汽车主被动安全系统的现状和发展.docx

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汽车主被动安全系统的现状和发展

汽车主被动安全系统的现状及其发展摘要：

汽车发明虽然带来便利性，却也让生命的威胁更大，随着造车科技的进步，车辆安全逐渐成为开发中最重要的议题，而在汽车安全性中，共有主动和被动两种型态。

该文分析了汽车主被动安全系统的现状，并剖析了其未来的发展前旦景。

关键词：

汽车安全安全系统现状发展正文：

【1】主、被动安全系统的现状

汽车安全系统已从被动形式发展到主动形式，被动式安全系统追求的是在意外发生时能降低对个人的伤害，但主动式安全系统则强调要避免意外事件的发生。

这种事先的预防能力，需依靠在车子内外所设置的各种感测装置，如雷达、红外线、CMOS/CCD影像传感器、胎压监测系统（TPMS）等。

基于不同的安全诉求，这些监测到的数据会经由特定的控制器来加以计算，分析其代表的意义，并以最快的速度做出适当的反应。

目前已使用或发展中的先进安全系统在市场上已呈现应用热潮。

1、预碰撞系统起“内外”保护作用

交通事故的发生以碰撞为主，而碰撞的理由往往与驾驶人的注意力不集中（如打瞌睡或打电话）、或视线不良等情况有关，而且事故的发生通常都只在刹那之间。

今日汽车厂无不致力于发展预碰撞（pre-crash）安全系统，此系统又可分为对内部驾驶人（或乘客）的保护以及对行人的保护两种。

对驾驶人来说，当预碰撞安全系统透过雷达系统监测到冲击的可能性，它会向驾驶人提出警示，如果仍无法避免冲撞的发生，会在0.6秒前启动自动刹车系统，此系统能根据驾驶者刹车的力量，增加刹车油压辅助，让车辆减速的动作更为确实，以望能将车速降至最低；在此同时，预碰撞系统也会驱动安全带系统内的马达，将安全带卷回，并将乘员固定在所设计的最佳位置上，例如调整头枕位置来防止颈部伤害，或将坐椅移到一个可以让安全气囊发挥最大功能的位置，以期将冲击降到最低。

此外，系统也可以做出关闭车窗及天窗等控制动作。

在行人的保护方面，当雷达、红外线或影像传感器等组件感测到车体即将冲撞到行人时，预碰撞系统会紧急告知驾驶人，并在碰撞不可避免时，如上述般启动自动刹车系统、爆开位于保险杆及前挡风玻璃处的安全气囊，以降低对行人头部、胸部及足部的伤害。

2、自适应巡航系统介入汽车操纵从被动安全到预碰撞系统，都是不得已时的撞车处理措施，但最好的情况是能做到事前预防碰撞的发生。

通过配置在车子四周、愈来愈多的传感器，以及更先进的数字控制技术，今日的车主能够获得来自安全系统的辅助驾驶信息，在探测到可能出现的危机时，可适时发出警告信号，甚至能够介入

汽车的操纵控制。

自适应巡航控制（AdaptiveCruiseControl,

ACC）就是这样的一套系统，它的主要功能在于当车距过近时将车辆减速，距离够远时再为车子加速。

自适应巡航控制系统属于前向行驶的自动车速控制功

能，它对于刹车仅有部分的干预程度，让驾驶人仍居于主控者的地位。

要实现自适应巡航控制的首要工作，就是锁定前方的目标车辆，再计算出前方车辆的移动信息，如车速、加速度、偏航率等；ACC系统会依据计算出的距离及相对速度，以及车主设定的反应时间，进一步算出两车之间的安全车距，并进一步做出加速及减速的动作。

当两车距离过近时，则切换到预碰撞的处理模式。

3、驾驶警示系统多用CCD/CMOS

系统进行监控并做出警示动作。

这些警示功能包括车道

偏离警示（LaneDepartureWarning，LDW）、驾驶危险警示、视觉死角警示（或称盲点检测）等等。

这些功能大多利用CCD/CMOS影像传感器来进行监视，并通过一套辨识系统判断车辆或驾驶的行为是否正常，并适时发出恰当的警告信号。

车道偏离警示是当车辆不正常偏离车道线时进行警示动作，辅助驾驶人控制车辆保持在车道线内，或提醒驾驶人变换车道时必须先打方向灯。

如果驾驶人事先打方向灯，再变换车道，这属于正常行为，系统不会发出警示信号。

驾驶危险警示系统是利用影像传感器来监看驾驶人的行为，当驾驶人出现打瞌睡或视线偏离车道太久的情况时，会发出警告。

有的系统甚至会监测驾驶座中的酒精浓度，并提出适当的警告。

此外，驾驶人的视线也有不少死角，透过加装后侧方死角及后方死角监视器，可以为驾驶人提供视觉死角的相关环境信息。

例如使用CCD或是超音波进行后方

物体的监测、显像及警示，可以避免车辆倒车时发生事故。

对于驾驶人来说，有用的信息能减轻一些操控上的感知负担，并协助他做出适当的应变动作，不过，如果警示信息出现的太频繁且没有太大作用（如“前有测速照相”语音警示），这只会让驾驶人觉得不堪其扰，进而拒绝使用这样的一套辅助系统。

另一个问题是如何发出警讯让驾驶人知道，如语音、

屏幕/仪表板显示，或通过以振动油门踏板、方向盘或车体微动等方式来对驾驶人做出警示。

4、主动安全系统对传感器要求高

要做出正确的警示甚至是系统监控，关键在于充分且有用的感测信息，以及对信息的辨识或判断能力，前者需要靠传感器的广泛设置，后者则得依靠控制器中的可靠算法。

以传感器来说，目前用于环境感知的技术包括雷达、光探测与测距、红外线、超音波、影像传感器及加速度器等。

这些技术各有其使用特性，分别适用于车体中不同的位置及不同的应用。

以追随前车及预碰撞功能来说，在传感器上主要是采用毫米波雷达或激光雷达。

其中激光雷达的成本较低，约只有毫米波雷达1/3的价格，不过，由于激光雷达的波长比较短，因此在下雨天无法达到理想的功能，因此为提高安全性能，高端车种还是会选用毫米波雷达。

在行人、道路、障碍物的辨识以及视野辅助方面，则以红外线及影像传感器为主要的监视器技术。

红外线监视器又分为远红外线（FIR）及近红外线（NIR）两种技术，远红外线的原理是检测出物体的热量再将温差影像化，适合监测具有体温的人体及动物；近红外线则具有夜视的能力，能够在视线不

良的环境中（如夜间）辅助显示前方的路况，而且能显示比车灯距离更远的位置，不过，会受到前方对照车灯的影响。

CCD或CMOS影像传感器的应用也愈来愈广，从前方、

前侧方及后方的辅助视线应用已扩大到对车内及后侧方向的监测功能。

透过辨识逻辑，它能够用来辨识道路分隔线、行人、交通信号标志，或判断路面是否干燥或积水、积雪，甚至进一步推测路面的湿滑度，以供驾驶人做参考。

对于高反差或灰暗的环境，影像传感器也能通过将高感应度及低感应度两种画面合成的方式，制作出色调更分明的画面。

此外，影像传感器也能与红外线或雷达结合而形成混合式传感器，能提供功能更强的监视及警示功能。

以红外线监视器来说，当红外线LED照射前方所反射回来的红外线被

CCD吸收后，不管是白天或晚上，都可以辨识车辆四周的路况。

更具智能性的主动式安全系统得靠精确且遍布车体内

外的各式传感器，以及具正确且立即辨识、判断能力的演算平台来实现。

视觉性的传感器（如雷达、红外线、影像传感器等）只是众多传感器中的一部分，未来完善的汽车安全系统还

得充分结合陀螺仪、加速度计、方向盘与刹车踏板位置探测器，以及轮胎转速检测系统，对车体配件做出精确的监控及警示。

愈来愈多的传感器、更强大的演算中心及对刹车、引擎、

安全气囊等装置的控制，将形成更复杂的车载网络（in-vehiclenetwork），此网络中需要更实时的处理性能和数据传送能力。

这些智能性的辅助功能将让驾驶人更轻松和安心地开车，也有助于减少交通意外的发生或降低事件的严重性。

而未来完善的汽车安全系统还得充分结合陀螺仪、加速度计、方向盘与刹车踏板位置探测器，以及轮胎转速检测系统，

对车体配件做出精确的监控及警示。

【2】主、被动安全系统的发展

将来，主动与被动安全系统的集成是一股势不可挡的趋

势。

复杂的整合技术将近距离雷达、远程雷达、影像传感、转向及翻滚角度传感、稳定控制电子传感等诸多技术结合在一起，对驾驶环境实施全面监控，集中比较、分析多方面的数据，在必要时启动最适当的下一级系统，自动地或辅助驾驶者采取正确的防护措施。

集成的主、被动系统能实现更强的安全性能，最大程度地保护车辆、乘员乃至行人的安全，其价值远远超过了各自独立、互不相干的防护系统。

根据美国TRW汽车集团（TRWAutomotive）的技术蓝图，大部分主、被动汽车安全技术的集成指日可待。

事实上，主、被动安全系统的技术整合和运用早已开始。

以预警安全系统为例，在发生意外时，在刹车片上施加足够的压力能启动制动辅助（BrakeAssist）系统或车身稳定控制

（VSC）系统。

感知汽车严重打滑，预警安全系统则会自动激活电控的座椅安全带预张紧器（即TRW主动控制牵引器，

ACR），随之把前座椅移至最佳的安全位置。

在前座椅置于

安全气囊保护的最佳距离的同时，ACR自动收紧座椅安全带

以加强乘员保护。

该阶段的技术整合所采用的制动辅助系

统，在潜在碰撞发生前启动安全防护措施。

TRW的ACR技

术也具可逆转性，如果实际碰撞并未发生，ACR在几秒钟内会调整至初始状态。

相比之下，其它碰撞驱动型座椅安全带预张紧器装置在启动后无法自动回复初始状态，必须重新装置。

预警驾驶辅助

在集成化的第二阶段，安全技术发展到具有一定的先知先觉能力。

这样的系统能无须驾驶员的操作自动运行，监控驾驶

环境。

预警技术一般建立在传感技术（如雷达、实时摄像）基础之上，传感装置随时监控相关驾驶环境。

TRW一直努力研发一系列基于雷达技术的传感系统，如自适性巡航控制（AdaptiveCruiseControl）—该系统已被应用于德国大众的一部分欧洲和北美的车型上。

这些通常也被称为驾驶辅助

系统。

早期，驾驶辅助主要提供驾驶便利，而在今后将逐步发展成为主动安全技术中不可或缺的部分。

以车道引导（LaneGuide）系统为例，当系统感知车辆在车道上蜿蜒蛇行或偏离道路时，会为驾驶者提供相应的矫正辅助。

包括ACR在内的各种保护装置相应启动，一是警示驾驶者；二是确保驾驶者处于安全气囊保护的最理想位置；同时电子转向系统提供触觉传感反馈，引导驾驶者回到正确的车道上。

智能化反馈

好的预警系统是"善解人意"的。

它能为驾驶者提供适当类型及程度的反馈，既提高安全性又不分散注意力、妨碍驾驶。

TRW设计的安全装置一般情况下是在不知不觉中为驾驶者提供保护的；而只有当比较严重的情况发生时，如车辆偏离车道或驶离道路时，音频、视频等明显的反馈装置才会发挥作用。

将来，结合智能化传输系统，主动和被动安全系统都将与车辆外部环境保持更紧密的联系。

全球定位系统（Global

PositioningSystem）和智能化道路都属于智能化传输系统。

以智能化道路为例，这种系统利用传感器和卫星数据追踪汽车位置，并在潜在意外发生前—如临近交叉路口时—及时提醒驾驶者注意路况。

全方位保护

高度集成的安全系统除了有效控制车辆、保护乘员，还兼顾车辆外部人员。

在欧洲和日本，政府非常重视保护行人免受严重或致命伤害的立法。

TRW行人保护系统能有效降低人车相撞的机率，或在碰撞在所难免时保护驾驶者和行人的安全。

首先，基于雷达或摄像的感知系统能察觉道路上肉眼不易察觉的物体，比如突然出现的行人。

在感知系统及时提醒驾驶者的同时，制动助力系统、电子液压制动等系统同时起动，自动降低车速，从而防止碰撞发生或降低碰撞严重性。

如果人车相撞不幸发生，TRW研发的行人安全气囊会从发动机罩下瞬间充气展开，减小车辆碰撞人体的力度。

兼备在传感器、驾驶辅助、制动、转向、防滑、乘员安全等各领域的技术专长，才真正有条件整合主、被动安全技术、全面提高未来汽车的舒适性和安全性。

作为行业内最全面的安全产品研发者和供应商，像TRW等多个大型汽车集团正

在以开发先进传感技术为基础，走向驱动汽车安全集成化的进程。

【3】结束语

汽车安全系统已从被动形式发展到主动形式，被动式安全系统追求的是在意外发生时能降低对个人的伤害，但主动式安全系统则强调要避免意外事件的发生。

这种事先的预防能力，需依靠在车子内外所设置的各种感测装置，如雷达、红外线、CMOS/CCD影像传感器、胎压监测系统（TPMS）等。

基于不同的安全诉求，这些监测到的数据会经由特定的控制器来加以计算，分析其代表的意义，并以最快的速度做出适当的反应。

目前已使用或发展中的先进安全系统在市场上已呈现应用热潮。

参考文献：

1、刘艳梅《电子技术在现代汽车上的应用》

2、何玉军《国内外汽车电子技术应用现状》

3、边明远、浙静《现代汽车电子技术应用的发展趋势》4、汽车电子网（非书）