基于無線通訊的汽車主動安全系統專利技術綜述

劉卓乾

摘要：利用incopat數據庫得到基于無線通訊的汽車主動安全系統專利文獻為基礎，從申請日，申請人，區域等方面進行統計分析，并舉典型專利對具體技術分支進行闡述，為進一步研究提供相關了參考資料。

關鍵詞：汽車；主動安全系統；無線通訊

一、汽車主動安全技術概要

汽車主動安全系統主要通過預先的防范，避免事故發生，從而避免了人員及車輛的損傷，進一步杜絕了由于事故造成的交通堵塞引起的間接經濟損失。汽車主動安全技術已經具有智能安全輔助控制功能，利用現代電子信息技術、傳感技術來擴展駕駛人員的感知能力；根據一定算法辨識安全隱患；主動控制汽車并保護乘員。

二、相關專利申請情況

汽車主動安全技術專利主要包含在B60W這一大類中，幾乎涵蓋了汽車主動安全系統的全部專利。本文使用INCOPAT數據庫，以上述大類中的相關分類號加上“通訊”的相關關鍵詞進行限定，申請日截止到2017年12月25日（部分2017年申請尚未公開），得到樣本數據1083篇。

統計2001年至2016年期間逐年的專利申請量可以看出，2010年以前專利的申請量呈現小幅波動的趨勢，可見2010年前是該領域穩步發展的時期。但在2010年之后，隨著人工智能各種算法的普及應用，主動安全系統進入一個爆發的成長階段。無線通訊、感知技術的發展為主動安全系統起到了很大的助推作用。在2014年該領域發展到達一個頂峰，隨后逐漸趨于穩定緩和階段。

統計目的國家，可以看出超過四分之三的申請量集中在中美日德四國。進入21世紀后，美日德三國的核心企業仍然具備極大競爭力，代表著汽車工業行業最先進的技術，因此為開拓或維護在汽車領域的申請人一般的申請都會以美日德三國作為自己的申請目的地。隨著我國的汽車消費市場蓬勃發展，以中國為戰場的汽車領域的專利競爭也逐漸趨于白熱化。

統計基于無線通訊的汽車安全系統領域排名前十位的申請人可以發現，跨國汽車巨頭大陸、福特、本田占據了前三位，美日德三國公司各一家，也展現了其國不俗的核心技術競爭力。前十名中汽車行業的龍頭企業福特、通用、豐田、本田和奧迪在列，還有電裝、博世、麥格納零部件生產廠商，反映了汽車全球化生產的現狀。前十名中還未出現中國企業，這也反映了我國基于無線通訊的汽車主動安全系統領域尚處于探索和模仿階段，有一定的自助創新意識但缺乏強大的機械工業生產基礎實力。

三、無線通訊的主動安全系統技術分支

主動安全系統的障礙物識別方式主要通過三種方式進行：（1）環境感知技術，包括采用雷達（激光、毫米波、超聲波）的周邊障礙物檢測技術，利用機器視覺的圖像識別技術等；（2）V2X通信技術，包括車輛轉用通信系統，實現車與車、車與人、車與道路之間的信息共享和協同控制的保障機制；（3）云平臺與大數據技術，包括智能網聯汽車云平臺架構與數據交互標準，云操作系統，大數據分析深度挖掘技術等。依據上述三種方式對檢索結果進行分類，并將其近5年的趨勢比較得到：該領域研究的重中之重是環境感知技術，而V2X技術作為近年來興起的技術其申請量逐年在增加；作為概念性的基于云平臺與大數據技術的智能交通/網聯汽車呈現一個逐年上升的趨勢。尤其在2016年，各大互聯網公司在該領域的介入使其迎來了很明顯的數量增長。下文將分別以三個分支的典型技術進行分析。

環境感知系統的任務是利用攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波等主要車載傳感器以及V2X 通信系統感知周圍環境，通過提取路況信息、檢測障礙物，為主動安全系統提供決策依據。US20170334446A1提出了一種采用學習算法和邏輯運算對路徑進行學習的方式，將使得車輛在不同路徑中切換，指導車輛在安全路徑中行駛。US9612123B1中公開了一種利用多傳感器形成三維地圖控制汽車自動駕駛的方法，從而提高了安全性能。在CN107161097A中提出了一種基于北斗導航系統的車輛行駛智能安全系統，能夠精確地判斷危險路線，第一時間向外傳遞車禍信息。

基于車聯網的通訊系統是一種包括車車互聯（V2V）和車設施互聯（V2I 和I2V）無線通訊的智能協同系統，旨在增加駕駛人與環境的交互能力，并且改善交通狀況和道路安全性。US20170120907A1提出了一種基于車對車的通訊系統，同時與前后置攝像頭結合，滿足汽車行進，制動以及路徑的制定，有效地防止碰撞發生。對于現有技術中存在的平滑地切換自動駕駛和人工駕駛時機的問題。清華大學在CN105313891A提出了一種多車協同避撞方法，該方法基于V2V技術，將前后車期望的加速度彼此通訊，從而實現車輛相對位置的均勻分布嗎，從而有效避免碰撞或者減輕碰撞損傷程度，并且提升駕駛舒適性。

云平臺與大數據處理在主動安全系統中的采用還處于萌芽階段，各大公司，尤其是互聯網公司的介入將給該領域一個廣闊的前景。本田在US20170113685A1中提出了一種基于該路段的統計交通狀況參數與本車運行狀況相比對的技術方案，大大減少了車輛在該路段遇到危險。大連理工大學在CN106448269A中公開一種基于路口車輛避碰的車路協同預警裝置及其工作方法，通過在路口建立計算基站，并將指令傳達給車載系統，將車載系統的成本降低。

四、總結與展望

汽車安全與節能技術是當前國際汽車高新技術發展的兩大主題。研制先進安全汽車既是高效安全交通運輸系統的基礎，同時也是人民生命財產保證的必要選擇。隨著汽車保有量迅猛增加，交通運輸系統日趨復雜，再加上地區不穩定因素及國際恐怖活動加劇，在國家安全、社會經濟安全方面對汽車安全提出了更高的現實要求。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。

參考文獻：

[1]劉江，張金換，黃世霖.汽車碰撞預判系統關鍵技術分析[J].汽車工程，2009，31（12）：11451148.

[2]趙新勇，李珊珊，夏曉敬.大數據時代新技術在智能交通中的應用[J].交通運輸研究，2017，3（05）：17.

[3]許利峰，李棟.基于人——車——環境的汽車主動安全技術綜述[J].農業裝備與車輛工程，2016，54（09）：4952.