汽車智能化技術分析 （Ⅱ）

陳迪峰，馮 曙，姜鳳春，樂志國，丁 勇

（浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 杭州 311228）

（上接2011年第4期P4）

3 智能主動安全技術

3.1 盲點監測技術

當有車輛進入盲區，警示燈亮起，提示駕駛員此時變換車道可能會發生碰撞。如駕駛員仍打轉向燈準備變換車道，系統就會發出聲音報警，同時警示燈閃爍，從而達到提前警示、預防側撞的目的。盲點監測技術示意圖如圖10所示［6］。

盲點監測技術的主要原理就是在外后視鏡上安裝攝像頭或雷達探頭等監控設備，以避免因視覺誤差或觀察不足引起的車輛碰擦事故。

該技術的主要難度在于裝配監控裝置的后視鏡。此設備的技術難度和成本目前還比較高，因此盲點監控技術目前主要在高端車型上應用，如奧迪A6L、Q5、奔馳S、沃爾沃S80等。

3.2 全景影像輔助系統

全景影像輔助系統是專門為揉庫和泊位停車設計的，具有低速自動啟動，高速自動關閉的功能。

圖11中，左側是車頭或車尾的影像 （D檔時顯示前方畫面，掛倒檔自動切換到后方畫面），右側則是鳥瞰式視圖。

全景影像輔助系統不僅是一套全方位泊車輔助系統，同樣也是避免出入車位發生刮蹭的最佳解決方案。

該系統的原理是通過多個方位的攝像頭，實時捕捉影像，系統將攝像頭捕捉到的影像進行合成，按轉向舵角的信息在行駛軌道上計算出 “預設引導線”，在車輛行駛時加入提示與障礙物之間距離的“定點引導線”，最后將這些信息顯示在導航畫面中，增大駕駛視野，輔助駕駛員停車和靠邊等。

目前此技術已較為成熟，在部分高端車型上也得到了應用。同時有部分廠商利用該技術進一步拓展出了自動泊車系統，如標致等，將在本文第4章進行描述。

3.3 車載夜視系統

車載夜視系統屬于紅外成像技術，它在能見度不高的條件下，保證駕駛員實時獲得前方路況和方向信息。

車載夜視系統具有全天候電子眼 （夜間、雨、雪、霧）功能，可視范圍大 （一般車燈照明范圍為100m以下，夜視系統可視范圍為150m以上），能防止對面遠光燈帶來的視野致盲，耗電量為前照燈的四分之一。

目前，根據成像原理的不同，車載夜視系統分主動紅外夜視系統和被動紅外夜視系統。

3.3.1 主動紅外夜視技術

主動紅外夜視技術，也稱近紅外技術，采用紅外反射原理成像，即采用紅外光源發出的近紅外線主動照射目標，紅外CCD或CMOS探測器接收目標反射的紅外光線，通過ECU處理后輸出到顯示裝置上，成像清晰、自然，能顯示道路的詳細信息 （如行人、車輛、車道標志線、交通信號、道路上散落的物體等），即使不發熱的物體也能清晰可見。近紅外技術成像如圖12所示［7］。這種技術檢測范圍為150～200 m，需要開啟前照燈才能使用，但成本較低，僅300美元左右，目前奔馳車型使用該技術。

3.3.2 被動紅外夜視技術

被動紅外夜視技術，相對應則被稱為遠紅外技術。它利用熱感應原理成像，即利用熱成像相機接收人、動物等發熱物體發出的不同的紅外輻射 （遠紅外線），影射不同的圖像，進行放大和處理后輸出到顯示裝置上。遠紅外技術成像如圖13所示［7］。行人等發熱物體在圖像中特別突出，圖像對比度高，但是詳細的道路信息，如車道標線和邊界，由于是 “無生命”的冷目標而探測不到。

這種技術檢測范圍達300 m，使用時無需開啟前照燈，但 “無生命”冷目標探測不到。同時該技術成本相對較高，達1200美元左右，目前寶馬、豐田等公司在使用該技術。

3.4 車道偏離報警系統

車道偏離報警系統 （Lane Departure Warning System，簡稱LDWS）指汽車在高速行駛的過程中，在駕駛員沒有示意車輛變道的情況下，車輛偏離了正常行駛的車道時，利用報警方式提醒駕駛員修正車輛方向的汽車主動安全裝置。車道偏離報警系統示意圖如圖14所示［8］。

該系統只適合在良好路面上使用，基于國內路面狀況，該系統使用機會不大，因此國內裝配此系統的車輛很少。

3.5 行人探測安全系統

行人探測安全系統是一種預防式安全技術，它可以探測走入車前路面的行人。在緊急情況下，系統首先向駕駛員發出聲音警示，并在擋風玻璃上顯示閃光信號。同時，汽車的制動器將會進行預充壓。如果駕駛員仍未對警示做出反應，碰撞即將發生時，汽車會自動進行全力制動。行人探測安全系統示意圖如圖15所示［9］。

該系統在車速小于35 km／h時，可使車輛避免與行人發生碰撞；當車速較高時，盡可能減少碰撞傷害。

該技術難度較高，由一個新型雙模雷達、攝像機和中央控制模塊組成，雷達和攝像機持續監測車前路況。雷達的任務是探測物體并測量距離。攝像機的功能是確定物體的類型。其功能是對前面停止的汽車或同向行駛的汽車做出反應。

目前應用該技術的只有提出該技術的廠商——沃爾沃。

3.6 TPMS系統

TPMS（輪胎壓力監測系統）是汽車在行駛過程中對輪胎氣壓進行實時自動監測，并對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以確保行車安全的一種技術。TPMS系統示意圖如圖16所示［10］。

TPMS系統的功能主要有全時監測輪胎壓力、輪流顯示當前輪胎壓力及溫度、高壓低壓報警、高溫報警、快速漏氣報警，并可根據車型及輪胎位置設定相應的標準壓力值。

TPMS系統的這些功能除了能有效防止爆胎外，還能有效避免缺氣行駛造成的輪胎損毀、油耗增加、車輛部件非正常磨損，確保車輛最佳操控性能。

TPMS系統按照技術原理的不同，可分為間接式、直接式和復合式3種類型。其中間接式檢測精度高，但成本高，維護難。直接式雖然成本低，但檢測精度不夠，且可靠性不高，常誤報。

由于我國尚未推出TPMS相關法規，所以日韓車系均未匹配TPMS，歐美車系中部分高端車型已開始匹配，自主品牌中吉利、奇瑞、上汽等車企也有部分車型匹配了該系統。

3.7 睡意探測提醒系統

睡意探測器設有70個不同的參數來檢測駕駛者的疲勞程度。當探測器檢測到駕駛者有瞌睡的意向時，儀表板上會出現一杯咖啡的圖像和 “您是否該稍作休息一下？”的文字，同時還會發出鈴聲對駕駛者進行警告。睡意探測系統示意圖如圖17所示［10］。

由于該技術難度很高，目前僅有奔馳新E級車型上有所應用。

3.8 預防碰撞系統

預防碰撞系統 （Advance Collision Warning System，簡稱AWS）通過車頭傳感器監測車輛前方狀況，在即將碰撞前自動采取應對措施降低危險。豐田預防碰撞系統示意圖如圖18所示［11］，它可自動探測前方障礙物，判斷可能發生的碰撞，同時報警。

預防碰撞安全系統可分為對車內人員 （駕駛員和乘客）的保護和對車外人員 （車外行人和車輛）的保護。

1）車內保護 當相關傳感器或雷達探測到潛在的碰撞危險時，會首先向車內駕駛員發出警告，若警告無效則啟動輔助制動系統，同時關閉車窗、調整座椅角度或安全帶松緊程度和讓安全氣囊發揮更大作用等。

2）車外保護 預防碰撞安全系統通過一系列措施盡量保護被撞對象的安全。如碰撞不可避免，安全系統會打開與行人受撞擊面相對的外部安全氣囊 （如保險杠、擋風玻璃等處）。預防碰撞系統安全保護示意圖如圖19所示［11］。

該技術尚未成熟，但少量的高端車型已開始應用，如沃爾沃XC60、奔馳E級等。

3.9 預防碰撞智能頭枕系統

預防碰撞智能頭枕又稱主動式安全頭枕 （Active Head Restraint），是一種針對車輛遭受后方撞擊時，頭部快速往后仰時最常發生的頭頸部傷害所設計的防護緩沖裝置。該裝置主要用于前排駕駛區座椅。

大部分的主動式安全頭枕都為機械式系統，座椅上方的襯墊支撐是由一支連桿連接至座椅椅背內的壓力板 （另外有一種設計的啟動裝置是放在頭枕內），當車輛遭受后方追撞時，乘客的身體因撞擊力道的作用會往后撞向座椅的椅背，將壓力板往后推，迫使連桿上升而使頭枕往前推動，以便在頭頸快速往后仰時抵住乘客的頭部，以緩沖、防止并降低頭頸部受傷的可能。在動作完成后，主動式安全頭枕會自動回復到原來的位置，以便下次再使用，無須再進行修復。

預防碰撞智能頭枕有3種類型。

1）碰撞響應式頸部保護頭枕 當發生尾部碰撞時，設在頭枕部位的傳感器會在瞬間探測到撞擊的強度。如果強度在預定范圍內，此時傳感器會在幾毫秒內迅速反應，頭枕內的預警彈簧會松開，來帶動頭枕前移44 mm，上移30 mm，這樣乘員的頭部、頸部就可以和頭枕相貼，起到支撐保護作用，防止頸椎出現過度彎曲的情況。裝配此類預防碰撞智能頭枕的代表車型有奔馳E級。碰撞響應式頸部保護頭枕示意圖如圖20所示［12］。

2）頭部可陷進頭枕保護 在受到追尾碰撞時，乘員被推到一個承受碰撞能力的靠背部件中，頭部可陷進頭枕保護則可提前對乘員的頭部進行安全保護。其代表車型有lexus RX。頭部可陷進頭枕保護示意圖如圖21所示［12］。

3）頭頸部保護系統WHIPS 頭頸部保護系統的頭枕與座椅靠背為一個整體，在受到撞擊時，整體后移，座椅系統中的變形部件發生變形，從而吸收碰撞時的能量，對乘員進行安全保護。其代表車型有Volvo XC60。頭頸部保護系統WHIPS示意圖如圖22所示［12］。