汽车前碰撞预警系统ISO 15623标准和NHTSA 26555评价规程对比试验

贺锦鹏马芳武刘卫国,3李博,3朱西产

（1.同济大学；2.浙江吉利汽车研究院有限公司；3.浙江省汽车安全技术研究重点实验室）

汽车前碰撞预警系统ISO 15623标准和NHTSA 26555评价规程对比试验

贺锦鹏1,2马芳武2刘卫国2,3李博2,3朱西产1

（1.同济大学；2.浙江吉利汽车研究院有限公司；3.浙江省汽车安全技术研究重点实验室）

为正确理解国际上普遍采用的汽车前碰撞告警系统性能标准和评价规程，以完善我国汽车前碰撞告警系统标准，对比分析了ISO 15623标准和NHTSA 26555评价规程中对前汽车碰撞告警系统自身特性、试验工况、告警距离计算等方面的要求，并对某车型配置前碰撞预警系统的告警距离与两标准要求告警距离进行了对比分析。结果表明，ISO 15623在系统告警、探测区域和试验工况方面要求更完整，NHTSA 26555在试验准备和试验程序方面规定的更具体。建议我国在制定汽车前碰告警系统性能标准和法规时，以ISO 15623为主，适当加入NHTSA 26555的优势部分。

1 前言

随着交通运输业的飞速发展，交通事故已成为我国面临的严重问题[1]。汽车前碰撞告警系统（Forward Collision Warning Systems，FCWS）通过雷达、摄像头等传感器实时获取和处理环境信息，辅助驾驶员识别和判断交通环境中的潜在危险，通过预先发出的相应告警来辅助驾驶员回避交通事故，以提高驾驶舒适性和安全性[2]。目前，国际上制定了前碰撞告警系统的标准和评价规程，其中被广泛使用的是国际标准化组织的ISO 15623[3]和美国高速公路安全管理局新车评价规程的NHTSA 26555[4]。我国也在参照ISO标准来制定前碰撞告警系统的国家标准[5，6]，但研究人员对汽车安全相关的国际标准/评价规程的性能要求对比多集中于乘员安全保护[7，8]和儿童安全保护领域[9]，而对FCWS的相关法规介绍较少，且对于美国新车评价规程的介绍侧重于碰撞试验和翻滚试验[10]，没有对FCWS相关标准的介绍。

为此，从FCWS性能要求、试验工况、环境要求、告警距离计算方式等方面对比分析ISO 15623标准和NHTSA 26555评价规程，并对某车型进行了告警距离分析，分析结果对于正确理解国际前碰撞告警标准/评价规程、完善我国前碰撞告警标准、检验自主品牌车辆制造企业产品性能具有重要意义。

2 ISO 15623 和NHTSA 26555 的对比分析

2.1 FCWS性能要求对比

ISO 15623根据FCWS在不同曲率弯道（弯道半径r）上的工作能力分为FCWS I（r≥500 m）、FCWS II（r≥250 m）和FCWS III（r≥125 m）等3类，同时明确规定了FCWS探测距离、最小检测宽度和检测高度并具有相应的试验程序，而NHTSA26555对此并无明确规定，两者探测区域要求对比见表1。

ISO 15623明确规定了FCWS的应用范围、工作范围和传感器类别，而NHTSA 26555规定的FCWS应用范围属于ISO 15623的一部分，且未规定FCWS的工作范围。同样，ISO 15623规定了FCWS告警级别和告警方式，在早期告警级别要求中规定使用2种级别的告警，后来则将预备碰撞告警由强制改为可选项[3，11]，另外特别要求在碰撞告警中必须应用视觉告警，详细规定了使用制动方式的触觉告警形式（表2），并且ISO 15623对FCWS工作状态指示、FCWS故障指示和FCWS受限提醒提出了要求且推荐了指示方式。而NHTSA 26555仅在FCWS告警级别和告警方式上作了简单规定，且仅对FCWS受限提醒提出了要求。ISO 15623对FCWS自身性质方面的规定比NHTSA 26555更复杂更完整，两者对比见表3。

表1 ISO 15623与NHTSA 26555的FCWS探测区域要求对比

表2 ISO 15623告警方式要求

表3 ISO 15623与NHTSA 26555对FCWS自身特性要求对比

2.2FCWS性能试验工况及要求对比

ISO 15623和NHTSA 26555都规定了FCWS应具有的动态性能，并制定了详细的试验规程和试验工况，见表4。

表4 ISO 15623与NHTSA 26555的FCWS性能试验工况及要求对比

在试验工况方面，ISO 15623规定了6种试验工况，包括与表1对应的2种传感器探测区域和精确度试验、1种纵向目标辨识试验、2种侧向目标辨识试验和1种上方目标辨识试验。ISO 15623在试验工况中更多考虑了滋扰告警/误告警方面的工况，特别是后4种试验工况均包含滋扰告警/误告警的试验项目，以检测FCWS对与自车相距较远前车、非自车行驶轨迹上前车等较小潜在碰撞危险目标物体的辨识能力，而滋扰告警/误告警率同样是告警系统所应重视的性能之一[12]。NHTSA 26555仅规定了3种试验工况，均为直道纵向目标辨识试验，并且未考虑滋扰告警/误告警方面的试验。另外，ISO 15623和NHTSA 26555均未考虑下方目标辨识试验工况和前车cut-in/cut-out试验工况。

在试验程序方面，ISO 15623对于试验车辆的位置、车速、间距等进行了规定，对试验过程的描述未量化，如侧向目标辨识中前车减速的开始时刻、减速度要求等，并且也未规定试验结果的报警时刻，仅给出了推荐的计算方法和计算参数的取值范围。而NHTSA 26555对试验程序进行了详细规定，包括车辆位置及其允许偏差、车速及其允许偏差、试验结束条件、试验有效性条件等，并且规定了试验结果的评价方法。除此之外，NHTSA 26555还对试验仪器的量程、分辨率、精确度、刷新率、安放位置和校准方法，以及试验车辆的准备、试验数据的后处理方法等进行了规定，并新增了滤波器设计方面的规定[4，13]。

2.3 FCWS性能试验环境要求对比

ISO 15623对FCWS性能试验环境的要求比NHTSA 26555的要求简单，其仅对试验道路、试验时间、试验温度和水平能见度作了规定。而NHTSA 26555考虑到试验结果的可靠性，额外对试验场地、试验风速制定了要求，并针对使用摄像头传感器的FCWS规定了在日照角度特别低时的试验布置要求，两者对比结果见表5。

表5 ISO 15623与NHTSA 26555对FCWS性能试验环境要求对比

除此之外，当FCWS系统使用光学雷达和电波雷达传感器时，ISO15623详细规定了试验目标的光学雷达反射系数（Reflection Coefficient of test target，RCTT）要求和雷达散射截面（Radar cross section，RCS）要求，并在附录中说明了该参数的计算方法，但是对于FCWS系统使用摄像头传感器对应的试验目标特性并未明确规定。而NHTSA 26555规定试验目标应使用中等尺寸轿车或相应的车辆模型，并要求配备后方车牌来降低FCWS检测目标车辆的难度，但并未明确规定车辆模型的雷达反射属性要求，两者对比结果见表6。

表6 ISO 15623与NHTSA 26555对FCWS性能试验目标车辆要求对比

2.4 告警距离计算方法对比

ISO 15623使用车辆运动学计算车辆在不同工况下应与目标车辆保持的安全距离，其在计算公式中引入驾驶员反应时间T[14]和车辆制动减速度a[15]用以计算报警时自车与目标车辆间距，并给出了不同车速/相对车速情况下特定T值和a值对应的报警间距变化曲线。而NHTSA 26555仅给出了TTC的计算公式，并未给出计算公式中参数的推荐取值范围，两者对比结果见表7。

表7 ISO 15623与NHTSA 26555的告警距离计算方法对比

2.5 其它方面对比

ISO 15623对FCWS状态迁移、告警抑制/延迟条件以及FCWS作为自适应巡航系统（Adaptive Cruise Control，ACC）或自动紧急制动系统（Automatic Emergency Braking，AEB）的子功能的技术要求都有相应的规定，并特别对传感器的用户安全有所要求[16]。而NHTSA 26555在上述因素方面规定较少，仅规定FCWS可以是ACC的子系统，但在试验中不能使用任何形式的ACC自动控制，另外NHTSA 26555规定不能使用CAN数据判断FCWS是否满足试验工况的告警距离要求。

3 试验验证

以安装有前碰撞告警系统的某车型为试验车型，对该车的FCWS告警距离与ISO 15623和NHTSA 26555推荐/要求告警距离进行对比分析，以验证试验车前碰撞告警系统是否满足ISO 15623和NHTSA 26555要求。ISO 15623使用表4最小告警距离公式进行计算，驾驶员反应时间T和自车制动减速度a取ISO 15623推荐值T=0.8 s和a=6.67 m/s2，并另外取3组数值T1=1.5 s和a1=3.6 m/s2、T2=0.66 s和a2=5.3 m/s2以及T3=0.4 s和a3=7.0 m/s2，以提供更多对比依据。由于NHTSA 26555未规定推荐的告警距离，此处将其试验工况中制定车速下的TTC告警要求假设为适用于所有车速范围，并根据表7中相应公式计算最小告警间距D，为有所区别，将NHTSA 26555规定的指定车速下的告警距离使用“*”进行标记。

图1分别为ISO 15623、NHTSA 26555和试验车在目标车辆静止、减速、慢速和两车同速等工况下的告警距离。由图1可看出，在目标车辆静止工况下，ISO15623和NHTSA 26555要求的告警距离相差较小；考虑到车辆低速情况下发生前方碰撞危险性较小，规定试验车车速＜30km/h时不产生报警，当车速≥30km/h时，试验车产生的告警距离更贴近ISO 15623推荐值T=0.8s和a=6.67m/s2产生的结果；在车速较低情况下，试验车产生的告警距离稍低于NHTSA 26555规定的距离，但在NHTSA 26555指定的试验车速下，试验车产生的告警距离满足要求。在目标车辆减速工况下，为便于对比，图1b使用VSV=72km/h和aTV=-3.0m/s2的计算参数。在相对车速低于62km/h时，NHTSA 26555允许更近的告警距离，特别是NHTSA26555试验工况下的告警距离明显低于ISO 15623；试验车产生的告警距离在较低相对车速时稍低于ISO 15623推荐值，较高车速时位于（T1=1.5s和a1=3.6m/s2）和（T2=0.66s和a2=5.3m/s2）2条曲线之间；在相对车速为70 km/h时，由于目标车速过低，FCWS使用了目标车辆静止工况的子控制策略，获得的告警距离与目标车辆静止工况下相同，表现在图1b中为一个明显的转折。在目标车辆慢速工况下，试验车型对于相对车速较低和相对车速较高情况使用不同的控制策略，因此在相对车速等于20 km/h附近出现明显的转折，但告警距离均满足NHTSA26555要求。对于两车同速工况，考虑到该工况主要发生在高速公路的跟车行驶中，以及前碰撞告警系统作为自适应巡航控制系统子系统的情况，试验车仅在车速≥80 km/h时产生告警，其告警距离位于于ISO 15623推荐值（T=0.8s和a=6.67m/s2）和（T2=0.66s和a2=5.3m/s2）之间。

以上对比结果表明，在目标车辆静止工况下ISO 15623和NHTSA 26555要求的告警距离相差较小；在目标车辆减速工况下，NHTSA 26555在零相对车速工况下的告警距离明显低于ISO 15623的告警距离；试验车产生的告警距离在所有工况中更贴近ISO 15623推荐值T=0.8 s和a=6.67 m/s2的曲线，并且满足NHTSA 26555指定试验车速的试验要求。

4 标准综合分析

在FCWS性能要求方面，ISO 15623的规定相对于NHTSA 26555更完善。ISO 15623要求FCWS的分类和FCWS结构更细致，要求告警条件和告警方式更完整，要求FCWS状态指示更全面，并规定了FCWS探测区域的边界要求和性能试验方法。

在FCWS性能试验工况方面，ISO 15623的试验工况比NHTSA 26555要求的工况更完整，除要求纵向目标辨识之外，还包括侧向目标辨识、上方目标识辨识、滋扰目标辨识和传感器探测区域及精确度的试验，并且有效地将滋扰目标辨识和障碍目标辨识结合在同一工况中进行试验。

在试验准备和试验程序方面，NHTSA 26555对试验设备和试验步骤的要求更具体详细，并考虑了试验环境对不同传感器的影响。ISO 15623对目标车辆的要求更具体。

在告警距离计算方面，ISO 15623规定了最小告警距离计算公式及其参数的推荐取值，而NHTSA26555仅规定了TTC的计算方法和特定工况下的最小告警距离。与ISO 15623相比，NHTSA 26555规定的试验车速下告警距离更近。本文中试验车产生的告警距离更贴近ISO 15623推荐值曲线，并且满足NHTSA 26555规定试验车速的试验要求。

通过对比分析前碰撞告警系统的ISO 15623标准和NHTSA 26555评价规程可知，ISO 15623在FCWS告警要求、FCWS探测区域要求和FCWS性能试验工况方面要优于NHTSA 26555；NHTSA 26555在试验准备和试验程序方面优于ISO 15623；本文中试验车产生的告警距离满足法规要求。

目前，我国前碰撞告警系统的相关国家标准基本采用ISO 15623标准制定[7，8]，建议我国在制定相关标准时，应该以ISO 15623为主，适当加入NHTSA 26555的优势部分，有利于对我国汽车主动安全产品同时满足ISO 15623和NHTSA 26555，提高产品性能。

5 研究方向

5.1 人机交互界面评价方法的研究

人机交互界面（Human Machine Interface，HMI）的设计对FCWS的性能具有重要影响，很大程度上决定了驾驶员对FCWS的接受度[17]。HMI的评价方法、驾驶员在使用HMI时产生的额外负担、驾驶舒适程度、HMI的可用性以及HMI对驾驶员驾驶行为的影响及其表现形式是今后的一个研究方向。

5.2 我国驾驶员驾驶习惯及特性的研究

目前我国仍使用欧美日等国对驾驶员行为习惯的研究成果，特别在主动安全系统的控制逻辑计算中，使用的相关参数均来自于国际上采用的推荐值，如驾驶员制动反应时间[14，18]、制动减速度等，没有形成完整理论体系，所以对于客户群的驾驶习惯及特性的研究也是今后的一个研究方向。

5.3 符合我国驾驶员驾驶习惯的试验工况研究

我国驾驶员的驾驶习惯与欧美等国存在较大差异，国际标准或评价规范中的性能试验方法，特别是试验工况的设计是否满足我国驾驶员对危险的预期感应，是否能准确评测FCWS对我国驾驶员的适应性仍未确定。因此，我国相应主动安全系统的性能试验工况及其评价标准的制定是需要进行探讨和研究的主要问题。

1宋健，王伟伟，李亮，等.汽车安全技术的研究现状和展望.汽车安全与节能学报，2010，1（2）:98～106.

2Gietelink O，Ploeg J，De Schutter B，et al.Development of advanced driver assistance systems with vehicle hardwarein-the-loop simulations.Vehicle System Dynamics.2006， 44（7）:569～590.

3International Organization for Standardization.Intelligent Transport Systems-Forward vehicle collision warning systems-Performance requirements and test procedures. ISO 15623，Switzerland，2012.

4National Highway Traffic Safety Administration（NHTSA）. FORWARD COLLISION WARNING SYSTEM CONFIRMATION TEST.Washington:U.S.Department of Transportation，2013.

5中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会.营运车辆行驶危险预警系统技术要求和试验方法JT/Txxxxx—xxxx（征求意见稿）.北京，2011.

6中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会.《车辆前向碰撞预警系统性能要求和测试规程》GB/Txxxxx—xxxx（工作组讨论稿）.北京，2012.

7朱海涛，李充，张振鼎，等.中美汽车侧面碰撞标准对比分析.交通标准化，2009（4）：21～24.

8徐大伟.世界汽车安全技术法规与标准的研究.武汉:武汉理工大学，2007.

9张金换，李志刚，胡敬文等.汽车儿童安全保护的欧美法规对比及未来研究方向.汽车安全与节能学报，2011，3（2）: 185～191.

10岳国辉，陈现岭，张凯.美国NHTSA 2010年版新车评价规程的实例解析.汽车安全与节能学报，2012，2（3）:129～135.

11International Organization for Standardization.Intelligent Transport Systems-Forward vehicle collision warning systems-Performance requirements and test procedures. ISO 15623，Switzerland，2002.

12Erik H..Nuisance vs False Collision Warnings During Driving.Goteborg，Sweden:ChalmersUniversityof Technology，2009.

13National Highway Traffic Safety Administration（NHTSA）. FORWARD COLLISION WARNING SYSTEM CONFIRMATION TEST.Washington:U.S.Department of Transportation，2006.

14JOHANSSON，G.and RUMAR，K.Driver's Brake Reaction Times.Human Factors，vol.13，No.1，23-27，1971.

15Japan Automobile Manufacturers′Association（English translation of revised version）.Tokyo，Japan..

16International Electrotechnical Commission.Safety of laser products;part 1;equipment classification，requirements and user's guide.IEC 825-1，1993.

17Amditis A，Andreone L，Polychronopoulos A，et al. Design and development of an adaptive integrated drivervehicle interface:overview of the AIDE project.2005.

18刘斌，邱少波，李红建.解放J6商用车前撞告警系统开发.汽车技术，2012（4）:17～19.

（责任编辑文楫）

修改稿收到日期为2013年8月13日。

Comparative Test between ISO 15623 on Forward Vehicle Collision Warning System and NHTSA 26555 Assessment Program

He Jinpeng1，2，Ma Fangwu2，Liu Weiguo2，3，Li Bo2，3，Zhu Xichan1
（1.Tongji University;2.Geely Automobile Research Institute;3.Zhejiang Key Laboratory of Automobile Safety Technology）

To have a correct understanding of forward vehicle collision warning system and assessment program which are widely used in the world，and perfect standard of the warning system in China，the requirement of ISO15620 and NHTSA26555 assessment program are compared and analyzed in term of system characteristic，test conditions and warning distance calculation of the warning system in this paper.Also，the warning distance of a vehicle equipped with such warning system is analyzed and compared with that required by the two standards mentioned above.The results show that ISO 15623 has more complete and detailed requirements in system warning，detection range and test conditions，while NHTSA 26555 has more specific stipulations in respect to test preparation and test procedure.It is suggested in the paper that ISO 15623 should be preferred when developing performance standards and regulations related to forward vehicle collision warning system in China，however，advantages of NHTSA 26555 should also be included where appropriate.

Forward vehicle collision warning system;ISO;NHTSA;Comparative test

汽车前碰撞预警系统ISONHTSA对比试验

U467.1+4

A

1000-3703（2014）07-0028-06