR、SRR、MRR 和LRR 等當(dāng)前和未來的雷達(dá)應(yīng)用需求。