淺議汽車自動緊急制動技術的研究

葉雨 黃忠毅 黃慧凱 吳慶 林少武

浙江毅力汽車空調有限公司 浙江麗水 323700

傳感器技術和電子技術的勃興，在促進有效防止交通事故的發生，降低交通事故的人身傷害方面起到了良好的作用。通過自動制動來避免碰撞或減輕碰撞傷害的汽車自動緊急制動系統已在一些零部件廠商、整車廠商中成功地開發運用[1]。研究表明：90%的事故都是由駕駛員注意力不集中引起的。而且汽車自動緊急制動技術的應用，能避免27%的交通事故發生，并對于有效減少道路交通傷亡數量，減輕道路交通傷害，具有重大意義。

1 汽車自動緊急制動技術的研究歷程

1960 年，以德、日、美為代表的發達國家開始主動避撞系統的研究，直至1980 年，雷達技術、微處理機技術的突破，促進了汽車主動避撞技術有效發展，1999 年，梅賽德斯—奔馳推出Distrnic 主動避撞系統應用于220 型系列S 級轎車，成為當時世界上第一個能夠提供這一技術汽車制造商。1991 年，日本交通部提出計劃，倡導開發智能車和安全駕駛系統，在2000 年獲得了產業化的產品，日本豐田汽車公司自主研發主動預防的安全系統，能夠探測到前方物體與自車之間的相對距離，并在此信息基礎上實施了廠家設定的控制算法，成功出現了自動輔助制動功能。從2009 年開始，至2014 年歐洲幾乎每年都在發布關于汽車安全的法規和緊急制動的技術規程與標準。國內對自動緊急制動的測評方法建立稍遲，2014 年，中國汽車技術研究中心以及同濟大學的劉穎、李霖、江麗君等人開始建立適用于我國交通狀況的緊急制動測試場景，對6 種典型的危險工況類型中駕駛員的制動反應時間進行測量和分析，結果表明：駕駛員制動反應隨危險工況類型不同而不同，在危急路況中駕駛員的制動反應時間更短；當車速上升、危險緊急程度增加時，駕駛員制動反應時間有減小的情形。2017 年4 月中國汽車技術研究中心發布C-NCAP 管理規則，2018 年7 月1 日起開始實施，同時自動緊急制動技術被正式納入新車主動安全評價規程。

2 基于駕駛員感知碰撞風險緊急制動技術研究

2010 年，有人研究緊急制動的制動時間課題，提出一種基于駕駛員感知碰撞風險的減速控制方法，該防撞技術系統具有自動形成減速的優點。2014 年，中國汽車技術研究中心以及同濟大學的劉穎、李霖、江麗君等人開始建立適用于我國交通狀況的緊急制動測試場景，對6 種典型的危險工況類型中駕駛員的制動反應時間進行測量和分析，結果表明：駕駛員制動反應隨危險工況類型不同而不同，在危急路況中駕駛員的制動反應時間更短；當車速上升、危險緊急程度增加時，駕駛員制動反應時間有減小的情形。2015 年，有人通過改變傳感器的視場和減速度大小來探索自動緊急制動技術的激活和目標探測之間的影響。自動剎車輔助技術2013 年，僅裝備0．34%，2015 年達到1．68%。2018 年，長安汽車在傳感方面，將前方車輛縱向距離精度由1 米提高到接近0．1 米；決策控制方面，將響應精度由之前的5% 提高到接近1%，進一步提升了汽車自動緊急制動系統的可靠性。至2020 年新車市場的自動緊急制動技術裝備率將達到40%左右。更可喜的是自動緊急制動技術普及化的號角已經吹響，2020 年8 月29 日，中國汽車技術研究中心有限公司在青島發布了該批6 款車型全部裝備了能夠起到主動預防碰撞的自動緊急制動系統。2020 年有人還提出了實現零事故的安全可靠行駛。

3 自動緊急制動技術的當前應用情形和趨勢

（1）理論上兩車速度差小于每小時50 千米才可避免碰撞，但是即使在自動緊急制動作用范圍內，也不一定可以確保完全避免碰撞。一般而言，當兩車速度差在每小時50 千米以下才會完全避免碰撞。危險等級一般分五級預警，危險程度較低，顯示警示燈預警；危險程度較高二級以警示燈+ 聲音預警；危險程度很高，一級制動，此為部分制動；危險程度極高則按照緊急制動系統安全距離模型實施全自動制動。

（2）自動制動前發出預警，當汽車與危險的對方汽車距離120-60 米之間，安全警示器發出警示信號；當危險的對方汽車距離36-60 米之間，安全警示器發出強烈警報。并在碰撞危險發生前1．2 秒自動制動。自動緊急制動技術在危險發生前會向駕駛員進行預警。其預警形式有聲音、燈光或振動等，預警時間均在碰撞危險發生前2-3 秒之內。出現預警后，駕駛員仍未采取規避危險的行動，則其碰撞危險繼續加劇，自動系統會以最大制動力進行緊急制動來避免危險。其時間一般為碰撞發生前的1-2 秒。

（3）自動緊急制動技術主要使用毫米波雷達或激光雷達、攝像頭傳感器，一般型號為77GHz 毫米波雷達傳感器。因激光雷達具有抗干擾能力強、體積小等優點，部分企業在低速緊急制動技術中也會采用。不同性能的激光雷達探測距離在10-150m 之間。由于雷達不能有效地對行人進行監測，因此，增加100 萬及其以上像素攝像頭成為自動緊急制動技術的必需的功能[2]。

2020 年以來，安全的中央計算將是汽車全自動駕駛的關鍵。其解決方案是融合從多個傳感器收集的車輛數據，可更準確地感知車輛周圍的環境，從而做出更好、更安全的決策。汽車將高度集成的雷達MCU 和收發器技術，滿足USRR、SRR、MRR 和LRR 等當前和未來的雷達應用需求。