汽車自動化安全控制技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究

鄧彥波

摘要：自動化控制技術(shù)在汽車的發(fā)展中起著重要的作用，與手動操作系統(tǒng)相比，汽車的自動控制更安全、更穩(wěn)定。在此過程中，可以節(jié)省大量的人力和財力。自動化安全控制技術(shù)的發(fā)展不僅影響汽車的質(zhì)量，而且對使用者的生命和財產(chǎn)安全也具有重要影響?；诖?，本文以自動化安全控制技術(shù)為研究對象，主要分析了國內(nèi)汽車自動安全控制系統(tǒng)的發(fā)展，指出了當前存在的問題，為自動化安全控制技術(shù)的發(fā)展提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車自動化;安全控制;技術(shù);應(yīng)用

0 ?引言

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，汽車逐漸進入千家萬戶的生活，人們對汽車安全性能的要求越來越高，這就要求汽車企業(yè)不斷加強汽車自動化安全控制技術(shù)研究，不斷提升企業(yè)核心實力。汽車自動化安全控制技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在兩方面，即汽車硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)研發(fā)，特別是在汽車的裝配過程中。

1 ?自動化安全控制技術(shù)內(nèi)涵

自動化安全控制技術(shù)是指在汽車行駛或停止時為汽車設(shè)備提供安全保護的技術(shù)。 該技術(shù)可以在設(shè)備處于危險中或駕駛員處于危險中時迅速做出正確響應(yīng)，從而可以安全地停放車輛，避免發(fā)生危險事故或減少危險事故的危險。它的工作包括現(xiàn)場安全信息、邏輯控制系統(tǒng)和輸出控制系統(tǒng)等。

2 ?自動化技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中作用

自動化技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中作用主要體現(xiàn)在兩方面：一是汽車故障分析與處理;二是保障行駛安全，具體分析如下：

2.1 汽車故障分析與處理

隨著汽車使用壽命的增加，汽車故障將逐漸增加，自動化技術(shù)可以快速診斷和分析汽車故障，然后對其進行有效處理。隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，它也促進了我國汽車自動化技術(shù)系統(tǒng)的完善，使得自動化系統(tǒng)可以在控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。新一代自動控制技術(shù)有效地結(jié)合了計算機智能的優(yōu)勢，分析了車輛的內(nèi)部數(shù)據(jù)并執(zhí)行了程序來診斷汽車系統(tǒng)的故障原因，然后提示車主檢查并修理汽車的內(nèi)部。通過汽車自動化技術(shù)對汽車故障功能進行診斷，可以有效避免汽車行駛過程中二次損壞的危險。

2.2 保障行駛安全

汽車機械自動化控制系統(tǒng)的核心功能就是保證車輛行駛的安全性，其利用自動化技術(shù)進行主動安全設(shè)定，以主動采取措施預(yù)防各類車輛安全事故。汽車的制動系統(tǒng)、車速控制系統(tǒng)、預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)等均需要用到自動化持術(shù)。在汽車制動系統(tǒng)中，汽車制動防抱死裝置可縮短剎車距離，并在車輛急速剎車時能夠起到穩(wěn)定車輛的作用，避免車輛失去控制;并且在汽車處于加速階段時利用自動化技術(shù)可以將滑動率控制在安全范圍內(nèi)，避免汽車驅(qū)動輪快速打滑。在車速控制系統(tǒng)中，利用自動化技術(shù)駕駛員無需踩踏加油踏板就可以控制車輛保持穩(wěn)定、核定的速度行駛，適用于在高速公路行駛的狀態(tài)。在預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中，可以應(yīng)用自動化技術(shù)在汽車保險杠部位設(shè)置超聲波傳感器，傳感器在發(fā)現(xiàn)道路上有行人橫穿馬路時會發(fā)出警報，提醒駕駛員小心駕駛;自動化技術(shù)不僅可以監(jiān)測行駛道路的路況，還會對駕駛員、車輛進行監(jiān)測，很多車型都采用了碰撞預(yù)警技術(shù)，其將激光雷達設(shè)置于汽車前保險杠，以監(jiān)測行人、車輛的行駛情況。

汽車自動化安全控制技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以在汽車行駛過程中及時有效地收集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與汽車出廠時的設(shè)計參數(shù)進行比較，從而可以對行駛情況進行持續(xù)監(jiān)控，確保汽車的行駛安全。例如，當新手正在駕駛汽車時，如果此時存在非標準操作或操作錯誤，安全控制系統(tǒng)將發(fā)出警告消息并提示正確操作。自動化控制技術(shù)可以有效地保證汽車行駛的安全性，從而減少交通事故的發(fā)生頻率。

3 ?自動化安全控制技術(shù)在汽車系統(tǒng)中運用

3.1 主動安全技術(shù)

首先主動安全技術(shù)指的是利用自動化方法在汽車行駛中實施安全監(jiān)控，當監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到安全問題時會自動啟動相關(guān)解決措施，確保車內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全。主動安全技術(shù)是多種多樣的，包括制動和預(yù)警等系統(tǒng)。

第二，當遇到路面濕滑的雨雪天氣時，主動安全技術(shù)是確保車輪在急速旋轉(zhuǎn)時滑動率控制在標準區(qū)域內(nèi)，防止由于驅(qū)動輪速度原因?qū)е缕嚦霈F(xiàn)失控問題。

第三，自動化控制技術(shù)能穩(wěn)定行駛速度，確保車速的穩(wěn)定性，降低了行車人多次調(diào)節(jié)車速發(fā)生交通事故的風險。主動安全技術(shù)應(yīng)用于制動技術(shù)衍生出了很多種類的裝置，能夠在急剎車時保持汽車的平衡。預(yù)警系統(tǒng)能夠在行駛過程中對行車人和周圍路況實施數(shù)據(jù)的收集，隨后對收集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，在意外情況發(fā)生前借助預(yù)警裝置對行駛?cè)诉M行提示。

例如，由于行駛?cè)笋{駛疲勞未能及時發(fā)現(xiàn)前方的路障，保險杠傳感器能夠迅速檢測前方的危險，隨后發(fā)出警告提醒。

3.2 發(fā)動機自動控制技術(shù)

發(fā)動機對汽車性能的好壞有著至關(guān)重要的作用，汽車自動化安全控制技術(shù)中利用發(fā)動機自動控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機的自由調(diào)控，從而有效較少能耗，合理避免爆震情況，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目的，同時還可以為行駛者帶來更好的體驗感。

例如，采用智能點火裝置能夠減少能源的消耗，對點火轉(zhuǎn)速和水溫情況進行分析后自動控制點火過程，便能合理有效的較少能源消耗。爆震傳感器的安裝能夠有效防止爆震問題發(fā)生，其工作原理為對發(fā)動機震動頻率實施監(jiān)測，根據(jù)不同條件進行分析，從而對點火實施靈活的調(diào)節(jié)，避免爆震的產(chǎn)生。

3.3 底盤自動控制

汽車底盤的自動控制是汽車自動化安全控制技術(shù)在汽車控制系統(tǒng)重要地位的體現(xiàn)，底盤控制工作原理是對輪胎和路面間相互關(guān)系進行分析，從而提升汽車運行的安全性和體驗感。底盤控制包括汽車縱向動態(tài)和垂直動態(tài)分析。目前我國汽車系統(tǒng)已經(jīng)普及了半主動懸架系統(tǒng)。汽車底盤中自動化控制技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在多個方面，以防抱死裝置（ABS）為例，ABS的作用是確保車輛在緊急制動期間獲得瞬態(tài)控制。

目前，大多數(shù)汽車都配備了ABS系統(tǒng)，可有效降低車輛制動過程中打滑的風險。通常，ABS由輪速傳感器，制動壓力調(diào)節(jié)器和電子控制設(shè)備組成。當車輛制動時，如果某個車輪發(fā)出鎖定信號，則電子控制裝置將接收該信號并判斷該信號，然后向電磁閥發(fā)出命令以減慢制動力的增長，并防止車輪抱死。

3.4 防側(cè)翻技術(shù)

防側(cè)翻技術(shù)對于加強汽車安全具有重要作用，大部分防側(cè)翻技術(shù)采用陀螺儀進行檢測汽車轉(zhuǎn)彎速度，以此判斷汽車發(fā)生側(cè)翻的概率。當系統(tǒng)監(jiān)測到側(cè)翻問題發(fā)生時，會自動利用牽引力保持車身穩(wěn)定，同時切斷油門。在側(cè)翻系統(tǒng)啟動同時，車內(nèi)的安全氣囊也會彈出，較大面積的安全氣囊，能夠充分覆蓋乘車人的頭部，對乘車人和駕駛?cè)诉M行保護。

3.5 信息通訊系統(tǒng)

3.5.1 定位導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航系統(tǒng)的功能包括軌跡計算、地圖匹配和GPS（全球定位系統(tǒng)）接收等。通過在汽車中應(yīng)用定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可以通過軌道軌跡計算汽車的相對位置和方向;它可以與地圖匹配，并且可以根據(jù)汽車行駛的路線定位在地圖上;它還可以使用GPS通過緯度和經(jīng)度確定特定的位置信息。汽車可利用生成的地圖來確定其在地圖上的位置，預(yù)測即將到來的障礙，或者在傳感器檢測到路面信號之前，做好限速準備?？梢哉f，定位導(dǎo)航系統(tǒng)對于保證汽車安全行駛具有重要作用。實際上，這也是汽車向智能化發(fā)展的方向，未來隨著科技的不斷發(fā)展和進步，它還可能成為無人駕駛汽車。對于新一代的自動駕駛汽車來說，定位導(dǎo)航系統(tǒng)及數(shù)字地圖至關(guān)重要。導(dǎo)航系統(tǒng)及地圖繪制不再僅僅是一項便利功能，因為它必須足夠精確，以確保在無人駕駛的情況下能夠安全引導(dǎo)車輛。

3.5.2 語音系統(tǒng)（VS）

該系統(tǒng)包括兩種類型：語音警報和語音控制。語音警報是指汽車處于異常狀態(tài)，例如車門，燃油量，制動系統(tǒng)等異常狀態(tài)時，計算機會根據(jù)邏輯判斷將信息輸出到揚聲器或警報器。語音控制是使用駕駛員的聲音來指揮和控制汽車的某些零件和設(shè)備以執(zhí)行動作。

3.6 行駛安全系統(tǒng)

3.6.1 自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（AFS）

該系統(tǒng)可以根據(jù)前燈照明范圍內(nèi)的車身動態(tài)變化和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的操作特性等綜合因素進行計算和判斷，從而確定汽車的當前行駛狀態(tài)并相應(yīng)地調(diào)整前燈近光。它可以有效減輕駕駛員在夜間在彎路上行駛時的疲勞，使駕駛員能夠在轉(zhuǎn)彎時查看實際道路狀況，并讓駕駛員有足夠的時間進行轉(zhuǎn)向和緊急情況處理，從而提高汽車夜晚彎路上行駛的安全性。

3.6.2 汽車夜視系統(tǒng)（NVS）

該系統(tǒng)使用紅外技術(shù)通過傳感器檢測物體前方的熱量，然后將其集中到可以通過各種紅外波長的檢測器中，并被檢測器的紅外敏感元件吸收，然后將輻射依次轉(zhuǎn)換為電信號和數(shù)字信號，然后通過HUD或車載顯示器向駕駛員顯示圖像。該系統(tǒng)可以很好地擴大駕駛員的視野范圍，使視野范圍達到近光照射距離的3到5倍，可以大大提高駕駛安全性。

4 ?結(jié)語

汽車行業(yè)內(nèi)部競爭愈發(fā)激烈，自動化安全控制技術(shù)已經(jīng)成為企業(yè)競爭的主要區(qū)域，伴隨我國信息技術(shù)、云計算等快速發(fā)展，自動化安全控制技術(shù)也在不斷提升，已有不少汽車企業(yè)在自動化安全控制技術(shù)上取得較高成就，提升本企業(yè)實力同時，推動了市場的發(fā)展。汽車自動化安全控制技術(shù)發(fā)展離不開生產(chǎn)車間自動化安全控制技術(shù)的提升，其技術(shù)主要依靠系統(tǒng)的硬件和軟件技術(shù)，當前廣泛應(yīng)用的集中控制管理方法能夠有效提升安全生產(chǎn)自動化技術(shù)，為實現(xiàn)集成控制目的奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。

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