汽车主动安全技术的背景、现状与发展趋势

汽车主动安全技术的背景、现状与发展趋势

背景

20世纪后半叶以来，浓缩了人类文明的汽车工业得到了迅速发展，21世纪更将是一个“车轮上”的社会。

作为现代主要交通工具，汽车给人们工作和生活带来了方便。一方面表现在产量不断增加，汽车制造业已成为全球一个重要的产业；另一方面还表现在汽车设计和制造技术不断提高，成为一个技术水平越来越高的技术密集型和资金密集型相结合的产业。

然而，随着城市化的进展和车辆的普及，交通运输问题日益严重。道路拥挤，交通事故频繁发生，交通环境日益恶化。专家对汽车交通事故的分析结果表明：在所发生的交通事故中，有80%是由于驾驶员反应不及时，处置不当造成。其中有65%的事故属汽车追尾碰撞造成，其余则属于侧面碰撞、擦挂所致。因此，德国奔驰公司的专家们在对各类交通事故进行系统研究分析后得出结论：若驾驶员能在事故发生前提早1秒钟意识到会有交通事故发生，并采取了相应的措施，则绝大多数事故都可能避免。

因此，大力研究开发如汽车防撞等主动式汽车安全技术，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要作用。由于驾驶过程是一个高度智能化的过程，尽管学术界对汽车自动驾驶的研究投入了大量的精力，也取得了一定成果。但就目前计算机技术和人工智能的研究成果而言，尚不能建立一个确切的模型，以全面真实地反映驾驶过程。因而，目前还不能依赖现有自动驾驶技术的某些功能，如自动转向、自动刹车等来避免交通事故。安全预警是目前最为行之有效的技术手段。

交通安全问题已成为世界性的大问题。据报载，全世界每年因交通事故死亡的人数约50万，因此汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度也相应加快，加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙，汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，汽车的行车安全更显得非常重要。而传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生，因此主动安全的概念慢慢地形成并不断地完善。主动安全技术将成未来汽车的研发重点。

现状

自20世纪80年代以来，各种主动安全装置也相继问世。先后出现了汽车制动防抱死系统ABS以及在此基础之上发展起来的制动辅助系统BAS、电子驱动系统EBS和驱动调节系统ASR、车载雷达与超声波防撞装置等。这些装置充分发挥制动效能，增加了汽车可控性和加速过程中的稳定性，同时为实现汽车电子化、系统化提供了良好条件。

主动安全将保护提前到事故发生之前，在保护的基础上更注重预防。而人工智能的研究成果，使得让车具有某种人的“智能”，能感知外界，能够自己“思考”主动采取措施。避免事故的发生成为可能。这就构成了我们通常所说的“智能车辆”。智能车辆的发展是随着智能交通系统ITS、计算机科学技术，人工智能技术等的发展而发展起来的。

智能车辆的研究分为三个发展阶段

第一阶段

在20世纪50年代，俄亥俄州立大学就已经开始进行汽车自动控制技术的系统研究。从20世纪50年代末到60年代，在美国的俄亥俄州立大学，以及英国的道路交通研究所及德国的西门子等机构都对智能车辆进行了研究。

第二阶段

进入20世纪70年代，在智能车辆的研究过程中，许多国家都进入了智能车辆的研究领域，并且许多机构已经进入了先进的行列，其中典型的有美国的NIST、CMU、德国的国防军大学以及日本的TSUGAWA等。

20世纪80年代初期，美国的DARPA计划中就包括了智能车辆计划CMU的NAVLAB就是计划的产物，它配备了包括激光、雷达、视觉在内的多种传感器。但由于对环境的复杂性和传感器的信息处理水平估计不足，使得整车的行使速度很慢，达不到预期的目的。德国国防军大学依靠视觉导航的高速智能车VAMORS其行使速度已经高达160公里/小时。

第三阶段

20世纪90年代以来，技术发展突飞猛进。以意大利帕尔玛特·布洛基为代表的ARGO工作组在智能车领域中进行了卓有成效的令人振奋的工作，利用机器视觉、多传感器融合技术，使得智能车辆应用技术取得了突破性的进展并在1998年6月1日到6日进行了一次2000多公里的旅行测试。穿越了平原、山地、高架桥和隧道等，取得了显著成效。

我国在智能车辆技术的研究方面起步较晚，目前主要有重庆大学、清华大学、浙江大学、国防科技大学、南京理工大学和吉林大学等在进行智能车辆和相关技术研究工作。南京理工等5所院校联合研制了军用智能车7B.8系统。系统安装有二维彩色等传感器。两台PC486完成路边抽取识别和激光信息处理8096单片机完成车辆的定位计算和自动驾驶，采用传统的“感知 建模 规划 执行”算法，系统直线跟踪速度为20km/h。清华研制的THMR-III智能车辆系统集成了二维彩色摄像机、磁罗盘光码定位、GPS、超声等传感器。用一台SUN SPARK 10根据地图数据完成局部行为规划两台PC486完成视觉信息车辆和超声波测量、位置测量、车辆方向速度控制。系统可完成白线跟踪、路标识别、道路识别等任务。

趋势

在汽车100多年的发展史中，有关汽车安全性能的研究和新技术的应用也发生了翻天覆地的变化。

从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统（ABS）和驱动防滑系统（ASR），到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究，汽车的安全性能也在日趋完善。特别是近几年，随着科学技术的迅速发展，越来越多的先进技术被应用到汽车上。目前，世界各国都在运用现代高新科技，加紧研制汽车安全技术，一批批有关汽车安全的前沿技术和新产品陆续装车使用，使未来的汽车更加安全。

未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；安全气囊和ABS/ ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术及第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。