汽車一體化安全與碰撞預(yù)警安全技術(shù)

盧燚 樂中耀

（中國汽車工程研究院股份有限公司）

傳統(tǒng)汽車安全技術(shù)有兩大領(lǐng)域——被動安全與主動安全。其中，被動安全技術(shù)的目標(biāo)是通過優(yōu)化車輛碰撞結(jié)構(gòu)、使用良好匹配的座椅或者安全氣囊等乘員約束裝置，使得碰撞發(fā)生之后，乘員所受的傷害值盡量減小，它是目前運用最為廣泛的汽車安全技術(shù)；而主動安全技術(shù)的目標(biāo)是提前杜絕碰撞發(fā)生的隱患，或者對即將發(fā)生的碰撞進(jìn)行規(guī)避，一般較新的技術(shù)有車輛避撞裝置和車道線識別等，目前正處于技術(shù)蓬勃發(fā)展、應(yīng)用逐漸增多的上升階段。隨著汽車安全技術(shù)的不斷進(jìn)步，被動安全與主動安全這兩大領(lǐng)域逐漸融合，產(chǎn)生出“碰撞預(yù)警安全系統(tǒng)”的新安全概念。所謂的“碰撞預(yù)警”（Pre-Crash）即為運用主動安全的相關(guān)研究成果，能夠?qū)τ谄嚰磳l(fā)生的碰撞做出預(yù)先判斷，從而提升被動安全裝置的保護(hù)效果的新概念技術(shù)[1]。

1 汽車一體化安全概念及組成

隨著汽車安全研究的逐步深入以及智能交通技術(shù)的突飛猛進(jìn)，汽車安全技術(shù)進(jìn)入到一個新的階段，即汽車一體化安全。汽車一體化安全融合了傳統(tǒng)的汽車主動安全和被動安全，同時增加了以ITS（智能交通系統(tǒng)）技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化駕駛輔助系統(tǒng)及預(yù)碰撞安全技術(shù)[2]。在主被動安全性之間不存在嚴(yán)格的界限或突變點，主被動安全性有交互區(qū)域，這就是汽車碰撞預(yù)警安全，如圖1所示。汽車碰撞預(yù)警是在事故發(fā)生前后的一瞬間內(nèi)，既有避免事故發(fā)生的預(yù)警系統(tǒng)，又有接受了報警信號迅速起效的約束與保護(hù)系統(tǒng)[3]。這樣才能綜合車輛的智能安全性，充分發(fā)揮主被動安全措施的最佳效用，以達(dá)到車輛的安全性設(shè)計的真正目的，盡可能降低事故的發(fā)生率，盡可能降低事故造成的人員和財物傷害。

汽車一體化安全系統(tǒng)主要包括3個子系統(tǒng)，分別是傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)。如圖2所示。

傳感器系統(tǒng)負(fù)責(zé)車輛周邊環(huán)境和駕駛員狀態(tài)的實時監(jiān)測，包括雷達(dá)、激光和攝像頭等探測裝置，還包括C2C/C2I（車與車/車與交通設(shè)施）通信裝置。控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)融合、分析傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，采用一定的控制算法判別車輛是否處于危險工況以及是否存在潛在危險。執(zhí)行系統(tǒng)負(fù)責(zé)實施控制單元發(fā)出的信號，主要包括輔助駕駛、車輛動力學(xué)控制與碰撞保護(hù)3個方面。輔助駕駛可以協(xié)助駕駛員方便、安全地駕駛車輛，減少事故的發(fā)生，減輕駕駛員的疲勞。常見的輔助駕駛裝置有警示系統(tǒng)和自動巡航系統(tǒng)等。車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)可以在車輛出現(xiàn)危險工況之前或者過程中，主動采取一定措施來維持車輛處于正常行駛狀態(tài)，從而避免交通事故的發(fā)生，例如:ABS和ESP等。碰撞保護(hù)系統(tǒng)在車輛發(fā)生碰撞時或者碰撞之前，通過被動措施或者主動措施減輕碰撞所造成的人員傷害。

2 碰撞預(yù)警安全技術(shù)

作為汽車一體化安全的主要組成部分，碰撞預(yù)警安全系統(tǒng)在減輕碰撞強度和乘員傷害程度方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。從2003年至今，國外各大汽車公司，如豐田、奔馳、沃爾沃及日產(chǎn)等已經(jīng)紛紛推出自己的應(yīng)用碰撞預(yù)警技術(shù)的中高端車型，并投入市場。未來它會成為主動安全與被動安全領(lǐng)域結(jié)合的一個重點技術(shù)方向，并逐漸向中低端車型發(fā)展，成為汽車安全技術(shù)新亮點。一方面，碰撞預(yù)警的出現(xiàn)，為被動安全研究領(lǐng)域開拓了一個新的突破點，在碰撞能夠提前預(yù)判的基礎(chǔ)上，許多被動安全的成熟技術(shù)會有一個嶄新的革新與應(yīng)用。另一方面，由于碰撞預(yù)警安全技術(shù)的革命性理念以及其廣泛的涉及性，也在汽車產(chǎn)業(yè)設(shè)置了一個新的技術(shù)門坎，必將帶來汽車安全技術(shù)一波新的沖擊。對于國內(nèi)汽車企業(yè)而言，若能抓住這個時機，迎難而上，則能夠借機轉(zhuǎn)型，把握市場脈搏，發(fā)展壯大自己。

2.1 碰撞預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)架

碰撞預(yù)警安全系統(tǒng)并不是一項需要投入大量人力、物力重新研發(fā)的一個全新的技術(shù)，是多項安全創(chuàng)新技術(shù)的集成。它是利用汽車安全技術(shù)領(lǐng)域近幾十年來在被動安全與主動安全方面豐富的技術(shù)積累，合并推出的一整套安全保護(hù)系統(tǒng)。

從技術(shù)可行性研究上看，相比較眾多的汽車主動安全新技術(shù)，這項技術(shù)的門坎相對較低，實現(xiàn)可能性也相對較高，是很有可能在近期得以實現(xiàn)的技術(shù)方案。

2.2 碰撞預(yù)警安全技術(shù)的應(yīng)用狀況

雖然學(xué)術(shù)上對碰撞預(yù)警安全的研究并不是很成熟，但是國外大的知名汽車企業(yè)已經(jīng)紛紛在市場上推出帶有碰撞預(yù)警技術(shù)的車型。圖3示出碰撞預(yù)警安全的技術(shù)構(gòu)架圖。豐田公司最早于2003年2月在全球率先推出第一款應(yīng)用碰撞預(yù)警安全系統(tǒng)的車型Celsior，其集成了預(yù)緊式安全帶，主動懸架以及輔助制動等多項功能，極大地提高了駕駛者的安全體驗，引領(lǐng)了汽車技術(shù)發(fā)展的新潮流，獲得很大成功。其碰撞預(yù)警安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，如圖4所示。

奔馳公司于2003年也推出了自己的碰撞預(yù)警安全系統(tǒng)方案Pre-Safe，并在2003款奔馳S級車上開始配備。BOSCH公司也提出了自己的Pre-Safe概念，其中依照反應(yīng)的局促程度分為了3個等級：Preset，Prefire和Preact。沃爾沃和日產(chǎn)等汽車公司都有各自相應(yīng)的Pre-Crash研發(fā)成果。

3 結(jié)論

汽車一體化安全技術(shù)可以充分發(fā)揮主被動安全措施的最佳效用，已經(jīng)成為汽車安全領(lǐng)域新的研究熱點和今后的發(fā)展趨勢。汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)代表著主被動安全融合的最新研究方向，隨著汽車安全技術(shù)的深入發(fā)展以及雷達(dá)等關(guān)鍵部件成本的降低,碰撞預(yù)警系統(tǒng)具有廣闊應(yīng)用前景。