浅议汽车自动紧急制动技术的研究

叶雨 黄忠毅 黄慧凯 吴庆 林少武

浙江毅力汽车空调有限公司 浙江丽水 323700

传感器技术和电子技术的勃兴，在促进有效防止交通事故的发生，降低交通事故的人身伤害方面起到了良好的作用。通过自动制动来避免碰撞或减轻碰撞伤害的汽车自动紧急制动系统已在一些零部件厂商、整车厂商中成功地开发运用[1]。研究表明：90%的事故都是由驾驶员注意力不集中引起的。而且汽车自动紧急制动技术的应用，能避免27%的交通事故发生，并对于有效减少道路交通伤亡数量，减轻道路交通伤害，具有重大意义。

1 汽车自动紧急制动技术的研究历程

1960 年，以德、日、美为代表的发达国家开始主动避撞系统的研究，直至1980 年，雷达技术、微处理机技术的突破，促进了汽车主动避撞技术有效发展，1999 年，梅赛德斯—奔驰推出Distrnic 主动避撞系统应用于220 型系列S 级轿车，成为当时世界上第一个能够提供这一技术汽车制造商。1991 年，日本交通部提出计划，倡导开发智能车和安全驾驶系统，在2000 年获得了产业化的产品，日本丰田汽车公司自主研发主动预防的安全系统，能够探测到前方物体与自车之间的相对距离，并在此信息基础上实施了厂家设定的控制算法，成功出现了自动辅助制动功能。从2009 年开始，至2014 年欧洲几乎每年都在发布关于汽车安全的法规和紧急制动的技术规程与标准。国内对自动紧急制动的测评方法建立稍迟，2014 年，中国汽车技术研究中心以及同济大学的刘颖、李霖、江丽君等人开始建立适用于我国交通状况的紧急制动测试场景，对6 种典型的危险工况类型中驾驶员的制动反应时间进行测量和分析，结果表明：驾驶员制动反应随危险工况类型不同而不同，在危急路况中驾驶员的制动反应时间更短；当车速上升、危险紧急程度增加时，驾驶员制动反应时间有减小的情形。2017 年4 月中国汽车技术研究中心发布C-NCAP 管理规则，2018 年7 月1 日起开始实施，同时自动紧急制动技术被正式纳入新车主动安全评价规程。

2 基于驾驶员感知碰撞风险紧急制动技术研究

2010 年，有人研究紧急制动的制动时间课题，提出一种基于驾驶员感知碰撞风险的减速控制方法，该防撞技术系统具有自动形成减速的优点。2014 年，中国汽车技术研究中心以及同济大学的刘颖、李霖、江丽君等人开始建立适用于我国交通状况的紧急制动测试场景，对6 种典型的危险工况类型中驾驶员的制动反应时间进行测量和分析，结果表明：驾驶员制动反应随危险工况类型不同而不同，在危急路况中驾驶员的制动反应时间更短；当车速上升、危险紧急程度增加时，驾驶员制动反应时间有减小的情形。2015 年，有人通过改变传感器的视场和减速度大小来探索自动紧急制动技术的激活和目标探测之间的影响。自动刹车辅助技术2013 年，仅装备0．34%，2015 年达到1．68%。2018 年，长安汽车在传感方面，将前方车辆纵向距离精度由1 米提高到接近0．1 米；决策控制方面，将响应精度由之前的5% 提高到接近1%，进一步提升了汽车自动紧急制动系统的可靠性。至2020 年新车市场的自动紧急制动技术装备率将达到40%左右。更可喜的是自动紧急制动技术普及化的号角已经吹响，2020 年8 月29 日，中国汽车技术研究中心有限公司在青岛发布了该批6 款车型全部装备了能够起到主动预防碰撞的自动紧急制动系统。2020 年有人还提出了实现零事故的安全可靠行驶。

3 自动紧急制动技术的当前应用情形和趋势

（1）理论上两车速度差小于每小时50 千米才可避免碰撞，但是即使在自动紧急制动作用范围内，也不一定可以确保完全避免碰撞。一般而言，当两车速度差在每小时50 千米以下才会完全避免碰撞。危险等级一般分五级预警，危险程度较低，显示警示灯预警；危险程度较高二级以警示灯+ 声音预警；危险程度很高，一级制动，此为部分制动；危险程度极高则按照紧急制动系统安全距离模型实施全自动制动。

（2）自动制动前发出预警，当汽车与危险的对方汽车距离120-60 米之间，安全警示器发出警示信号；当危险的对方汽车距离36-60 米之间，安全警示器发出强烈警报。并在碰撞危险发生前1．2 秒自动制动。自动紧急制动技术在危险发生前会向驾驶员进行预警。其预警形式有声音、灯光或振动等，预警时间均在碰撞危险发生前2-3 秒之内。出现预警后，驾驶员仍未采取规避危险的行动，则其碰撞危险继续加剧，自动系统会以最大制动力进行紧急制动来避免危险。其时间一般为碰撞发生前的1-2 秒。

（3）自动紧急制动技术主要使用毫米波雷达或激光雷达、摄像头传感器，一般型号为77GHz 毫米波雷达传感器。因激光雷达具有抗干扰能力强、体积小等优点，部分企业在低速紧急制动技术中也会采用。不同性能的激光雷达探测距离在10-150m 之间。由于雷达不能有效地对行人进行监测，因此，增加100 万及其以上像素摄像头成为自动紧急制动技术的必需的功能[2]。

2020 年以来，安全的中央计算将是汽车全自动驾驶的关键。其解决方案是融合从多个传感器收集的车辆数据，可更准确地感知车辆周围的环境，从而做出更好、更安全的决策。汽车将高度集成的雷达MCU 和收发器技术，满足USRR、SRR、MRR 和LRR 等当前和未来的雷达应用需求。