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从细节出发阐述汽车安全系统技术架构

2013年01月14日 17:20 次阅读

  随着中国汽车工业的飞速发展和汽车保有量的大幅提高,我国每年由于交通事故造成的人员伤亡和财产损失也在随之大幅的增加。汽车的被动安全性能也就自然而然的越来越受到广大国人的关注。厂家也越来越多的把自己产品的安全性当 作宣传的重点,越来越多的世界最新的安全技术研究成果被引进中国,越来越多的中国的工程师和研发人员开始专注于这一领域。

  汽车主动式安全系统

  为预防汽车发生事故,避免人员受到伤害而采取的安全设计,称为主动安全设计,如ABS,EBD,TCS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性,尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯,前后雾灯,后窗除雾灯也是主动安全设计。

  实现对意外的主动避免和预防需要各种传感和探测系统,如前后视雷达、夜视系统、红外线探测、测距、CMOS/CCD影像监视,以及胎压自动监测系统(TPMS)等。主要的工作原理即传感器从外界获得所需的物理模拟信号值,转化为数字信号后再交由特定的控制单元进行分析,并进行有效的决策和预防措施。

  

  图一 汽车安全系统从被动向主动方式发展的趋势图

  1. 预碰撞系统

  AWS是Advance Warning System缩写。是一个意外事故预防和缓和的驾驶辅助系统,在危险发生前给驾驶员提供及时的声音和视觉报警。目前,公路交通事故已成为全球范围内日益严重的公共安全问题。统计资料表明,其中驾驶员的人为因素导致的公路交通事故率最高。无论是事故数量。还是伤亡人数均分别高达各自总数的90%左右。并且。在导致这些公路交通事故的驾驶员的人为因素中,疲劳和精神分散驾驶是重要原因之一。驾驶员在3s时间内的注意力不集中,造成了其中80%的交通事故,主要表现为车道偏离和追尾事故。 目前。国内外在防止车道偏离和保持安全车距两个方面都开展了相当多有益的探索,在雷达、激光、超声波、红外线、机器视觉等传感器技术方面都取得了一些突破。经过长期大量的研究实践,人们逐步认识到采用单目视觉技术,仅使用一台摄像机,即能在一定程度上实现对前方道路环境、车辆探测及车距监测的功能。 车元素研究显示,若在公路交通事故发生前的1.5s给驾驶员发出预警,则可避免90%的这类事故。因此,通过在汽车上安装汽车碰撞预警系统,利用技术手段分析车道、周围车辆的状况等驾驶环境信息,一旦当驾驶员发生疲劳及精神分散、汽车出现无意识的车道偏离及汽车间车距过近。存在追尾可能时。能够及时给予驾驶主动预警,是减少公路交通事故行之有效的技术措施。

  2. ACC自适应巡航控制系统

  所谓预碰撞系统,只能在碰撞发生之前做出的一系列积极准备,而并不是“预防”碰撞的发生。目前发展迅速的ACC(AdapTIve Cruise Control),即自适应巡航控制,则能部分实现碰撞事故的预防。

  ACC属于前向行驶的速度控制系统,主要功能在于控制本车与周边车辆的安全距离。其通过在车身四周配置的多个传感器和车内控制系统的先进算法向驾驶员提供安全驾车的辅助信息和建议,并在探测到潜在危险时向驾驶员及时发送警报,甚至直接介入车辆的操控系统加以干预。然而无论如何,ACC仅对刹车拥有部分干预程度,驾驶员仍然是驾驶的核心。

  ACC实现速度和车距控制的关键在于锁定前方目标车辆,然后计算出该车的速度、加速度等行驶信息。车主会提前为ACC设定反应时间,ACC在行驶时则会再依据辆车的相对速度和当前车距计算出安全车距,并判断下一步的速度控制;而当辆车距离过近而超出ACC的控制范围,则系统切换至预碰撞安全处理系统。

  3. 驾驶警示系统

  驾驶警示系统主要通过CCD/CMOS等传感器和影像设备作为监视手段,通过内置辨识系统判断车辆状态和驾驶员的行为是否正常,如出现问题则及时发出警示信号避免事故的发生。也有的驾驶警示系统能探测出驾驶员呼出气体的酒精浓度并给予适当的警告。此外后方和侧面的监视器也可属于驾驶警示系统,其可消除驾驶员的视觉死角,避免倒车时常见的碰撞事故。

  驾驶警示系统的功能主要包括车道偏离警示(Lane Departure Warning, LDW)、驾驶危险警示、视觉死角警示(或称盲点检测)等。其中车道偏离警示主要在驾驶员驶入错误的车道进行警告,或在变换车道时提示其打方向灯等动作。

  驾驶警示系统能为驾驶员的安全驾驶提供有效的辅助信息,但如果辅助信息不够全面则无法起到其应有的作用。另一方面,一切事物都有其两面性,如果辅助信息过多或过于复杂,不但对安全驾驶无益,有时反而会让驾驶员疲于处理各种辅助信息而精力不集中,容易酿成事故。

  此外,辅助信息通过何种手段发送给驾驶员也是值得研究的问题之一。屏显、仪表板、语音等属于传统的手段,目前还出现了“体感警示”的方式,即汽车通过振动踏板、座椅、方向盘等来向驾驶员发送信息,或引起其注意。

  4. 电子稳定程序

  电子稳定装置(ElectronicStablityProgram)是一种牵引力控制系统,不但控制驱动轮,而且可以控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过度的情况,此时后轮会失控而甩尾,ESP便会通过对外侧的前轮的适度制动来稳定车辆。转向不足时,为了校正循迹方向,ESP则会对内后轮制动,从而校正行驶方向。

  随着近年电子科技的发展,各种汽车智能安全系统也开始发展起来,主要是通过由雷达和摄像机组成的“预知传感器”,对行车危险进行判断并帮助驾车者进行处理。这一系统能够在汽车与其它物体发生撞前的瞬间,自动进行干预以保证安全。

  传感器的类型与选用

  无论是驾驶警示系统这类的辅助提示系统,还是电子稳定程序类的系统接控,其有效的工作基础是充分可靠的信息以及后台正确而迅速的判断能力。获得可靠信息的关键是传感器及其合理的分布;正确的判断力则来自控制系统的快速响应和可靠算法。

  车辆用传感器依据其具体的特性和用途,分别位于车体的不同位置,主要包括雷达、红外线、LIDAR(Light DetecTIng and Ranging)、超声波、加速度传感器、CCD/CMOS影像系统等。

  预碰撞系统中主要运用的传感器为毫米波雷达或激光雷达。其中毫米波雷达价格较高,主要面向高端车市场;而激光雷达的成本较低,仅为毫米波雷达的1/3左右,针对低价车市场。但在性能上,激光的波长较短,限制了其应用范围,不利于雨雪天等恶劣环境下的使用。

  红外线及影像传感器为主的监视器技术主要用于行车时的障碍物识别及辅助视野等。红外线成像又可分为温度探测的远红外(FIR)技术和用于夜视的近红外(NIR)技术。FIR可探测具有温度的生物,其可将物体辐射出的热量显示为影像;NIR则主要用于夜间等视线不良的情况,可探测得比车灯照射距离更远,但同时也容易受到对面灯光的影响,其主要用于夜视等辅助路况显示。

  如需要探测车外甚至车内的具体情况,则可使用CCD或CMOS元件作为视觉影像传感器。目前CCD/CMOS的应用日趋广泛,配合先进的视觉识别算法,其成像范围内的运动物体、路面状况及摩擦系数、路边的交通信号与标志、路面车道分隔线等都可被视别,完全可成为驾驶员的眼睛。

  CCD/CMOS也可实现较大的动态,来表现昏暗和高反差环境下的图像细节,该技术通过捕捉高感光度和低感光度两种画面并加以合成的方式实现。此外,CCD/CMOS如果与上文所述红外线或雷达结合,则可组成混合式传感器(Sensor Fusion)。红外线发生器照射目标物体后,反射回的红外线被CCD/CMOS吸收,因此无论白天或夜晚均可对路况加以识别,为驾驶员提供功能强大的辅助视觉。

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2017年12月6日,第二届氢能与燃料电池产业发展国际交流会暨第一届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技...

发表于 2017-12-07 15:45 2076次阅读
国内第一个氢能领域团体标准发布

汽车大灯的前世今生及未来介绍

汽车大灯将会变得更加明亮、更加智能、而且更便宜。下面将会简单介绍汽车大灯的发展历史以及预测未来的汽车...

发表于 2017-12-07 14:14 2041次阅读
汽车大灯的前世今生及未来介绍

自驾车AI芯片战一触即发

随着Nvidia持续推广其Drive PX平台,努力地将自家品牌定位为基于AI自动驾驶技术的领导者,...

发表于 2017-12-07 13:58 1668次阅读
自驾车AI芯片战一触即发

英专家发出警告:无人驾驶汽车或将成为黑客下一个目...

无人驾驶汽车领域一位保险专家Matthew Channon写信给议员警告无人驾驶汽车发生交通事故的危...

发表于 2017-12-07 09:03 1359次阅读
英专家发出警告:无人驾驶汽车或将成为黑客下一个目...

什么保险杠都是塑料的?

能安全吗?

发表于 2017-12-06 11:19 1276次阅读
什么保险杠都是塑料的?

氢燃料汽车普及存难题

氢燃料汽车是指以氢为主要能量作为移动的汽车。理论上,相比起纯电动车在电池生产方面存在的潜在污染,氢能...

发表于 2017-12-06 09:07 992次阅读
氢燃料汽车普及存难题

娱乐行业未来会在自动驾驶汽车上带来更多的“沉浸式...

想想在一个自动驾驶汽车的世界里,你的通勤是多么的放松。你跳上你的车,告诉电脑你的目的地,然后安静地坐...

发表于 2017-12-05 17:16 1914次阅读
娱乐行业未来会在自动驾驶汽车上带来更多的“沉浸式...

李彦宏乌镇演讲:互联网人口红利结束了,未来发展的...

李彦宏表示,中国互联网网民的成长速度和中国GDP成长速度的比较中,可以发现互联网的人口红利结束了,他...

发表于 2017-12-05 13:52 784次阅读
李彦宏乌镇演讲:互联网人口红利结束了,未来发展的...

宝马向慕尼黑欧洲电池中心注入2亿欧元

另外,宝马目前还在全力开发模块化设计,等到2020年,它的电池将能适应各种车型。

发表于 2017-12-05 10:38 1629次阅读
宝马向慕尼黑欧洲电池中心注入2亿欧元

大众集团公布新型48V轻度混动系统

自2011年奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷、大众联合推出48V系统以来,由于其既可以满足车载负载及性能提...

发表于 2017-12-05 10:27 1935次阅读
大众集团公布新型48V轻度混动系统

物联网行业八大安全保障趋势分析

你有没有为混合型的流氓软件涌现做好准备?物联网僵尸网络要是参与加密数字货币的挖矿会怎样?物联网研究机...

发表于 2017-12-05 09:51 1376次阅读
物联网行业八大安全保障趋势分析

碳纤维复合材料对汽车进行轻量化应用

在能源效率短期内很难再有实质提升前提下,整车轻量化成了汽车节能环保的现实首选路径。

发表于 2017-12-04 15:59 1980次阅读
碳纤维复合材料对汽车进行轻量化应用

汽车电子开发与测试教程

读者们一定与我有同感,现在的汽车比从前复杂得多了,特别是从电子设备的角度来看。当您今天坐在驾驶室里的...

发表于 2017-12-02 11:50 358次阅读
汽车电子开发与测试教程

汽车发动机冷却系统保养简介

在汽车发动机不断运转的情况下,它的最高燃烧温度可能高达2500度,即使在怠速或低转速下,燃烧室的平均...

发表于 2017-11-21 17:20 753次阅读
汽车发动机冷却系统保养简介

汽车发动机冷却系统作用、组成及工作原理

汽车发动机冷却系统是发动机六大系统之一,其功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去,保证发动机在最...

发表于 2017-11-21 16:39 6677次阅读
汽车发动机冷却系统作用、组成及工作原理

汽车焊装的夹具设计技术解读

(1)对于冲压零件装焊后应具有互换性的车身合件及总成,应使用车身的各配合部位,特别是孔洞的形状尺寸符...

发表于 2017-10-23 11:18 565次阅读
汽车焊装的夹具设计技术解读

汽车黑科技太多,反而更容易出事故

美国汽车协会(AAA,AmericanAutomobile Association)一项最新研究表明...

发表于 2017-10-13 13:04 1086次阅读
汽车黑科技太多,反而更容易出事故

灵活地为汽车选择合适的闪存解决方案

随着汽车电脑化进程步伐不断加快,NOR 闪存在汽车领域中的应用越来越广泛。如何选择最佳汽车应用闪存?...

发表于 2017-09-28 10:46 5671次阅读
灵活地为汽车选择合适的闪存解决方案

《霹雳游侠》中那辆会说话的汽车

Kitt,中文译名基特,美国电视系列剧《霹雳游侠》中的那辆会说话的汽车。随着这部电视剧在国内的风靡,...

发表于 2017-09-22 17:36 3059次阅读
《霹雳游侠》中那辆会说话的汽车

看国产北京BJ40汽车如何正确打开蹭热度方式

 据了解,北京BJ40是一款性能优质的越野车。霸气的前脸采用家族式的多孔竖条格栅设计,硕大的黑色硬塑...

发表于 2017-08-14 11:22 1492次阅读
看国产北京BJ40汽车如何正确打开蹭热度方式

清水洗车总洗不干净?教你一招十分钟搞定,天天开新...

经常可以听到身边的车主朋友抱怨,经常都是在早上刚洗完的车,只要开车出去一圈回来,中午或是下午就又脏兮...

发表于 2017-07-27 09:39 391次阅读
清水洗车总洗不干净?教你一招十分钟搞定,天天开新...

买车需知哪几条事项?教你如何新车大搞新配置

随着汽车制造业的飞速发展,汽车上的配置也是越来越多。一些高端黑科技(诸如HUD抬头显示、手势控制系统...

发表于 2017-07-23 10:58 228次阅读
买车需知哪几条事项?教你如何新车大搞新配置

汽车异味到底怎么来的?教你怎样更快捷的去除汽车异...

夏季一到,车内异味似乎也开始随之变得更重,车内空间狭小,难闻的气味会对驾驶员难以集中注意力,影响正常...

发表于 2017-07-20 16:41 427次阅读
汽车异味到底怎么来的?教你怎样更快捷的去除汽车异...

在烈日炎炎的夏日,新车耗油量越来越高!教你如何减...

许多车主在运用爱车的过程中,都会发现,尽管车是越开越熟,但油耗却越来越高,致使养车成本大大添加。本来...

发表于 2017-07-19 14:49 205次阅读
在烈日炎炎的夏日,新车耗油量越来越高!教你如何减...

教你如何尽早发现汽车预防自燃现象?汽车自燃高峰期...

全国范围内近40度的高温期,致使自燃事件一起接一起,这些自燃车辆中有旧车、有次新车、甚至还有新车,并...

发表于 2017-07-19 09:34 377次阅读
教你如何尽早发现汽车预防自燃现象?汽车自燃高峰期...

汽车变速箱打齿,对车的危害如此严重

汽车已经存在在中国市场有些年了,但是仍然有很多故障问题大家还不是很清楚,今天给大家介绍一下汽车打齿,...

发表于 2017-07-11 14:43 1130次阅读
汽车变速箱打齿,对车的危害如此严重

爱车的朋友看过来,新车磨合需要谨记的6大禁忌!!...

汽车新的传动零部件的表面总会存在一定的细微瑕疵,使得零部件在运转时相互之间的接合与啮合不够严密,造成...

发表于 2017-07-11 14:11 234次阅读
爱车的朋友看过来,新车磨合需要谨记的6大禁忌!!...

驾驶一辆被黑客黑掉 油门和刹车都失灵的车是什么体...

你是否经历过在开车时刹车和油门都失灵的危险状况?也许你没有经历过,但是这种事情一定有可能发生,而且这...

发表于 2017-07-10 09:21 357次阅读
驾驶一辆被黑客黑掉 油门和刹车都失灵的车是什么体...

电动汽车将进一步代替汽车?电动汽车6月份在挪威销...

据美国媒体7月4日消息,中国目前在电动汽车销量上居于领先地位。另一方面,挪威电动汽车占注册新车的比率...

发表于 2017-07-06 09:27 174次阅读
电动汽车将进一步代替汽车?电动汽车6月份在挪威销...

性能全面升级的特斯拉Model S/Model ...

 据外媒7月3日消息,在全新车型Model 3即将上市之际,特斯拉公布了对其现有两款车型Model ...

发表于 2017-07-06 09:13 246次阅读
性能全面升级的特斯拉Model S/Model ...