隨著社會(huì)的發(fā)展，交通安全問題越來越凸顯，汽車的安全性能也越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注。傳統(tǒng)的針對(duì)沖撞后的乘員保護(hù)的被動(dòng)安全技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代交通對(duì)汽車安全性的要求，汽車主動(dòng)安全技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
汽車主動(dòng)安全技術(shù)是指通過預(yù)先的防范避免事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)防患于未然的技術(shù)。汽車主動(dòng)安全技術(shù)從研發(fā)至今，除了經(jīng)典的防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ABS(Antilock Brake System,ABS)，電子制動(dòng)力分配EBD(Electronic Brake force Distribution,EBD)，車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP(Electronic Stability Program,ESP)和牽引力控制系統(tǒng)TCS(Traction Control System,TCS)外，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用于汽車主動(dòng)安全配置中。
一. 汽車主動(dòng)安全技術(shù)的研究現(xiàn)狀
汽車主動(dòng)安全技術(shù)按照開發(fā)商主要分為汽車制造企業(yè)和第三方科技企業(yè)兩大類。在本報(bào)告中以沃爾沃、豐田、本田、日產(chǎn)、通用、BMW幾個(gè)汽車品牌為例介紹汽車制造企業(yè)開發(fā)主動(dòng)安全技術(shù)的現(xiàn)狀，以Mobileye公司介紹第三方科技企業(yè)開發(fā)主動(dòng)安全技術(shù)的現(xiàn)狀。
1. 汽車制造企業(yè)
1) 沃爾沃
在汽車安全領(lǐng)域，沃爾沃是有口皆碑的，除了完善的被動(dòng)安全措施，沃爾沃近幾年發(fā)展了一系列主動(dòng)安全系統(tǒng)，這些主動(dòng)安全配置也已成為沃爾沃車輛的重要賣點(diǎn)之一，主要包括：City Safety城市安全系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)、帶全力剎車的行人安全安全系統(tǒng)、盲點(diǎn)信息系統(tǒng)、車道偏離警示系統(tǒng)、駕駛員安全警告系統(tǒng)。
除此之外，沃爾沃還有六大主動(dòng)安全技術(shù)還未正式推向市場(chǎng)，它們是沃爾沃汽車最新的安全技術(shù)，將會(huì)配備在最新的SPA可擴(kuò)展平臺(tái)上。其中夜間探測(cè)系統(tǒng)、動(dòng)物探測(cè)系統(tǒng)、帶輔助轉(zhuǎn)向功能的路沿和路障探測(cè)系統(tǒng)、帶輔助轉(zhuǎn)向功能的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)即將和全新XC90一起推向市場(chǎng)(2014年底)，而車間互聯(lián)和汽車自動(dòng)泊車系統(tǒng)則將要耐心等待一段時(shí)間。
2) 豐田
豐田的預(yù)碰撞安全系統(tǒng)叫做Pre-Collision System，簡(jiǎn)稱PCS。豐田不僅是最早將預(yù)碰撞安全系統(tǒng)裝備在量產(chǎn)車上的品牌之一，而且一直都是世界領(lǐng)先水平。經(jīng)歷了幾年的發(fā)展，如今該系統(tǒng)主要由4個(gè)系統(tǒng)組成：預(yù)碰撞座椅安全帶、預(yù)碰撞制動(dòng)、預(yù)碰撞輔助制動(dòng)和懸架控制。
此外，日本豐田公司還成功研制“豐田高級(jí)安全汽車”，包括駕駛員瞌睡預(yù)警系統(tǒng)、輪胎壓力監(jiān)測(cè)警告系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)火警預(yù)報(bào)系統(tǒng)、前照燈自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)、盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、汽車間信息傳輸系統(tǒng)、道路交通信息引導(dǎo)系統(tǒng)、自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)、緊急呼叫(SOS)停車系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)以及各向安全氣囊系統(tǒng)等，其中有些單項(xiàng)設(shè)備已投放市場(chǎng)。
而在2013年CES美國(guó)消費(fèi)電子展中，豐田公布了全新的“先進(jìn)主動(dòng)安全研試驗(yàn)車”。這輛試驗(yàn)車基于一輛雷克薩斯LS600h打造，整套系統(tǒng)的全稱為Advanced Active Safety Research Vehicle。這套系統(tǒng)通過車載GPS、雷達(dá)、激光測(cè)距儀和立體相機(jī)等外設(shè)相配合，探測(cè)車輛周圍一切的路況和環(huán)境，從而以準(zhǔn)無人駕駛的形式幫助駕駛員安全行車，避免意外事故發(fā)生。
3) 本田
本田在被動(dòng)安全領(lǐng)域除了獨(dú)創(chuàng)的“G-CON”碰撞安全技術(shù)外，在主動(dòng)安全領(lǐng)域其開發(fā)的碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng)CMBS(Collision Mitigation Brake System)、主動(dòng)巡航控制系統(tǒng)ACC(Adaptive Cruise Control)、全球首例盲點(diǎn)顯示系統(tǒng)LW(Lane Watch)和主動(dòng)轉(zhuǎn)角照明系統(tǒng)ACL(Active Cornering Light)也均有不俗的表現(xiàn)。
同時(shí)本田也一直在關(guān)注行人主動(dòng)安全，正在研發(fā)基于專用短波通訊的V2P(車對(duì)行人)/V2M(車對(duì)騎車者)技術(shù)，并于2013年9月在底特律演示了這兩項(xiàng)安全技術(shù)。該技術(shù)通過專用短波通訊方式進(jìn)行信息交換，防止車輛與行人和騎車者之間發(fā)生碰撞。目前該技術(shù)正在試驗(yàn)階段。
4) 日產(chǎn)
在2013年9月結(jié)束的法蘭克福車展上，日產(chǎn)推出了新一代奇駿車型。日產(chǎn)新奇駿配備了LDW (Lane Departure Warning) 車道偏離警示系統(tǒng)、FCW (Forward Collision Warning) 前方碰撞警示 、人機(jī)交互系統(tǒng)、主動(dòng)小駕駛控制和主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)駐車系統(tǒng)。
除此之外，日產(chǎn)的主動(dòng)安全技術(shù)的最大體現(xiàn)就是，將各式繁多的安全英菲尼迪安全屏障系統(tǒng)。安全屏障系統(tǒng)是英菲尼迪一系列主動(dòng)安全技術(shù)的組合系統(tǒng)加以整合，為車輛提供主動(dòng)安全保護(hù)，降低事故的發(fā)生概率，同時(shí)結(jié)合高強(qiáng)度的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為乘客提供進(jìn)一步的安全保護(hù)。該系統(tǒng)多項(xiàng)安全技術(shù)，包括帶有移動(dòng)物體檢測(cè)(MOD)的360度全景式監(jiān)控影響系統(tǒng)、車輛碰撞預(yù)防系統(tǒng)、全速段智能巡航系統(tǒng)、盲區(qū)警示系統(tǒng)、側(cè)面碰撞修正系統(tǒng)、車道偏離警示系統(tǒng)、車到偏離修正系統(tǒng)、超視距前端碰撞預(yù)警系統(tǒng)以及增強(qiáng)型智能剎車輔助系統(tǒng)。
日產(chǎn)是多家汽車產(chǎn)商中計(jì)劃在2020年推出完全自動(dòng)駕駛汽車的公司之一，同時(shí)日產(chǎn)還在開發(fā)一款叫Safety Shield（安全盾牌）的產(chǎn)品。它提供很多方法讓駕駛者和乘客避開危險(xiǎn)，包括各種駕車情境，從危險(xiǎn)出現(xiàn)之前到車禍之后。
5) 通用
上海通用從07年開始，正式擴(kuò)張主動(dòng)安全技術(shù)的研發(fā)，并于2013年將五項(xiàng)主動(dòng)安全技術(shù)應(yīng)用于別克新君越車型之上，為之命名IntelliSafe前瞻性主動(dòng)安全系統(tǒng)。這五項(xiàng)安全技術(shù)分別為：全車速自適應(yīng)巡航、碰撞預(yù)警、車道偏離預(yù)警、車道變更輔助以及泊車輔助功能。IntelliSafe前瞻性主動(dòng)安全系統(tǒng)通過安裝在車輛前后左右的多個(gè)傳感器和攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)整車360度實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦落入信息反饋范圍，車輛將通過點(diǎn)亮圖標(biāo)、發(fā)出警報(bào)、座椅震動(dòng)等方式立即提醒駕駛者，當(dāng)駕駛者未能及時(shí)做出反應(yīng)時(shí)，車輛將啟動(dòng)自動(dòng)剎車功能來隔離危險(xiǎn)。
之后的凱迪拉克2014款XTS也更加體現(xiàn)了通用在主動(dòng)安全領(lǐng)域的野心。通用在XTS商所構(gòu)建的ESS強(qiáng)化安全策略籠絡(luò)了多項(xiàng)主動(dòng)安全技術(shù)，除了前方碰撞系統(tǒng)和道路偏移預(yù)警之外，還包括側(cè)面盲區(qū)預(yù)警、后方交通預(yù)警功能。值得一提的是，雖然借助震動(dòng)的觸覺方式來提醒駕駛員并不是凱迪拉克首創(chuàng)，但相較之下凱迪拉克通過座椅不同位置的震動(dòng)可以更為清晰直觀地告訴駕駛者潛在危險(xiǎn)的來源方向，彰顯了凱迪拉克在這方面的人性化。
6) BMW
隨著2013年9月23日新款BMW 5系Li的上市，BMW進(jìn)一步鞏固了其在細(xì)分市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。新BMW 5系Li的全新駕駛輔助系統(tǒng)，融合了多項(xiàng)高科技，顯著提升了車輛在城市交通中的安全性，減輕了駕駛者的負(fù)擔(dān)。其中包括帶停車起步功能的主動(dòng)巡航系統(tǒng)、碰撞警告系統(tǒng)、行人碰撞保護(hù)、車道偏離警告、具備行人、動(dòng)物識(shí)別功能的第二代BMW夜視系統(tǒng)。而作為本次車型升級(jí)的美學(xué)設(shè)計(jì)最大亮點(diǎn)，全新自適應(yīng)LED大燈成為了新BMW 5系Li最易識(shí)別的身份證明。自適應(yīng)LED大燈的遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)帶有新的防眩目功能。與此同時(shí)，彎道輔助照明功能可以讓駕駛員對(duì)黑暗中的彎道更加“了如指掌”。高度智能的LED大燈在各種路況下都能為駕駛員提供理想的照明，完美實(shí)現(xiàn)了“眼觀六路”，從而極大提高了夜間行駛的安全性。
2. 汽車配件廠商
除了汽車制造企業(yè)在主動(dòng)安全領(lǐng)域有著積極的表現(xiàn)之外，一些汽車配件廠商也在致力于汽車工業(yè)的芯片技術(shù)研究。最富盛名的莫過于在該市場(chǎng)掌握著全球70%的份額，僅用1個(gè)攝像頭就實(shí)現(xiàn)了防碰撞系統(tǒng)的以色列廠商Mobileye。公司距今十幾年的歷程，主要致力于汽車工業(yè)的計(jì)算機(jī)視覺算法和駕駛輔助系統(tǒng)的芯片技術(shù)的研究。
Mobileye C2-270智能行車預(yù)警系統(tǒng)是Mobileye的一個(gè)非常成功的產(chǎn)品，現(xiàn)已經(jīng)銷往全世界42個(gè)國(guó)家，主要功能包括：前方車距監(jiān)測(cè)與警示、前方車輛碰撞警示、低速時(shí)前方車輛碰撞警示（虛擬保險(xiǎn)杠）、行人碰撞警示和車道偏離預(yù)警。每種警示的報(bào)警聲各不相同，因此在熟悉之后，駕駛員無需查看顯示裝置，根據(jù)聲音即可判斷出警示的種類。之后Mobileye又繼續(xù)開發(fā)了新一代智能防撞系統(tǒng)Mobileye 560，新一代的智能防撞系統(tǒng)除了包含上一代C2-270所具備的所有功能之外，更加入了智能遠(yuǎn)光燈和限速警示功能，讓Mobileye的行車安全防護(hù)網(wǎng)更加周密。
由于公司主要專注的方向?yàn)橐曨l核心處理技術(shù)，因而這里著重就上述先進(jìn)技術(shù)中應(yīng)用了視頻圖像處理的汽車主動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的分類及介紹，主要可分為駕駛操控輔助、車周環(huán)境探測(cè)、駕駛員疲勞檢測(cè)（僅沃爾沃）、預(yù)碰撞警示（僅Mobileye產(chǎn)品）四類。
? 駕駛操控輔助
屬于支持駕駛操控方面的主要包括帶輔助轉(zhuǎn)向功能的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)、帶輔助轉(zhuǎn)向的路沿和路障檢測(cè)、車輛偏離預(yù)警。
沃爾沃的帶輔助轉(zhuǎn)向功能的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)是在現(xiàn)有的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)和車道保持輔助技術(shù)基礎(chǔ)上演進(jìn)而成，而帶輔助轉(zhuǎn)向的路沿和路障檢測(cè)也是為了實(shí)現(xiàn)車輛不駛出車道，三者在功能實(shí)現(xiàn)中交集就是防止車輛偏離，因而這里只分析視頻處理在車道偏離預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用。
車道偏離預(yù)警系統(tǒng)是一種通過報(bào)警的方式輔助駕駛員減少汽車因車道偏離而發(fā)生交通事故的系統(tǒng)。現(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化的車輛偏離預(yù)警系統(tǒng)使用均是基于視覺，由道路和車輛狀態(tài)感知、車道偏離評(píng)價(jià)算法和信號(hào)顯示界面三個(gè)基本模塊組成。該系統(tǒng)的工作原理為對(duì)攝像頭采集的道路信息進(jìn)行車道線識(shí)別處理，然后通過車道偏離評(píng)價(jià)算法判斷車輛是否偏離車道，如果偏移車道則將警示信號(hào)輸出信號(hào)顯示界面。
主要視頻處理技術(shù)：視頻采集及存儲(chǔ)、道路線實(shí)時(shí)檢測(cè)及分析
? 車周環(huán)境探測(cè)
屬于車周環(huán)境探測(cè)的主要包括盲點(diǎn)信息系統(tǒng)（并線輔助）、多角度監(jiān)視和行人探測(cè)。
盲點(diǎn)信息系統(tǒng)能夠幫助駕駛者時(shí)刻關(guān)注車輛兩側(cè)盲區(qū)的道路情況。盲點(diǎn)信息系統(tǒng)通過將兩臺(tái)響應(yīng)速度極高的攝像頭分別放置在每個(gè)車門上的后視鏡上，當(dāng)另一輛汽車進(jìn)入監(jiān)視區(qū)內(nèi)時(shí)，放置在車門后視鏡附近的警示燈就會(huì)閃亮。駕駛者就可以知道另外一輛車正在靠近，從而避免在變道時(shí)發(fā)生交通事故。
主要視頻處理技術(shù)：視頻實(shí)時(shí)采集及存儲(chǔ)
多角度監(jiān)視在各個(gè)品牌的表現(xiàn)大同小異，本質(zhì)上來講就是通過在汽車的正前方、后方、后視鏡下方等處安裝攝像頭配合傳感器完成對(duì)車輛周圍環(huán)境的多角度、全方位地偵測(cè)，甚至合成一個(gè)俯瞰的無縫連接的車周合成圖像，輔助駕駛員完成泊車、倒車等動(dòng)作。