主动防撞预警系统概述

李文娜

长春汽车工业高等专科学校 吉林省长春市 130013

1 主动防撞预警系统类型

主动防撞预警系统类型较多，按照控制方向分为：

1.1 纵向制动主动防撞系统

这种形式的主动防撞主要是针对正向碰撞，当前方出现当危险情况，驾驶员未及时采取相应措施，纵向制动防撞系统就会工作，实现汽车制动甚至停车从而有效的避免碰撞的发生或减小碰撞过程中车辆的损坏。

1.2 侧向转向主动防撞系统

通过检测及判断确定前方有危险情况时，侧向转向主动防撞系统能够接管驾驶，是汽车主动转向躲避前方危险车辆，同时要对危险目标的位置进行确认，使自车能够安全的绕过前车。

1.3 复合型智能主动防撞系统

这种主动防撞预警系统所需的算法及操纵机构要复杂很多，出现危险情况时，该系统会先计算需要进行制动还是转向操作，是主动防撞效果达到最优，从而避免碰撞的发生或减轻碰撞损坏程度。

2 主动防撞预警系统的组成

主动防撞预警系统包括车辆行驶信息感知模块、车辆控制分析模块、车辆控制辅助执行模块三部分构成，三者即使独立的又相互联系，各个模块即时通讯并采取相应动作，实现车辆安全驾驶。车辆行驶信息感知模块主要是对车辆前方的行驶状况进行探测，包括：目标速度、目标位置、两车距离等信息。车辆行驶信息感知模块得到的关键信息，通过CAN总线传递到车辆控制分析模块，车辆控制分析模块对数据进行相应的分析，最终得到危险级别等级，将对车辆进行的控制指令传递给车辆控制辅助执行模块。车辆控制辅助执行模块对危险情况做出相应反应，如：声光报警、主动制动、主动转向等。

2.1 车辆行驶信息感知模块

车辆行驶信息感知模块其实是车辆信号采集系统，对自车的行驶状况、探测潜在危险目标的行驶状况及车辆行驶的道路环境等信息进行探测，为主动防撞系统准确的工作打好基础。利用车辆自身搭载的各种传感器对自车的速度、加速度及转向角等信息进行测量。通过雷达或是摄像头等目标探测类传感器对前方车辆的信息进行探测，通过一系类的分析计算，得到自车与目标车辆相对位置、相对速度及相对方位等信息。行车信息感知模块探测到的相应信息，传递给控制预算模块进行相应的分析处理。

车辆行驶信息感知模块最关键的部件便是目标探测传感器，利用目标探测传感器获得前方危险车辆的运行速度、相对位置等信息，并将得到的信息传递给数据处理系统进行相应的分析处理，最终得到准确的目标车辆信息。

目前市场上存在的目标探测传感器主要包括：毫米波雷达传感器、视觉传感器、超声波传感器、激光雷达传感器等：

2.1.1 毫米波雷达

通过测定和分析反射与发射的无线波之间的关系得到目标车辆的速度、方向和位置等信息。目前，应用在车上的毫米波雷达频率一般为为24GH和77GHz，实际的测距范围在100-200m左右。毫米波雷达工作比较可靠，但是无法确定前方障碍物是什么，需要与其他的探测传感器一起使用，达到较好的探测效果。

2.1.2 激光雷达传感器

发射激光束探测物体的方位、速度信息。具有极高的距离分辨率、角分辨率、速度分辨率，在较好的天气情况下，可以满足使用需求。在恶劣天气时会受天气影响较大，不能很好的进行测量，使其应用受到一定的限制。

2.1.3 视觉传感器

目前市面上主要有单眼摄像头和立体摄像头两种，与其他传感器相比视觉传感器可以对物体的形状进行识别，更容易分辨被探测物体的类别，而且其视角大、角度分辨率高，符合主动防撞的需求。单眼摄像头结构简单，一般体型小、成本也较低，可以追加附加设备。立体摄像结构较为复杂，有两个摄像头，使用时需要对两个摄像头进行矫正，其得到的数据较大，处理起来比较复杂，应用场合比较狭窄。视觉传感器受视野范围的影响，无法对较远距离的物体进行识别。

2.1.4 超声波传感器

是一种振荡频率高于声波的机械波，成本较低，防水、防尘、少量的泥沙遮挡仍可工作。但是其探测距离较短，响应时间较长，分辨率低，很难进行前向的探测，一般用在倒车雷达。

2.2 车辆控制分析模块

经过车辆行驶信息感知模块得到自身车辆的行状态、前方目标车辆的行车信息及两者之间的相对信息，车辆行驶信息感知模块将采集的数据传送给车辆控制分析模块。控制预测模块已经预先加入安全建立模型和危险报警控制策略，当汽车行驶信息模块信息传送过来数据，车辆控制分析模块便可分析出当前车辆所处的环境，进而判别该车辆行驶环境是否处于危险的情况，将不同级别的危险情况信息和相应的执行数据传送到车辆控制辅助执行模块。

2.3 车辆控制辅助执行模块

由于驾驶员的驾驶习惯、驾驶技术、精神状态都不一样，可能会因为自己的一时疏忽而酿成悲剧，为避免因为驾驶员误操作引起的危险情况，需要借助车辆辅助执行机构来避免危险发生，通常辅助驾驶机构主要有光电提示装置、辅助制动装置、语音提示装置、油门控制机构等。当系统检测到危险情况时，通过光电提示装置及语音提示装置进行显示报警及声音报警提示，光电提示装置主要进行图像显示、危险级别显示，语音模块进行语音提示。

通过辅助装置可以使驾驶员更好的掌握驾驶环境，避免危险交通事故的发生。驾驶员在极端危险情况下，没有制动或转向动作、甚至采取错误操作，该系统会主动的接管车辆，通过车辆辅助执行模块，自主进行减速、制动等操作。当探测到碰撞不能避免时，车辆执行辅助机构将进行主动制动，使汽车减速，与此同时勒紧安全带，尽量减少碰撞损失。

3 主动防撞预警系统工作过程

根据上述三个模块工作原理，我们得到主动防撞预警系统工作流程如下：

3.1 采集自身车辆和前方目标车辆信息

利用车载传感器得到自身车辆行驶状态数据，利用车辆装载的探测传感器，得到自车与目标车辆的相对速度、相对位置、相对方位等数据。

3.2 分析数据得到直接危险目标

车辆行驶环境较为复杂，很多场景并不是危险情况，应通过数据分析排除掉这些干扰信号，例如超车、回车、转弯等情况，这些都不是危险情况，但在探测时会被雷达探测到，此时需要对数据进行分析，辨别出是否为危险目标。

3.3 通过分析探测数据得到危险等级

前车会不同的运动状态，根据这些情况，制定相应安全车距模型，将自车与目标车辆实际距离与安全车距模型作比较，最终分析是否为安全距离。

3.4 报警提示与辅助执行

当车辆处于危险情况时，需要及时的通过声光报警提醒驾驶员，如果情况非常危急，系统将通过辅助执行机构控制油门及制动，最终实现汽车安全驾驶。

4 主动防撞预警系统目标要求

主动防撞预警系统主要的目的是为了辅助驾驶员进行车辆的安全驾驶，在必要的时候采取动作。当驾驶员没有采取措施时，该系统接管驾驶实现车辆的安全驾驶。该系统主要功用是辅助驾驶，并不能取代驾驶员实现主动驾驶，在系统工作期间若驾驶员采取正确措施，系统将不进行主动操纵，只进行目标探测和声光提示，设有系统开关，驾驶员可以根据自己的需求进行选择是否使用该系统。

装有主动防撞预警系统的车辆必须实现以下功能：

（1）当危险目标出现时，能过准确预测；

（2）可得到自车信息、危险目标信息及两者之间的相对位置、相对速度等信息；

（3）对本车的运动轨迹有一定预估能力；

（4）准确探测目标车辆的运动速度；

（5）当实际情况符合安全策略模型时，要进行相应的提醒。

有很多情况汽车是处于安全状态，主动防撞预警系统不需要报警：

（1）危险目标车速大于自车车速；

（2）驾驶员采取主动制动；

（3）分析得到车辆在相邻车道；

（4）驾驶员进行换道或是高频率的动态操作。

5 结语

主动防撞预警系统是现在车辆上较常见的智能辅助系统，可以帮助驾驶员更好的驾驶，是驾驶员关注点之一。该系统需要准确的判断自车的行驶信息、目标车辆信息及两者的相对位置、相对速度等信息，拥有合适的安全距离模型和合理的安全控制策略，才能实现车辆安全行驶。每一个过程都需要进行更加深入的探索，该技术正在不断的完善过程中，相信通过不断的研发及探索，可以达到更加理想的主动防撞预警效果。