汽车安全驾驶辅助系统的研究综述

薛玉斌，王 祥，石 晶

(1.锦州立德减振器有限公司，辽宁 锦州 121007；2.辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001)

汽车安全驾驶辅助系统的研究综述

薛玉斌1，王 祥2，石 晶2

(1.锦州立德减振器有限公司，辽宁 锦州 121007；2.辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001)

汽车安全驾驶辅助系统市场产品种类繁多，可简略分为车辆状态监测系统、驾驶员状态监测系统、视野改善系统、倒车/泊车辅助系统、避险辅助系统、导航辅助系统六个模块。综述了各模块系统的研究现状、存在问题以及研究进展，展望了汽车安全驾驶辅助系统的发展趋势。

安全驾驶辅助系统；传感器；产品；安全技术

1 引 言

随着汽车的普及率的提高，其带给人们便利的同时交通伤亡事故也日益增多。很多人已经将汽车安全提到首位，使得汽车安全技术的开发与使用成了产品竞争的焦点。尤其是基于人—车—路系统的汽车安全驾驶辅助系统更是得到了汽车业界广泛关注。本文对目前市场拥有的汽车安全辅助驾驶系统产品进行了分类，并综述了各模块系统的研究现状、存在问题，并对汽车安全驾驶辅助系统的发展趋势作出总结。

2 汽车安全驾驶辅助系统研究现状及进展

2.1 汽车安全驾驶辅助系统定义与分类

汽车安全驾驶辅助系统是基于车辆上的各类传感器，将车内外的环境数据信号转换成电信号，经过计算机技术、数字信号技术等处理，让驾驶者在最短的时间察觉可能发生的危险，且在一定状况下能对车辆实施控制。如图1所示。

图1 安全驾驶辅助系统组织架构

汽车安全驾驶辅助系统产品种类多样，总体来说可以分成以下6模块，如表1所示。

2.2 各模块系统研究现状及进展

2.2.1 车辆状态监测系统`

车辆状态监测系统是是基于车内的传感器，实时监测和检测车辆的运行状况和异常状况的驾驶辅助系统。车载电脑以汽车电子故障诊断技术为核心，依据原车电子控制单元(ECU)所提供的数据，在使用汽车时，为汽车提供实时发动机电子元件故障诊断、读取和清除故障码、燃油油耗实时监测统计和安全故障报警等主要功能，同时结合GPS路径导航、TPMS胎压监测和DSA雷达预警等驾驶辅助系统为一体的新型汽车电子产品。

表1 汽车安全驾驶辅助系统的分类

从国际各大汽车厂家的设计来看，车载电脑未来也能像ESP一样成为汽车的标准配置。近几年，随着3G、4G移动网络技术、汽车电子和工业制造水平的高速发展，车载电脑技术更加趋于实用安全，同时在我国也将会得到更加广泛的应用。

2.2.2 驾驶员监测系统

(1)驾驶疲劳监测系统

驾驶疲劳监测系统是基于对驾驶员的身体状况的一种监测。此系统主要作用于驾驶员在长时间驾驶过程中，出现因驾驶疲劳造成注意力不集中，车辆偏离路线时能及时作出警示。如博世LDW车道偏离警告系统和LKS车道保持系统，当汽车偏离了所在车道，LDW会输出警告信号，同时LKS系统帮助车辆回到正确的车道上来。各大汽车公司纷纷开展本领域的研发,已经有实用化产品。但该系统受外在环境影响严重，除了要求道路标识线清晰之外，遇到下雪、大雾等恶劣天气，道路就很难被识别。

(2)驾驶行为监测系统

驾驶行为是影响汽车安全驾驶的主要因素，不仅可以反映驾驶操作的合理性，而且一定程度上体现了驾驶员的精神状态。奔驰最新安全科技的注意力辅助系统能够监测70多个关于驾驶员的相关参数，通过这些参数分析驾驶员的驾驶行为。当传感器监测到驾驶员行为不当时，辅助系统会做出警示或必要时自动控制汽车。驾驶行为监测系统的研究大都还停留在尝试性阶段,除了需要解决技术上的问题,还需要解决驾驶员认可问题, 比如驾驶员很少会选用禁酒闭锁系统。

2.2.3 汽车视野改善系统

(1)夜视辅助系统

夜视辅助系统主要是利用红外成像技术和热成像技术，帮助驾驶员在黑夜里驾驶看清路面或障碍物。夜视辅助系统价格昂贵，只能配备于高端车型。如何降低生产成本，提高夜视效率未来研究方向的重点。如激光技术和微光技术的是未来夜视系统的发展方向之一，国外一些机构对仿生夜视技术的研究是夜视技术的又一新趋势。

(2)盲点监测系统

盲点监测系统是车辆在超车、变道、大雾、雨天等易发生危险的行驶工况下，计算机控制安装在车辆周围的防撞、红外、盲点探测等雷达传感器，以声、光的形式向驾驶员提供周围行驶环境，必要时能够自动控制汽车，防止危险发生。不同车企对该系统的称谓不同，主要有盲点监测、盲点信息系统以及360度全景系统，如图2。

图2 360度全景系统

2.2.4 汽车泊车、倒车系统

新手和女性驾驶员在泊车或倒车过程中较易发生危险，因此泊车和倒车安全辅助是一个很重要的方面，泊车辅助系统是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由传感器、控制器和显示器等部分组成。该系统利用车辆四周的雷达探头和摄像头，测出周围物体之间的距离和角度，并显示在车内显示器上，控制器自动根据车速调整方向盘完成泊车或倒车，如图3。

图3 自动泊车系统

目前市场上大部分是半自动辅助泊车系统，在使用时需要驾驶员的参与。如大众途观需要驾驶员手动调整方向盘才能完成泊车。随着全自动驾驶技术的发展，全自动泊车技术会逐渐走向市场，很多公司已经进入测试阶段。例如沃尔沃最新的自动泊车技术，驾驶员在指定的区域下车后，使用他们的智能手机来控制车辆完成泊车。

2.2.5 汽车避险辅助系统

汽车在行驶过程中，保持前后车在安全车距范围内，以及对行人、障碍物的监测等都是汽车避险辅助系统的主要功能。该系统主要由传感器、数字信号处理器以及执行模块三大部分组成。置于车头前方的传感器探测前方车速、车距以及行人等路况信息，系统的控制逻辑则根据传感器收集的信息，当发现前车减速或有干扰本车正常行驶的新目标时，电控单元将发送执行信号至发动机、制动系统以及报警器等做出相关动作。如果发现前方没有车辆或障碍物消失，则恢复设定驾驶状态。如自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control)，是将汽车自动巡航控制系统 CCS(Cruise Control System)和车辆前向撞击报警系统FCWS有机地结合起来,既有自动巡航功能,又有防止前向撞击功能。图4是ACC获取前车信息。

图4 ACC获取前车信息

汽车避险辅助技术已发展多年并已有较多成熟度产品，但是这些产品大都基于视觉技术，而影响视觉技术可靠性是外在环境的变化，这也是基于视觉系统开发的一个难题。研究适应环境(天气、关照等)的各种变化是汽车避险辅助系统的重要课题。

2.2.6 汽车导航系统

GPS应用系统按功能分为跟踪系统和导航系统。前者是用于车辆的防盗，后者用于车辆的寻常导航。汽车导航系统的代表产品是车载GPS导航仪，该系统通过地图显示和语音功能帮助驾驶员完成目的地和行程路线的定位。导航技术不仅是一种行车辅助设备，而且能够促进智能交通技术、自动化驾驶技术的发展。近期，我国自行研制的北斗卫星导航系统的成功应用，是继美全球定位系统(GPS)、俄GLONASS和欧盟“伽利略”后第四个成熟的卫星导航系统。而如何将北斗卫星导航系统与汽车能更好的结合起来是我国各大汽车商重点研究点。

3 发展趋势

(1)无线网络和移动联网技术的发展是智能交通的重要基础。智能交通技术是改善交通拥堵、提高行车安全的有效手段。如何提高车间通信、车路通信和人车信息共享是未来汽车安全技术重要研究课题。

(2)谷歌眼镜、苹果carplay、Siri语音控制程序和HUD技术等引领了人机交互技术的发展，如何提高更加安全简便、人性化的用户界面技术是安全辅助系统的重要研究方向。

(3)传感器技术是汽车安全技术发展重要组成部分。单一传感器本身的缺陷和功能的单一性不能满足辅助系统的稳定性和环境适应能力的要求。多传感器融合阵列或新的传感器融合方法是改善传感器技术重要研究方向。

(4)基于单一安全辅助系统并不能解决所有安全问题，未来的辅助系统应是多系统、多模块的融合。根据用户不同以及用户需求，可以融合各模块辅助系统于更具人性化的智能行车电脑。安全驾驶辅助系统发展目标是更加集成化、智能化、系统化、全员化。

4 结 论

汽车的诞生给人类的生活带来了极大的便利，但伴随着它引起的生命安全问题让人们的视线聚焦到汽车安全问题。从最初开始的安全气囊到ABS、ESP技术，再到今天的先进汽车安全驾驶辅助系统(ADAS)技术，还要未来要实现的自动(无人)驾驶技术，这些都是在预示着汽车安全技术必将是未来汽车工业发展的一个重要方向。

汽车安全驾驶辅助驾驶系统作为无人驾驶时代的过渡阶段，通过提前预防策略大大降低了交通安全事故，也有效的提高了驾驶员和道路行人的安全。 虽然很多汽车安全驾驶辅助系统已经走向市场，但汽车安全驾驶是人、车、路相藕合的复杂过程,大多数辅助系统有待于深入研究。无线网络、移动互联的发展会促进了信息的共享，Carplay会带来更具人性化的用户体验，多传感器、多系统的融合会使辅助系统更加精确、安全、简便。因此，研究汽车安全驾驶辅助系统具有重要的理论和应用价值。

[1] 孙龙林. 先进驾驶辅助系统的发展现状和趋势[J].综述,2009-3,10(7):4-7.

[2] 朱俊. 聚焦车载电脑市场的发展和未来[J].行业研究,2010,(1):24-29.

[3] 魏秋兰,刘玉清.自适应巡航系统在汽车中的应用[J].农业装备与车辆工程,2009- 3,30(6):57-61.

Review on the research of the vehicle driving safety assistant system

XUE Yu-bing1,WANG Xiang2,SHI Jing2

(1.Jinzhou Leader Shock Absorber Co.,Ltd，Jinzhou,Liaoning 121007,China; 2.Auto & Transportation Engineering College, Liaoning University of Technology,Jinzhou 121001,China)

Vehicle safety driving auxiliary system is a wide range of market products, and can be roughly divided into six modules of the vehicle condition monitoring system, the driver state monitoring system, vision improvement system, improve the reversing & parking auxiliary system, safety auxiliary system, and assisted navigation system. The progress of research status, existing problems and research of development are summarized. Finally, the trend of safety assistant system is provided.

safe driving assistant system; sensor;production;security technology

2015-10-16

薛玉斌(1968-)，男，辽宁锦州人，高级工程师，研究方向：汽车悬架技术。

辽宁省科技厅项目：基于感性工学的多功能汽车儿童安全座椅，

2014004029。

U463.3 文献标识码：C 文章编号：1008-3383(2016)02-0124-03