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汽车安全保护技术 从被动型向主动模式转变 |
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| http://cn.newmaker.com
12/6/2007 8:40:00 PM
佳工机电网
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 在最近10年间，美国交通事故的致死人数维持在高位，该事态促使业界对汽车安全保护的研发重点发生了转移。而主动安全性渐成目前的主题词，它意味着：重在事前预防事故，而不仅仅是事后减轻伤害。
美国公路交通安全管理局(NHTSA)最近出台的有关电子稳定控制(ESC)法规就是把攻关焦点引导到主动安全性上的先兆信号。ESC的确是一个极佳的起始点，因为它在装备被动式安全系统的基础上，又增添了优化控制制动的主动式措施——当驾驶员失控无措时，ESC能在没有驾驶员意图输入的条件下自行主动调控车辆并确保乘员安全，故它已超越了仅仅提醒驾驶员的从属援驾范畴。
尽管主动安全技术本身最终有能力从驾驶员手中接管对车辆的某些操控，但是业界开发者和法规管制者均对此持谨慎态度，他们一再强调：此类系统的设计意在帮助驾车者及时识别潜在的危险，以便提前采取对策来避免碰撞。
巧搭积木是主动安全体系的集成策略
车载ESP、自适应巡航控制(ACC)、车道偏离警示、及驾驶盲区的探测系统等均属正在进入量产车型并而开始在公路上产生救死扶伤实效的众多高新安全技术。当危险逼近时，它们会提醒驾车者注意，从而避免发生碰撞类的交通事故。
上述此类系统之绝大多数在开始装车使用时，都将各自独立地起作用，车载诸子系统间的数据共享程度就将达到比迄今状况要高得多的水平。主动和被动安全系统也将协同工作，它们还将从其它相关(非安全系)子系统处获取有用的信息，利用软件对来自不同种类传感器之信息加以集成和整合，为驾车者提供有关车辆周边实时状况的完整场景。因而绝大多数公司都指定专门的团队来从事此类软件的开发，以便于不同传感技术及其数据之间的融合。单项专业技术充其量只不过是积木块。今后的创新将是诸多积木块的有效集成，例如：ABS制动系就是构成ESC体系的一块现成积木。可以设想诸多系统共享信息/协同对策之一例：如果把温度数据和下雨传感信号结合在一起，算法软件就可判定下雪导致路面结冰而变得湿滑，CPU就会指令ABS或ESC系统切换到相应的防滑运作模式。当今，整车OEMs正着手通过车载网络把目前可以获得的众多传感器数据统统汇集起来以便充分地共享利用，以求得全车总体性能之优化。宝马公司把制动系与刮水系及车速信号结合起来联动，因为干燥的制动器能使制动距离变短，该联动系统能在刮水器进入工作状态且车速足够快时，指令ABS进行周期性的自行点制动以利于甩干车轮制动摩擦片。
相关的IT供应厂商也指出，电控单元(ECU)目前所拥有的能力足以应付因共享而增添的输入信号，此外，大多数乘用车现拥有的车载网络也已能确保关键信息的及时提供。因而，一旦整车厂商着手集成各独立的子系统，在汇总出现的新层次上将不会面临什么技术难题。
按宝马公司分类，就广义而言，一切让驾车者感受舒适而减轻驾车的心理/生理疲劳之功能(如自动变速器、空调、音响等)都具有主动安全效能。以此为基础再上一个层次是具有探测感知能力的驾车者援驾系统，最高层次则是有紧急干预的智能自行避撞体系(下述模块的排序：从援驾型至干预型)。宝马公司研发中的主动安全系统由下列众多功能模块构成：导航、夜视、全方位视觉、驻车测距、限速援驾、自适应巡航控制、前照灯自适应控制、车道偏离警示、弯道车速控制、变道援驾、操稳性控制、车道干涉援驾、预防驾驶员打瞌睡、紧急制动，以及自行避撞等。
CMOS成像的车用前景
虽然雷达、ESC、ABS、……等诸多系统已先后进入装车使用，但人们仍在努力探寻某些车用新技术来催生主动式安全保护体系新阶段的起步飞跃。就主动式安全保护功能的实现而言，最关键的技术之一将是实现成像过程的视觉系统：对图景的探测、处理和识别。在今后的10~20年期间，肯定会有若干车型率先采用CMOS(互补式金属氧化物半导体)摄像技术作为汽车的视觉器官。CMOS摄像技术将为汽车工程开辟出一片应用新天地，有望作为多功能装置服务于车载的诸多系统，并从概念阶段迅速走向量产车型。
摄像技术之重要作用在于它一旦进入车用就可发挥主动式安保的多种功能，比如:用来控制前照灯的光束射向，感知下雨，识别道路的交通标志/信号，预知车道偏离……。至今还没有哪一个单项技术能像CMOS摄像装置那样发挥出如此“一技多能”的效用，它将有可能成为横跨主/被动安全两大领域的新星。例如，它既能应用于主动式的盲区探测系统，也能(同时)向防侧撞安全气囊等被动安全系统提供传感信号。为盲区探测系统安装的摄像头同时也能为防侧撞安全气囊提供有用的信号。以往人们对防侧撞成效的困惑在于：在乘员与从侧面逼近的邻车之间只有区区150mm的间距，在如此狭窄的缓冲带中，侧面安全气囊根本来不及作出响应；但若装备了CMOS侧视摄像头，则它的高速处置能力可为系统CPU赢得时间来引爆安全气囊。然而，仅仅靠视觉信号还不够，防侧撞系统的CPU还要同时从车速表处获取信息(作为协同判据之一)。例如：在车速仅为16km/h以下的低速碰撞时，不引爆安全气囊也许会更安全。大陆公司把系统间的这种联通协同称之为：主动式与被动式安保体系之间的相互集成和共享。
专家指出，此类技术的集成整合是必然的，比如摄像头必须与雷达系统一起使用，因为在雾天或强降雨、雪时，视觉系统就不能很好地发挥作用了，但它们却不会影响雷达的功效。
由人文和法规互动的安全环境
对潜在的交通事故征兆提前探测和分析一直是一道复杂的难题，其中的一个棘手关卡是：以何种适宜的方式把相关信息稳妥地告诉驾车者。显然，一个旨在减少事故的系统在对驾车者发出警示时，应该采取敦促和引导驾车者作出正确对策的妥善方式，而不应去打扰或惊吓乘员以致驾车者分心。这是一个涉及人机接口的多学科复杂课题，多家厂商的多个研发团队正在潜心攻关。主动安全性大课题中的人机接口受到业界的高度重视，因为它还涉及到人文/法律等广泛领域。
研发中的许多困难来源于业界厂商的感情障碍和疑虑:能把对车辆的操控权从驾车者转移到车载系统(机)手中吗?!
若人机接口仅是告知驾车者而不干预操控，则可规避法律责任方面的繁杂问题，因为此时的后果不论好歹全部由人来承担。但是，因人机接口引发官司只是个发生于初期的短暂问题，一旦人机关系经磨合协调而习惯之后，此类问题会自然消失。这也正是为什么NHTSA要强调保留(交通事故的)摄像备份带的理由，在HMI项目的初始阶段，只是由驾车者根据备份带所显示的图像来采取对策，然后逐步修正，让驾车者和人工智能的对策效果相互靠拢而趋于最佳。
设计工程师们会不断寻找人机交流的实现途径：由车载智能系统去告诫驾车者，该如何做才能有效避撞；除非整车OEMs、律师、以及其他利益相关者都一致放心地让汽车从驾车者手中接管应急对策，否则车载系统对人永远只能动“口”不动“手”。例如车辆装备了ACC系统，就能在邻车靠近时，会自行把油门回收一点，并准备制动，同时安全带也会自动抽紧；但在系统功能的第一阶段中，只是提请驾车者注意险情而不得干预操作。在系统设计者寻求提醒驾车者的最佳方式之同时，法规制订者也会密切关注动态并配合其进展。例如，对驾车者警示方式加以标准化也许是有益的，尤其是对那些一人开多辆(种)车的人而言。
人的因素对车辆的人机接口而言是散布范围极其巨大的变数，譬如有的人会为了在某些车型上找到刮水器开关的位置而忙得不亦乐乎，故一定程度的标准化确是必要的。然而，任何人机交互的标准化都应以导则的形式出现，而非强制执行的命令。制造厂商理应介入标准的编制，而且此类导则应考虑到与拥有类似接口的消费性家电之相容性，因为各式便携式家电已被越来越多的人们带到车内使用(且往往成为商家促销的卖点)。在一定范围内适度地商定公共使用的规则，对业界(整车和零部件厂商)及消费者而言都将是有益的。
编制管制机器的规则比发布指引人们行为的导则要简单得多。几十年来，发布的法规都是针对车辆的，现在要把驾车者也纳入到人机互动的应对链环之中，编制这样的安全法规显然要困难得多。
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