一種基于汽車安全氣囊電腦的車輛事故取證方法

吳神培 李岳 陳文進(jìn) 沈順孝

摘 要：隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車數(shù)量日益增加，根據(jù)公安部相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止去年底，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有數(shù)量3.2億余量，駕駛機(jī)動(dòng)車的人數(shù)達(dá)到了3.8億，隨著而來(lái)的交通事故數(shù)也越來(lái)越多。發(fā)生事故后，對(duì)于車輛的取證需求也越來(lái)越多。目前對(duì)于事故車的取證方法還是沿用傳統(tǒng)的取證方法，該方法存在效率低、數(shù)據(jù)誤差等問(wèn)題。安全氣囊電腦中存儲(chǔ)大量車輛相關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)于事故取證和事故原因分析有較大價(jià)值。文中提出了一種基于汽車安全氣囊電腦的取證方法，從安全氣囊電腦中可以提取到EDR數(shù)據(jù)，EDR記錄車輛碰撞前和碰撞后數(shù)據(jù)，為交通事故案件分析提供重要數(shù)據(jù)，提高案件的辦理效率，節(jié)約案件調(diào)查的人力物力成本。

關(guān)鍵詞：安全氣囊電腦;黑匣子;EDR

Abstract： With the rapid development of the automobile industry， the number of automobiles in China is increasing day by day. According to the relevant data of the Ministry of public security， by the end of last year， the number of motor vehicles in China has reached 320 million， the number of driving motor vehicles has reached 380 million， and the number of traffic accidents is also increasing. After the accident， there is more and more demand for vehicle forensics. At present， the traditional forensics method is still used for the accident vehicle forensics， which has the problems of low efficiency and data error. A large number of vehicle related data are stored in the airbag control module， which is of great value for accident evidence collection and accident cause analysis. This paper puts forward a method of evidence collection based on automobile airbag control module， which can extract EDR data from airbag control module， EDR records the data before and after vehicle collision， provides important data for traffic accident case analysis， improves case handling efficiency， and saves human and material cost of case investigation.

Keywords： Airbag Control Module; Black Box; DER

1 汽車安全氣囊電腦簡(jiǎn)介

汽車安全氣囊電腦（Airbag Control Module）是氣囊系統(tǒng)的控制中心，其作用是接收碰撞傳感器及其他各傳感器輸入的信號(hào)，判斷是否點(diǎn)火引爆氣囊充氣，并對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自診斷[1]。氣囊電腦部件主要包括：碰撞傳感器、EEPROM存儲(chǔ)芯片、爆管驅(qū)動(dòng)集成電路和微處理器。

2 EDR事故數(shù)據(jù)記錄器

EDR（Event Data Recorder）事故數(shù)據(jù)記錄器整合于車輛氣囊控制模塊內(nèi)部——用于提取車輛碰撞后，記錄車輛碰撞前（速度與時(shí)間）和碰撞時(shí)（速度變化與時(shí)間）對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的車輛動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的裝置，俗稱汽車“黑匣子”。EDR數(shù)據(jù)一般包括車輛碰撞前（激活前或到觸發(fā)條件）5s或2.5s內(nèi)的車輛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板位置、制動(dòng)踏板操作情況，以及車輛碰撞后300ms內(nèi)的速度和加速度的變化情況。

從EDR技術(shù)問(wèn)世到現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了將近50余年，1970年NHTSA（美國(guó)高速公路交通安全局）聲明要開(kāi)發(fā)機(jī)動(dòng)車碰撞記錄儀[2]，1974年美國(guó)通用汽車公司第一次在商用車上安裝EDR并用于試驗(yàn)研究[3]，2003年美國(guó)裝配EDR 的汽車達(dá)到4000 萬(wàn)輛[4]，2008 年1 月NHTSA發(fā)布修訂版的49 CFR part 563[5]，規(guī)定了EDR一般數(shù)據(jù)規(guī)范和基本記錄功能，并要求2012年9月1日及以后生產(chǎn)及銷售于美國(guó)本土的汽車必須遵守這項(xiàng)規(guī)定[6]。目前，國(guó)外EDR數(shù)據(jù)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在交通事故重建、法庭證供及車輛主動(dòng)安全技術(shù)的開(kāi)發(fā)中。我國(guó)雖然仍未出臺(tái)關(guān)于EDR 的法律，但在2017 年出臺(tái)的《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》中規(guī)定今后的車輛都必須強(qiáng)制性配備EDR。在2018年國(guó)標(biāo)《汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)》征求意見(jiàn)稿出臺(tái)，預(yù)計(jì)正式的國(guó)標(biāo)會(huì)在近幾年問(wèn)世。

2.1 EDR事件類型

EDR記錄碰撞事件數(shù)據(jù)分為兩種類型：安全氣囊未展開(kāi)事件和安全氣囊展開(kāi)事件。

安全氣囊未展開(kāi)事件是指氣囊電腦記錄的車輛速度變化等參數(shù)達(dá)到氣囊模塊內(nèi)算法運(yùn)行的閾值，但是并未達(dá)到氣囊展開(kāi)的觸發(fā)閾值，事件數(shù)據(jù)由碰撞前數(shù)據(jù)和碰撞數(shù)據(jù)組成。安全氣囊未展開(kāi)事件的數(shù)據(jù)未鎖定可以被覆蓋和改寫，當(dāng)氣囊電腦存儲(chǔ)的事件數(shù)到達(dá)上限，安全氣囊未展開(kāi)事件數(shù)據(jù)將被覆蓋。

安全氣囊展開(kāi)事件指氣囊電腦記錄的車輛速度變化等參數(shù)達(dá)到氣囊展開(kāi)的觸發(fā)閾值，事件數(shù)據(jù)由碰撞前數(shù)據(jù)和碰撞數(shù)據(jù)組成。安全氣囊展開(kāi)事件數(shù)據(jù)鎖定不能被覆蓋和改寫。如果氣囊展開(kāi)事件數(shù)存儲(chǔ)到氣囊電腦存儲(chǔ)上限，就需更換氣囊電腦。

2.2 EDR記錄的數(shù)據(jù)

EDR數(shù)據(jù)主要包含以下幾個(gè)大類：

（1）事件恢復(fù)時(shí)車輛的系統(tǒng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)包含車輛車架號(hào)、電腦零件號(hào)、設(shè)備供應(yīng)商、事件恢復(fù)時(shí)車輛的點(diǎn)火周期等。

（2）發(fā)生事故時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)包含事件記錄的完整情況、事故發(fā)生時(shí)的車輛點(diǎn)火周期、駕駛位和副駕駛位的安全帶狀態(tài)、安全氣囊報(bào)警燈狀態(tài)、事件數(shù)、水平車輛最大變化車速及時(shí)間、橫向車輛最大變化車速及時(shí)間、事件發(fā)生時(shí)ECU的供電電壓等。

（3）氣囊展開(kāi)命令相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括，駕駛員前部安全氣囊展開(kāi)指令及時(shí)間、乘客前部安全氣囊展開(kāi)指令及時(shí)間、駕駛員和乘客膝部安全氣囊展開(kāi)指令、左側(cè)和右側(cè)安全氣囊及氣簾展開(kāi)指令。

（4）碰撞前5s數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括車速、加速踏板位置、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門百分比、剎車狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、ABS狀態(tài)、方向盤轉(zhuǎn)角、四輪轉(zhuǎn)速、四輪胎壓及狀態(tài)、定速巡航狀態(tài)等。

（5）碰撞后數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括車輛橫向和縱向速度變化量。

3 安全氣囊電腦取證的方法

安全氣囊電腦取證主要提取的就是EDR數(shù)據(jù)，安全氣囊EDR數(shù)據(jù)提取方式主要采用兩種：車輛的車載診斷系統(tǒng)（On- Board Diagnostic，OBD）接口提取方式和安全氣囊模塊（ACM）提取方式。

3.1 OBD提取方式

OBD提取方式適用車輛OBD系統(tǒng)完好，可以正常啟動(dòng)的情況，這種情況下只用將車輛啟動(dòng)，不需要額外電源供電，如圖1所示。

3.2 ACM模塊提取方式

ACM模塊提取方式適用車輛損壞嚴(yán)重，車輛無(wú)法正常啟動(dòng)，OBD系統(tǒng)無(wú)法正確使用的情況，需將安全氣囊電腦（ACM）拆卸下來(lái)，通過(guò)特定的線束進(jìn)行連接，這種情況需要額外的電源供電，如圖2所示。

4 EDR數(shù)據(jù)解讀分析

本文將通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例對(duì)EDR數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀分析;EDR數(shù)據(jù)提取出來(lái)數(shù)據(jù)為16進(jìn)制的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3。

對(duì)16進(jìn)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析之后就可以得到上文提到的幾大類數(shù)據(jù)。

表1事件恢復(fù)時(shí)車輛的系統(tǒng)狀態(tài)，需要關(guān)注的數(shù)據(jù)一個(gè)是車輛車架號(hào)，需對(duì)比車輛車身上的車架號(hào)和EDR數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的車架號(hào)是否一致;另一個(gè)數(shù)據(jù)是事件恢復(fù)時(shí)車輛的點(diǎn)火次數(shù)（294），用這個(gè)數(shù)據(jù)和碰撞時(shí)的車輛點(diǎn)火次數(shù)（293）進(jìn)行對(duì)比，用于確定提取到的EDR數(shù)據(jù)是否和該次車輛事故相關(guān)，本案例中兩個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)值很接近，可以確定存儲(chǔ)的EDR數(shù)據(jù)為事故車輛的碰撞數(shù)據(jù)。

事件發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)主要用于確定車輛碰撞時(shí)車輛的狀態(tài)。

從表2中可以看出車輛在發(fā)生碰撞時(shí)車輛狀態(tài)是正常的，無(wú)安全氣囊報(bào)警。EDR記錄了一個(gè)碰撞事件，無(wú)多重事件。駕駛員和前排乘客安全帶都未綁。

從表3中可以看出碰撞發(fā)生應(yīng)該是車身的左側(cè)，且該次碰撞事故導(dǎo)致左側(cè)的安全氣囊和安全氣簾彈出。

碰撞前5s數(shù)據(jù)，記錄駕駛?cè)嗽谑鹿是暗能囕v操作記錄，是否有駕駛不正當(dāng)?shù)牟僮鳎鳛槭鹿守?zé)任方的判定依據(jù)，表4-表7中截取了碰撞前2s的數(shù)據(jù)。

碰撞前數(shù)據(jù)解讀：

（1）車速：車速的范圍為132-92 km/h，車速在-0.9s開(kāi)始降低，撞擊時(shí)的車速為92km/h，車輛發(fā)生事故時(shí)有采取剎車制動(dòng)，但是車速太快車身剎不住。

（2）剎車狀態(tài)：剎車在-0.9s時(shí)踩下，同車速的變化相吻合。

（3）胎壓：事故發(fā)生前四個(gè)輪子的胎壓都是正常，排除了車輪爆胎導(dǎo)致事故發(fā)生的可能。

（4）方向盤轉(zhuǎn)角：在-0.8時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角開(kāi)始變化幅度開(kāi)始變大，事故發(fā)生前一刻司機(jī)有比較大幅度的操作方向盤。

（5）角速度：在-0.5s時(shí)角速度開(kāi)始變化增大，車輛角速度的增大和司機(jī)大幅度的操作方向盤相符合。

（6）四個(gè)車輪轉(zhuǎn)速：在-0.8s時(shí)車輪轉(zhuǎn)速開(kāi)始降低，和踩剎車的時(shí)刻相吻合，且到-0.1s是左前車輪轉(zhuǎn)速為25，可以看出事故發(fā)生碰撞的地方應(yīng)該是車輛的左前部，應(yīng)為碰撞導(dǎo)致左前輪轉(zhuǎn)速急劇降低。

（7）車輛行駛時(shí)檔位一直為D檔，且車上定速巡航?jīng)]開(kāi)。

5 取證應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)安全氣囊電腦EDR數(shù)據(jù)提取的設(shè)備幾乎為零。大部分交通事故依然采用傳統(tǒng)的取證方式，通過(guò)測(cè)量事故現(xiàn)場(chǎng)車輛輪胎痕跡，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)帶入相關(guān)的計(jì)算公式計(jì)算出車輛碰撞時(shí)的車速，測(cè)量的數(shù)據(jù)受環(huán)境因素影響較大，且存在較大的誤差。

傳統(tǒng)方法對(duì)于取證來(lái)說(shuō)操作繁瑣，需要花費(fèi)大量的人力和物力。如能采用汽車電子數(shù)據(jù)取證方式，將會(huì)大大提高取證效率，且能獲取車輛碰撞前后的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都是安全氣囊電腦和車上其他電控通過(guò)總線傳遞給安全氣囊電腦并記錄在存儲(chǔ)芯片中，不受環(huán)境影響，準(zhǔn)確性高。

6 結(jié)束語(yǔ)

EDR可以記錄現(xiàn)場(chǎng)痕跡勘察、車輛勘察等傳統(tǒng)調(diào)查方法中無(wú)法獲取的信息，可以作為交通事故深度調(diào)查方法的一項(xiàng)重要補(bǔ)充內(nèi)容。在交通事故重建過(guò)程中，可以直接利用事件記錄數(shù)據(jù)記錄的碰撞前 5s信息得出車速，這大大提高了車速重建的精度與可信度，還可以綜合利用碰撞前駕駛員操作行為和車輛行駛狀態(tài)對(duì)事故形態(tài)進(jìn)行重建。

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