汽車智能化技術(shù)分析 （Ⅱ）

陳迪峰，馮 曙，姜鳳春，樂志國(guó)，丁 勇

（浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 杭州 311228）

（上接2011年第4期P4）

3 智能主動(dòng)安全技術(shù)

3.1 盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)

當(dāng)有車輛進(jìn)入盲區(qū)，警示燈亮起，提示駕駛員此時(shí)變換車道可能會(huì)發(fā)生碰撞。如駕駛員仍打轉(zhuǎn)向燈準(zhǔn)備變換車道，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警，同時(shí)警示燈閃爍，從而達(dá)到提前警示、預(yù)防側(cè)撞的目的。盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)示意圖如圖10所示［6］。

盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要原理就是在外后視鏡上安裝攝像頭或雷達(dá)探頭等監(jiān)控設(shè)備，以避免因視覺誤差或觀察不足引起的車輛碰擦事故。

該技術(shù)的主要難度在于裝配監(jiān)控裝置的后視鏡。此設(shè)備的技術(shù)難度和成本目前還比較高，因此盲點(diǎn)監(jiān)控技術(shù)目前主要在高端車型上應(yīng)用，如奧迪A6L、Q5、奔馳S、沃爾沃S80等。

3.2 全景影像輔助系統(tǒng)

全景影像輔助系統(tǒng)是專門為揉庫(kù)和泊位停車設(shè)計(jì)的，具有低速自動(dòng)啟動(dòng)，高速自動(dòng)關(guān)閉的功能。

圖11中，左側(cè)是車頭或車尾的影像 （D檔時(shí)顯示前方畫面，掛倒檔自動(dòng)切換到后方畫面），右側(cè)則是鳥瞰式視圖。

全景影像輔助系統(tǒng)不僅是一套全方位泊車輔助系統(tǒng)，同樣也是避免出入車位發(fā)生刮蹭的最佳解決方案。

該系統(tǒng)的原理是通過多個(gè)方位的攝像頭，實(shí)時(shí)捕捉影像，系統(tǒng)將攝像頭捕捉到的影像進(jìn)行合成，按轉(zhuǎn)向舵角的信息在行駛軌道上計(jì)算出 “預(yù)設(shè)引導(dǎo)線”，在車輛行駛時(shí)加入提示與障礙物之間距離的“定點(diǎn)引導(dǎo)線”，最后將這些信息顯示在導(dǎo)航畫面中，增大駕駛視野，輔助駕駛員停車和靠邊等。

目前此技術(shù)已較為成熟，在部分高端車型上也得到了應(yīng)用。同時(shí)有部分廠商利用該技術(shù)進(jìn)一步拓展出了自動(dòng)泊車系統(tǒng)，如標(biāo)致等，將在本文第4章進(jìn)行描述。

3.3 車載夜視系統(tǒng)

車載夜視系統(tǒng)屬于紅外成像技術(shù)，它在能見度不高的條件下，保證駕駛員實(shí)時(shí)獲得前方路況和方向信息。

車載夜視系統(tǒng)具有全天候電子眼 （夜間、雨、雪、霧）功能，可視范圍大 （一般車燈照明范圍為100m以下，夜視系統(tǒng)可視范圍為150m以上），能防止對(duì)面遠(yuǎn)光燈帶來(lái)的視野致盲，耗電量為前照燈的四分之一。

目前，根據(jù)成像原理的不同，車載夜視系統(tǒng)分主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)和被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)。

3.3.1 主動(dòng)紅外夜視技術(shù)

主動(dòng)紅外夜視技術(shù)，也稱近紅外技術(shù)，采用紅外反射原理成像，即采用紅外光源發(fā)出的近紅外線主動(dòng)照射目標(biāo)，紅外CCD或CMOS探測(cè)器接收目標(biāo)反射的紅外光線，通過ECU處理后輸出到顯示裝置上，成像清晰、自然，能顯示道路的詳細(xì)信息 （如行人、車輛、車道標(biāo)志線、交通信號(hào)、道路上散落的物體等），即使不發(fā)熱的物體也能清晰可見。近紅外技術(shù)成像如圖12所示［7］。這種技術(shù)檢測(cè)范圍為150～200 m，需要開啟前照燈才能使用，但成本較低，僅300美元左右，目前奔馳車型使用該技術(shù)。

3.3.2 被動(dòng)紅外夜視技術(shù)

被動(dòng)紅外夜視技術(shù)，相對(duì)應(yīng)則被稱為遠(yuǎn)紅外技術(shù)。它利用熱感應(yīng)原理成像，即利用熱成像相機(jī)接收人、動(dòng)物等發(fā)熱物體發(fā)出的不同的紅外輻射 （遠(yuǎn)紅外線），影射不同的圖像，進(jìn)行放大和處理后輸出到顯示裝置上。遠(yuǎn)紅外技術(shù)成像如圖13所示［7］。行人等發(fā)熱物體在圖像中特別突出，圖像對(duì)比度高，但是詳細(xì)的道路信息，如車道標(biāo)線和邊界，由于是 “無(wú)生命”的冷目標(biāo)而探測(cè)不到。

這種技術(shù)檢測(cè)范圍達(dá)300 m，使用時(shí)無(wú)需開啟前照燈，但 “無(wú)生命”冷目標(biāo)探測(cè)不到。同時(shí)該技術(shù)成本相對(duì)較高，達(dá)1200美元左右，目前寶馬、豐田等公司在使用該技術(shù)。

3.4 車道偏離報(bào)警系統(tǒng)

車道偏離報(bào)警系統(tǒng) （Lane Departure Warning System，簡(jiǎn)稱LDWS）指汽車在高速行駛的過程中，在駕駛員沒有示意車輛變道的情況下，車輛偏離了正常行駛的車道時(shí)，利用報(bào)警方式提醒駕駛員修正車輛方向的汽車主動(dòng)安全裝置。車道偏離報(bào)警系統(tǒng)示意圖如圖14所示［8］。

該系統(tǒng)只適合在良好路面上使用，基于國(guó)內(nèi)路面狀況，該系統(tǒng)使用機(jī)會(huì)不大，因此國(guó)內(nèi)裝配此系統(tǒng)的車輛很少。

3.5 行人探測(cè)安全系統(tǒng)

行人探測(cè)安全系統(tǒng)是一種預(yù)防式安全技術(shù)，它可以探測(cè)走入車前路面的行人。在緊急情況下，系統(tǒng)首先向駕駛員發(fā)出聲音警示，并在擋風(fēng)玻璃上顯示閃光信號(hào)。同時(shí)，汽車的制動(dòng)器將會(huì)進(jìn)行預(yù)充壓。如果駕駛員仍未對(duì)警示做出反應(yīng)，碰撞即將發(fā)生時(shí)，汽車會(huì)自動(dòng)進(jìn)行全力制動(dòng)。行人探測(cè)安全系統(tǒng)示意圖如圖15所示［9］。

該系統(tǒng)在車速小于35 km／h時(shí)，可使車輛避免與行人發(fā)生碰撞；當(dāng)車速較高時(shí)，盡可能減少碰撞傷害。

該技術(shù)難度較高，由一個(gè)新型雙模雷達(dá)、攝像機(jī)和中央控制模塊組成，雷達(dá)和攝像機(jī)持續(xù)監(jiān)測(cè)車前路況。雷達(dá)的任務(wù)是探測(cè)物體并測(cè)量距離。攝像機(jī)的功能是確定物體的類型。其功能是對(duì)前面停止的汽車或同向行駛的汽車做出反應(yīng)。

目前應(yīng)用該技術(shù)的只有提出該技術(shù)的廠商——沃爾沃。

3.6 TPMS系統(tǒng)

TPMS（輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）是汽車在行駛過程中對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以確保行車安全的一種技術(shù)。TPMS系統(tǒng)示意圖如圖16所示［10］。

TPMS系統(tǒng)的功能主要有全時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎壓力、輪流顯示當(dāng)前輪胎壓力及溫度、高壓低壓報(bào)警、高溫報(bào)警、快速漏氣報(bào)警，并可根據(jù)車型及輪胎位置設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。

TPMS系統(tǒng)的這些功能除了能有效防止爆胎外，還能有效避免缺氣行駛造成的輪胎損毀、油耗增加、車輛部件非正常磨損，確保車輛最佳操控性能。

TPMS系統(tǒng)按照技術(shù)原理的不同，可分為間接式、直接式和復(fù)合式3種類型。其中間接式檢測(cè)精度高，但成本高，維護(hù)難。直接式雖然成本低，但檢測(cè)精度不夠，且可靠性不高，常誤報(bào)。

由于我國(guó)尚未推出TPMS相關(guān)法規(guī)，所以日韓車系均未匹配TPMS，歐美車系中部分高端車型已開始匹配，自主品牌中吉利、奇瑞、上汽等車企也有部分車型匹配了該系統(tǒng)。

3.7 睡意探測(cè)提醒系統(tǒng)

睡意探測(cè)器設(shè)有70個(gè)不同的參數(shù)來(lái)檢測(cè)駕駛者的疲勞程度。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到駕駛者有瞌睡的意向時(shí)，儀表板上會(huì)出現(xiàn)一杯咖啡的圖像和 “您是否該稍作休息一下？”的文字，同時(shí)還會(huì)發(fā)出鈴聲對(duì)駕駛者進(jìn)行警告。睡意探測(cè)系統(tǒng)示意圖如圖17所示［10］。

由于該技術(shù)難度很高，目前僅有奔馳新E級(jí)車型上有所應(yīng)用。

3.8 預(yù)防碰撞系統(tǒng)

預(yù)防碰撞系統(tǒng) （Advance Collision Warning System，簡(jiǎn)稱AWS）通過車頭傳感器監(jiān)測(cè)車輛前方狀況，在即將碰撞前自動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施降低危險(xiǎn)。豐田預(yù)防碰撞系統(tǒng)示意圖如圖18所示［11］，它可自動(dòng)探測(cè)前方障礙物，判斷可能發(fā)生的碰撞，同時(shí)報(bào)警。

預(yù)防碰撞安全系統(tǒng)可分為對(duì)車內(nèi)人員 （駕駛員和乘客）的保護(hù)和對(duì)車外人員 （車外行人和車輛）的保護(hù)。

1）車內(nèi)保護(hù) 當(dāng)相關(guān)傳感器或雷達(dá)探測(cè)到潛在的碰撞危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)首先向車內(nèi)駕駛員發(fā)出警告，若警告無(wú)效則啟動(dòng)輔助制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)關(guān)閉車窗、調(diào)整座椅角度或安全帶松緊程度和讓安全氣囊發(fā)揮更大作用等。

2）車外保護(hù) 預(yù)防碰撞安全系統(tǒng)通過一系列措施盡量保護(hù)被撞對(duì)象的安全。如碰撞不可避免，安全系統(tǒng)會(huì)打開與行人受撞擊面相對(duì)的外部安全氣囊 （如保險(xiǎn)杠、擋風(fēng)玻璃等處）。預(yù)防碰撞系統(tǒng)安全保護(hù)示意圖如圖19所示［11］。

該技術(shù)尚未成熟，但少量的高端車型已開始應(yīng)用，如沃爾沃XC60、奔馳E級(jí)等。

3.9 預(yù)防碰撞智能頭枕系統(tǒng)

預(yù)防碰撞智能頭枕又稱主動(dòng)式安全頭枕 （Active Head Restraint），是一種針對(duì)車輛遭受后方撞擊時(shí)，頭部快速往后仰時(shí)最常發(fā)生的頭頸部傷害所設(shè)計(jì)的防護(hù)緩沖裝置。該裝置主要用于前排駕駛區(qū)座椅。

大部分的主動(dòng)式安全頭枕都為機(jī)械式系統(tǒng)，座椅上方的襯墊支撐是由一支連桿連接至座椅椅背內(nèi)的壓力板 （另外有一種設(shè)計(jì)的啟動(dòng)裝置是放在頭枕內(nèi)），當(dāng)車輛遭受后方追撞時(shí)，乘客的身體因撞擊力道的作用會(huì)往后撞向座椅的椅背，將壓力板往后推，迫使連桿上升而使頭枕往前推動(dòng)，以便在頭頸快速往后仰時(shí)抵住乘客的頭部，以緩沖、防止并降低頭頸部受傷的可能。在動(dòng)作完成后，主動(dòng)式安全頭枕會(huì)自動(dòng)回復(fù)到原來(lái)的位置，以便下次再使用，無(wú)須再進(jìn)行修復(fù)。

預(yù)防碰撞智能頭枕有3種類型。

1）碰撞響應(yīng)式頸部保護(hù)頭枕 當(dāng)發(fā)生尾部碰撞時(shí)，設(shè)在頭枕部位的傳感器會(huì)在瞬間探測(cè)到撞擊的強(qiáng)度。如果強(qiáng)度在預(yù)定范圍內(nèi)，此時(shí)傳感器會(huì)在幾毫秒內(nèi)迅速反應(yīng)，頭枕內(nèi)的預(yù)警彈簧會(huì)松開，來(lái)帶動(dòng)頭枕前移44 mm，上移30 mm，這樣乘員的頭部、頸部就可以和頭枕相貼，起到支撐保護(hù)作用，防止頸椎出現(xiàn)過度彎曲的情況。裝配此類預(yù)防碰撞智能頭枕的代表車型有奔馳E級(jí)。碰撞響應(yīng)式頸部保護(hù)頭枕示意圖如圖20所示［12］。

2）頭部可陷進(jìn)頭枕保護(hù) 在受到追尾碰撞時(shí)，乘員被推到一個(gè)承受碰撞能力的靠背部件中，頭部可陷進(jìn)頭枕保護(hù)則可提前對(duì)乘員的頭部進(jìn)行安全保護(hù)。其代表車型有l(wèi)exus RX。頭部可陷進(jìn)頭枕保護(hù)示意圖如圖21所示［12］。

3）頭頸部保護(hù)系統(tǒng)WHIPS 頭頸部保護(hù)系統(tǒng)的頭枕與座椅靠背為一個(gè)整體，在受到撞擊時(shí)，整體后移，座椅系統(tǒng)中的變形部件發(fā)生變形，從而吸收碰撞時(shí)的能量，對(duì)乘員進(jìn)行安全保護(hù)。其代表車型有Volvo XC60。頭頸部保護(hù)系統(tǒng)WHIPS示意圖如圖22所示［12］。