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汽車安全技術的研究現(xiàn)狀和展望

  
評論: 更新日期:2014年02月23日


??????? 目前國際上領先的底盤電控產(chǎn)品供
??????? 應商和汽車制造商均開始推廣這一技術,但不同公司所 選擇的技術路徑或稍有差異。主流的集成方案有兩種: 一是基于 ESP 的集成控制方案。該方案集成了ABS, TCS,AYC 技術,實現(xiàn)了制動、驅動和轉向聯(lián)合控制, 此外,在一些商用車上進一步集成了防側翻控制功能。
??????? 圖 4 底盤一體化控制系統(tǒng)
??????? 與此同時,隨著一體化控制的發(fā)展,底盤各電控 子系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)、傳動控制系統(tǒng)、轉向電控系 統(tǒng),以及車載電子等多系統(tǒng)間信息共享和協(xié)調(diào)控制對通 訊問題提出了迫切的要求。如電子穩(wěn)定程序(electronic stability program,ESP) 雙 離 合 變 速 箱(dual clutch 、 transmission,DCT) 機 械 式 自 動 變 速 器(automatic 、 mechanical transmission, AMT) 等控制中需要和發(fā)動機 聯(lián)合控制扭矩輸出。因此整車電控技術需輔以完備的 汽車控制系統(tǒng)通訊 (高速通訊) 協(xié)議。當前國際上主流 車型均建有完備的通訊體系,底盤各單元電控產(chǎn)品可以 根據(jù)需要從通訊網(wǎng)絡中獲取所需信息,進行系統(tǒng)控制 的集成。 2.2.3 智能安全輔助控制技術 駕駛安全輔助控制技術利用現(xiàn)代電子信息技術、 傳感技術來擴展駕駛人員的感知范圍,將感知技術獲 取的外界信息 (如車距、其它障礙物距離) 傳遞給駕駛 人員;同時在路況與車況的綜合信息中辨識是否構成安 全隱患;在緊急情況下 ,能自動采取措施控制汽車,使 汽車能主動避開危險,或在發(fā)生事故瞬間能有保護乘 員的輔助裝置,保證車輛及人員的安全。
??????? 1)Eye Car 技術:沃爾沃的 Eye Car 系統(tǒng)可以將不 同身高的駕駛員的視線都保持在最佳高度系統(tǒng),會根 據(jù)每個人的特點對座椅進行調(diào)節(jié),使駕駛員視野不受 任何限制??纱_保任何體型駕駛員都能保持最佳的坐 姿,擁有最佳的觀察視野和舒適度。 2)CamCar 技術: CamCar 技術旨在幫助提高駕駛 員的感知能力。多個鉛筆大小的攝像機和三個可切換 的視頻顯示屏為駕駛員提供了前、后視視線,這樣既 可方便泊車時的操作,又可在擁擠的交通中提高行駛 的安全性。 3) SensorCar 技術:交通傷亡事故中碰撞行人占有 很大的比例。馬自達 SensorCar 概念車中采用的碰撞預 警系統(tǒng)技術主要是為了減少追撞和傷害行人的事故,對 于今后在事故防范方面取得進展具有重要的意義。 4) 預防駕駛疲勞:日本先鋒公司防止司機開車打瞌 睡的系統(tǒng)它可通過心跳速度的變化,監(jiān)測司機是否打 瞌睡,在睡意來臨 15 min 前提醒司機注意,防止發(fā)生 事故。 5)防碰撞安全系統(tǒng):日本豐田公司在其汽車防碰 撞安全系統(tǒng) (precrash safety system) 加入了可以監(jiān)測駕駛員狀態(tài)的攝像頭。攝像頭不僅可以偵測駕駛者頭部的 動作,還可以透過鏡頭直接測量駕駛者的上下眼皮距 離,來判斷是否打瞌睡,如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)駕駛者的眼睛 處于 “關閉狀態(tài)” 以及存在發(fā)生碰撞的可能性時便會提 出警告。 目前,中國在智能安全控制技術領域也開展了多年 的研究,部分汽車企業(yè)和科研院所都在積極地推動相 關技術的發(fā)展與應用。這其中就包括中國第一汽車集 團公司、東風汽車公司、廈門金龍客車有限公司等汽 車企業(yè),以及清華大學、吉林大學、交通部公路科學 研究所等多家科研院所。雖然,中國在智能駕駛安全 輔助系統(tǒng)方面的應用工作落后于國外發(fā)達國家,但隨著 國家對汽車主動安全技術的日益重視,越來越多科研 工作人員的參與,人們對汽車安全性要求的不斷提高, 汽車企業(yè)及配套企業(yè)觀念的轉變,中國交通和汽車行 業(yè)的快速發(fā)展,駕駛安全輔助系統(tǒng)的工程化技術開發(fā) 及產(chǎn)業(yè)化工作將會加速發(fā)展,越來越多的汽車智能化 安全系統(tǒng)必將成為車輛的標準配置,具有很好的市場 前景 [19]。 2.2.4 基于人-車危險狀態(tài)監(jiān)控的安全預警技術 基于人-車危險狀態(tài)監(jiān)控的主動安全預警與干預 技術主要包括行車環(huán)境與車輛狀態(tài)的全向感知技術、 基于駕駛人監(jiān)控與行為辨識技術的安全駕駛策略優(yōu)化 技術、基于交通環(huán)境和駕駛人狀態(tài)的適應式干預技術 等關鍵技術。 由于造成交通事故的原因復雜,涉及到交通活動 的各個環(huán)節(jié),主要包括: 駕駛員警覺性的降低、不合理 的駕駛行為、行車環(huán)境的復雜性和突發(fā)性以及車輛自 身存在的安全隱患等。行車安全狀態(tài)識別是利用現(xiàn)代 電子信息技術、傳感技術來拓展駕駛員的認知局限性, 在人-車-路的綜合信息中辨識是否存在安全隱患。 開發(fā)高性能的行車安全狀態(tài)監(jiān)控技術和信息服務平臺, 可為駕駛員提供有效的駕駛輔助,有效降低交通事故 的發(fā)生率。 由于這類技術在事故預防方面的顯著效果,已成 為世界各國重點研究的汽車主動安全技術之一。世界各大汽車公司、科研機構在政府的支持下 ,紛紛開展 這方面的研發(fā)工作,部分產(chǎn)品已開始進入市場。例如 梅賽德斯 - 奔馳公司在 2009 年推出的新 E 級車上首次 裝配了駕駛員注意力支持系統(tǒng)-- “Attention Assist” 系 統(tǒng), 通過匯集 70 多組與注意力相關的操控動作參數(shù) (如 方向盤轉角和轉速的變化) ,來監(jiān)測駕駛人的注意力狀 態(tài)。日產(chǎn)公司在北美銷售的 Infinite FX35 具有四周觀 測功能,輔助駕駛員安全泊車等。美國的 SAVE-IT 項 目通過監(jiān)控道路環(huán)境、車輛和駕駛員狀態(tài),對車內(nèi)信 息進行系統(tǒng)管理,達到提高駕駛安全性的目的;日本的 ASV 項目監(jiān)控駕駛員狀態(tài)、操作及車輛動作,對潛在 危險狀態(tài)及行為進行預警由于交通事故的原因越來越復雜和多樣化,使得 通過對簡單、明顯的危險因素采取措施很難解決問題。 因此,需要改進對這些措施的基礎性研究,在開展人、 路、車 3 個基本因素的相關研究之外,更加注重 3 個 因素之間協(xié)調(diào)作用的研究工作。 由于人的因素較為復雜, 將來的研究在一定時期內(nèi)還會主要集中在車路協(xié)調(diào)控 制方面。也就說,除自主式的車載安全裝置外,還輔 之以車路協(xié)調(diào)合作方式,即通過車車以及車路通信技 術獲取道路環(huán)境信息,從而更有效的評估潛在危險并 優(yōu)化車載安全系統(tǒng)的功能。 2)智能公路。 智能公路是基于目前的汽車安全系統(tǒng),如車載導 航系統(tǒng) (vehicle information and communication system, VICS) 不 停 車 收 費 系 統(tǒng) 、 (electronic toll collection, ETC) 車 載 輔 助 安 全 系 統(tǒng) 、 (supplemental restraint system,SRS)) , 和先進輔助巡航公路系統(tǒng) (automated highway system,AHS) ,與道路基礎設施 (如路上檢測 系統(tǒng)、可變信息板、信標、數(shù)字地圖、光纖網(wǎng)絡以及專 用短程通信系統(tǒng)等) 進行集成,形成一個開放共用的基 礎平臺,將車載裝置一元化并實現(xiàn)車路一體化協(xié)調(diào),提 供多種多樣的智能運輸系統(tǒng) (intelligent transportation system, ITS) 服務。 3) 基礎共性技術的研究。 汽車安全技術的發(fā)展離不開各個子系統(tǒng)關鍵技術 的突破,因此在未來的一段時期內(nèi),關鍵零部件的研 究仍然是汽車安全技術的研究重點。例如汽車穩(wěn)定性 控制中的液壓單元、關鍵傳感器技術的突破、被動安 全碰撞中的人體模型等。只有在這些基礎性技術相對 成熟的技術上,汽車安全技術才會有更加長足的發(fā)展。
??????? 。
??????? 近些年來,中國在行車環(huán)境感知、危險駕駛行為 辨識和異常狀態(tài)監(jiān)測預警等關鍵技術的研發(fā)方面取得 了很大進步,已經(jīng)形成了部分核心技術,積累了大量成 果和數(shù)據(jù)。但前期主要集中在對交通要素的分立研究, 沒有將交通活動視為全程的、完整的行為模式進行探 討,缺乏對各交通要素之間關聯(lián)性的論證和對安全隱 患致因因素的模糊性、隨機性、交錯性、互動性的分 析。從目前國際上研究現(xiàn)狀來看,綜合考慮人-車-路 各個環(huán)節(jié)的綜合的安全狀態(tài)監(jiān)控技術代表了未來的發(fā) 展方向,各發(fā)達國家在該方面也處在起步階段,它的 研究成功將會大幅降低交通事故發(fā)生率,產(chǎn)生重大的 經(jīng)濟效益和社會效益。
??????? 3
??????? 汽車安全技術的展望
??????? 汽車安全與節(jié)能技術是當前國際汽車高新技術發(fā)
??????? 展的兩大主題。研制先進安全汽車既是高效安全交通 運輸系統(tǒng)的基礎,同時也是人民生命財產(chǎn)保證的必要 選擇。隨著汽車保有量迅猛增加,交通運輸系統(tǒng)日趨 復雜,再加上地區(qū)不穩(wěn)定因素及國際恐怖活動加劇, 在國家安全、社會經(jīng)濟安全方面對汽車安全提出了更 高的現(xiàn)實要求。先進安全汽車技術的研究也成為了汽 車安全技術的核心任務。 所謂先進安全汽車是指具有先進的車載安全結構 和裝置,集成了整車安全性設計、被動安全和主動安 全系統(tǒng)關鍵技術,能有效預防交通事故的發(fā)生并能顯 著降低交通事故中人員傷害的高安全性汽車。所謂先 進安全汽車技術指應用現(xiàn)代汽車設計、電子控制及交 通工程等領域中的先進理論和方法對汽車在行駛過程 中產(chǎn)生的重大安全問題進行診斷和控制,將交通事故 發(fā)生率及事故中人員傷害降到最低限度的高新技術。 具體而言,有以下 3 個發(fā)展方向: 1)車路協(xié)調(diào)控制。
??????? 參考文獻
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??????? 106
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??????? 宋健
??????? 清華大學教授,汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室副主任, 主要從事汽車主動安全、汽車動力學等研究。
??????? SONG Jian
??????? Professor of Tsinghua University, deputy director of State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, engaged in the research of automotive active safety and vehicle dynamics.
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