測控技術在汽車中的應用及對主動安全性的影響研究

呂小勇　潘夢鷂　陳少偉

摘 要：如今，交通安全問題成為越來越多人關注的焦點，人們希望汽車在擁有好看的外形、舒適的駕車感受外還能擁有智能化的安全技術，可以在危險發(fā)生前進行預警，危險發(fā)生時及時反應，保障人們的生命財產安全。測控技術在汽車安全性能的提升方面做出了卓越的貢獻，可以及時對車輛問題進行預警，必要時還能對汽車部分系統(tǒng)進行控制，大大提升了汽車的主動安全性。此外，還可以提升駕駛的舒適度，讓駕駛員獲得較為愉悅的駕駛體驗。

關鍵詞：車輛交通安全 主動安全技術 測控技術

Research on the Application of Measurement and Control Technology in Automobiles and its Influence on Active Safety

Lv Xiaoyong Pan Mengyao Chen Shaowei

Abstract：Nowadays， traffic safety has become the focus of more and more people's attention. People hope that the car can have intelligent safety technology in addition to having a good-looking appearance and a comfortable driving experience， which can give early warning before danger occurs， and respond in a timely manner to ensure the safety of people's lives and property. Measurement and control technology has made outstanding contributions to the improvement of automobile safety performance. It can give early warning of vehicle problems in time， and can control some systems of the automobile when necessary， which greatly improves the active safety of automobiles. In addition， it can also improve the driving comfort， so that the driver can obtain a more pleasant driving experience.

Key words：vehicle traffic safety， active safety technology， measurement and control technology

1 前言

隨著近年來我國經濟發(fā)展，國民生活水平日漸提升，越來越多的家庭擁有了家用汽車。受落后的交通基礎設施和汽車質量影響，我國的交通事故發(fā)生率連年上升，每年因交通事故身亡的人數(shù)超過了十萬，造成了上百億的經濟損失，這些沉重的數(shù)據(jù)不斷提醒著人們汽車行駛安全的重要性，更多人在選擇購買汽車時參考汽車的安全性能。經濟迅速發(fā)展的同時也帶動了科學技術的進步，更多的汽車廠商看到了汽車安全性能背后的商機，紛紛加大了對汽車安全技術研究的投入。汽車的主動安全技術從本質上說就是用來減少交通事故，保護駕駛安全的技術。以測量、控制、電子等學科為基礎的測控技術以計算機技術為核心，可以通過信息的采集計算，對機械生產、建筑等行業(yè)的工作進行數(shù)據(jù)化精準提升。將測控技術融入汽車主動安全性的研發(fā)中，可以有效提升汽車安全系統(tǒng)的分辨能力和反應速度，提升汽車的安全性，防止大部分交通意外發(fā)生。

2 測控技術在汽車中的應用

2.1 電子控制技術

電子控制技術是運用電子電路對信息進行整合控制的一項技術，在汽車制造行業(yè)為汽車部件的統(tǒng)一生產，質量控制等方面貢獻了巨大的力量。在保障汽車安全，協(xié)助駕駛員駕駛等方面也有著不可或缺的作用。電子控制技術的應用主要依賴于傳感器、數(shù)字電路、信息處理系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個方面，傳感器負責采集信息，數(shù)字電路和信息處理系統(tǒng)負責快速整合傳感器采集到的信息，并形成數(shù)據(jù)，對車輛狀況進行監(jiān)測，最后由電子控制系統(tǒng)對駕駛員做出駕駛建議[1]。如每位駕駛員都需要經歷的倒車，現(xiàn)代汽車基本都裝配了駕駛員倒車輔助的系統(tǒng)，主要使用傳感器和攝像頭檢測車輛附近的障礙物，再利用車輛內部安裝的屏幕投影車輛后方盲區(qū)的情況，電子成像在屏幕上畫出輔助線路幫助駕駛員停車，車輛距離障礙物的距離較近，易發(fā)生危險時控制系統(tǒng)會及時發(fā)出警告，提醒駕駛員重新調整方向。

2.2 遙測技術

遙測技術首先運用于航天領域，而后隨著科技的發(fā)展，遙測技術越來越多的應用到人們的生活中。遙測技術由輸入設備發(fā)出指令信息，通過無線電輸出數(shù)字信號或模擬信號到接收終端，終端設備對指令信息做出處理反應。汽車中最能直觀感受到遙測技術的就是汽車的遙感鑰匙，汽車的主人可以在距離汽車一定的位置使用遙感鑰匙控制汽車的開鎖裝置，還可以在進入車輛之前提前打開車窗通風。在汽車的儀表盤上，同樣運用到了遙測技術，運用遙測技術可以在不直接接觸的情況下檢測到汽車細微的變化，將數(shù)據(jù)反映在儀表盤上，名駕駛者可以通過數(shù)據(jù)顯示，快速判斷汽車的狀態(tài)是否還適合行駛，問題出在什么地方[2]。例如行駛中輪胎的壓力報警，可以有效避免在駕駛途中因為汽車輪胎穿刺造成交通事故。此外，遙測技術還被應用在汽車尾氣的檢測中，在不影響正常的駕駛情況下，對汽車排放的尾氣進行監(jiān)測。汽車在行駛過程中，發(fā)動機出現(xiàn)異常，很容易體現(xiàn)在汽車尾氣排放參數(shù)上，遙感系統(tǒng)探測到參數(shù)數(shù)值出現(xiàn)異常時，尾氣故障警報燈會迅速提醒駕駛員發(fā)動機可能出現(xiàn)故障，需要緊急停車排除隱患，避免出現(xiàn)安全事故。

3 測控技術提升汽車主動安全性

3.1 車輛安全距離預警

車輛安全距離預警系統(tǒng)是汽車安全系統(tǒng)中重要的部分，其主要的作用是測控車輛行駛時的安全距離，保證行車距離處在一個安全的范圍內。首先，車輛安全距離系統(tǒng)會使用傳感器實時監(jiān)測本車的車速和與前后車的距離，然后通過數(shù)據(jù)處理芯片對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行計算整合，以適合進行下一步計算的方式存儲數(shù)據(jù)。通過參考汽車的車速和與前后車的距離，計算出一個行車的安全距離區(qū)間，該區(qū)間會根據(jù)汽車的行駛速度進行調整。測控系統(tǒng)會根據(jù)計算出的安全距離區(qū)間，對比傳感器實際采集的距離信息對駕駛員進行安全預警。當主車與前車距離過近時，持續(xù)發(fā)出警報提醒駕駛員在注意后方車輛的情況下緩慢降速，拉開與前車的距離;當主車與前車之間距離過長，可以提醒駕駛員適當加速;當主車與前后車之間的安全距離合適時，車輛安全距離系統(tǒng)即可做出保持駕駛速度的提示，而后繼續(xù)保持車輛監(jiān)測[3]。適當?shù)匦熊嚲嚯x可以幫助駕駛員在面對緊急情況使能將更加游刃有余的解決，避免因車輛過于貼近導致的交通事故，減少事故損失。

3.2 車道偏離預警

車道偏離預警系統(tǒng)主要由平視顯示器、攝像頭、圖像處理芯片、傳感器和控制器組成，主要通過警報的方式提醒駕駛員按照車道劃線行駛，減少交通意外。當車道偏離預警系統(tǒng)保持正常工作時，安放在駕駛員或車輛后視鏡側面的攝像頭會不間斷的收集地面上道路規(guī)劃標志的信息，同時，傳感器也會采集駕駛員的信息，監(jiān)測駕駛員的駕駛狀態(tài)。如果駕駛員正常打開轉向燈正常的變道行駛，則預警系統(tǒng)不會發(fā)出警告。如果駕駛員并未進行任何操作，而汽車偏離了正常的航道，車道偏離預警系統(tǒng)則會通過控制器發(fā)出偏離預警，提醒駕駛員打開轉向燈或回歸正常行駛路線。車道偏離預警系統(tǒng)處理信息的速度非?？?，往往只需要半秒的時間就可以完成信息采集到發(fā)出預警的全過程，據(jù)調查統(tǒng)計，車道偏離系統(tǒng)在實際應用中至少可以避免百分之二十以上由于車道偏離引發(fā)的交通事故。

3.3 汽車自動防撞系統(tǒng)

汽車自動防撞系統(tǒng)是現(xiàn)代化汽車技術研究中得到廣泛關注的汽車主動安全技術之一，顧名思義，該系統(tǒng)最大的作用就是防止汽車與其他汽車、行人或其他障礙物體相撞。我國絕大多數(shù)的交通事故都屬于碰撞事故，汽車自動防撞系統(tǒng)的研究對我國汽車制造行業(yè)有著重大的意義。目前大部分汽車自動防撞系統(tǒng)的研究都集中于對動態(tài)事物和相對靜態(tài)事物的監(jiān)測預警上，因為多數(shù)碰撞事故都發(fā)生在汽車行駛的途中。動態(tài)事物的參照對象是地面，是在地面進行移動的事物。相對靜態(tài)事物其實也是動態(tài)事物，只是它的參照物變成了正在行駛中的主車，兩者行駛方向和前行速度保持一致時，就會變成相對靜止的狀態(tài)。目前研究中所運用到的毫米波雷達，可以監(jiān)測到相對靜止的運動目標，而立體攝像頭可以監(jiān)測到動態(tài)目標，兩者收集到的數(shù)據(jù)經過處理芯片整合加工，就可以對汽車行駛路上遇到的障礙物體進行監(jiān)測警告。汽車自動防撞系統(tǒng)還包括執(zhí)行控制系統(tǒng)，在駕駛員無法根據(jù)監(jiān)測警告迅速做出反應時，防撞控制系統(tǒng)會自動對主車進行部分接管控制，包括緊急剎車、調整座椅位置等，盡量減少因碰撞事故造成的生命財產傷害。

3.4 汽車自適應前照燈系統(tǒng)

汽車自適應前照燈系統(tǒng)主要針對汽車的前照燈在夜間的使用，部分夜間交通事故就是因為駕駛員前照燈使用不善，車燈強光刺激到迎面前進的車輛，導致意外發(fā)生。前照燈是為了安全駕駛設計，所以更需要運用測控技術進一步完善，保障駕駛的安全性。汽車自適應前照燈系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、控制系統(tǒng)構成，傳感器用來探測汽車駕駛的環(huán)境，經由數(shù)據(jù)傳輸、處理，最后對汽車前照燈進行智能控制，根據(jù)周邊環(huán)境光線的強弱增強或減弱前照燈光源，針對大霧天氣和下雨天氣也能做出智能的調整，以保證駕駛安全。部分新手駕駛員在夜晚停車時，可能會忘記關閉車燈，白天光線充足，很難發(fā)現(xiàn)車燈仍未關閉，這樣就會消耗掉汽車很多能源，汽車自適應前照燈系統(tǒng)會根據(jù)汽車的駕駛情況，對前照燈進行調整，當汽車長時間處于未啟動狀態(tài)，且周圍光線充足，即可對前照燈發(fā)出休眠指令，避免過度消耗汽車能源。

4 結語

現(xiàn)代社會，人們對汽車的要求不僅僅只是造型美觀、乘坐舒適，安全性能成為人們選購汽車的重要參考標準。隨著我國科學技術的進步，汽車制造行業(yè)不斷融合新的技術，為迎合消費者的消費理念，不斷加大對汽車主動安全技術研究的投入。發(fā)源于航天工程領域的測控技術，目前在汽車制造領域帶來了許多技術突破，利用電子控制技術和遙感技術，汽車的主動安全技術得到了多方位的提升，如車輛安全距離預警、車道偏離預警、汽車自動防撞系統(tǒng)、汽車自適應前照燈系統(tǒng)等，這些技術為減少我國交通安全事故貢獻了巨大的力量。不論未來如何發(fā)展，生命安全的重要性總是首要，汽車主動安全性的提升，關乎我國汽車制造行業(yè)將來的發(fā)展。隨著智能信息化技術的不斷發(fā)展，測控技術在汽車主動安全技術應用上的研究不斷深入，汽車的功能性和安全性將不斷提升，減少交通事故，給駕駛員更好的駕駛體驗。

參考文獻：

[1]肖仕昊，李迎輝.汽車主動安全技術應用與發(fā)展分析[J].中國設備工程，2020，000（003）：45-46.

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