王藝穎

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，開封 475004）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人口的增加， 機(jī)動(dòng)車數(shù)量越來(lái)越多，交通安全問(wèn)題日益嚴(yán)重，交通事故頻繁發(fā)生。 根據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《2018 年全球道路安全現(xiàn)狀報(bào)告》， 每年約135 萬(wàn)人死于道路交通事故［1］。以我國(guó)為例，2018 年， 共發(fā)生交通事故244 937 起，因交通事故死亡63 194 人，受傷258 532 人，交通事故造成直接財(cái)產(chǎn)損失共計(jì)138 456 萬(wàn)元［2］。 因此，交通安全問(wèn)題已成為世界性的大問(wèn)題。 為降低交通事故的發(fā)生頻率， 減少因交通事故帶來(lái)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失， 多種多樣的汽車安全技術(shù)被應(yīng)用到現(xiàn)代汽車上。

汽車安全技術(shù)分為主動(dòng)安全技術(shù)和被動(dòng)安全技術(shù)。 主動(dòng)安全技術(shù)是通過(guò)預(yù)先防范，在突發(fā)情況下，輔助駕駛員在輕松和舒適的駕駛條件下自如地操縱控制汽車，規(guī)避交通事故的發(fā)生。被動(dòng)安全技術(shù)是指汽車在事故發(fā)生過(guò)程中及事故發(fā)生后， 對(duì)車內(nèi)成員及行人進(jìn)行保護(hù)，盡可能地減輕人員傷亡。相對(duì)于汽車被動(dòng)安全技術(shù)， 汽車主動(dòng)安全技術(shù)更能有效地避免事故的發(fā)生或減少事故造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。另外，由于傳統(tǒng)的被動(dòng)安全設(shè)施性能改進(jìn)的空間較小，所以汽車主動(dòng)安全相關(guān)技術(shù)順勢(shì)發(fā)展，各種主動(dòng)安全設(shè)備及系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生， 為保證車輛行駛安全性作出了重要貢獻(xiàn)。

1 汽車安全技術(shù)的起源和發(fā)展歷程

1.1 汽車安全技術(shù)的起源

1896 年汽車撞死第1 名行人，1898 年第1 名汽車司機(jī)在交通事故中喪生。自此，人們開始不斷努力地改善汽車的安全性能。1966 年，美國(guó)國(guó)會(huì)參、眾兩院通過(guò)了《道路交通安全法》，汽車安全性得到了高度重視，汽車制造企業(yè)積極響應(yīng)，汽車安全技術(shù)從此快速發(fā)展［3］。

1.2 汽車安全技術(shù)的發(fā)展歷程

20 世紀(jì)60 年代，汽車采用能量吸收式轉(zhuǎn)向柱、雙管路制動(dòng)；70 年代，座椅頭枕、兒童安全座椅、安全門鎖、 廣角后視鏡及安全輪胎等在汽車上推廣使用。 1978 年，博世公司第一次將數(shù)字電控汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-lock Braking System，簡(jiǎn)稱ABS）用在梅賽德斯奔馳轎車上。 ABS 是汽車上采用安全帶以來(lái)在安全性方面所取得的最為重要的技術(shù)成就。從20 世紀(jì)80 年代起，汽車制動(dòng)防抱死裝置開始在汽車上使用， 各種主動(dòng)安全技術(shù)相繼問(wèn)世；90 年代，汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)在汽車上廣泛普及，同時(shí)出現(xiàn)了制動(dòng)輔助系統(tǒng)、 電子制動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置；90 年代后，電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和新材料在汽車產(chǎn)品中的應(yīng)用使汽車安全技術(shù)的發(fā)展更加迅速，多種安全系統(tǒng)集成化趨勢(shì)初見端倪，汽車的安全性能日臻完善［4-5］。

2 國(guó)內(nèi)外典型汽車的主動(dòng)安全技術(shù)及工作原理

2.1 制動(dòng)避險(xiǎn)方面

2.1.1 汽車防抱死制動(dòng)系 統(tǒng) （Anti－lock Braking System， 簡(jiǎn)稱ABS）

汽車緊急制動(dòng)時(shí)，ABS 通過(guò)輪速傳感器檢測(cè)各車輪的轉(zhuǎn)速并發(fā)送信號(hào)給電子控制器， 電子控制器計(jì)算車輪滑移率并判斷車輪是否抱死。 當(dāng)車輪將要抱死時(shí)，電子控制器發(fā)出控制信號(hào)，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)整制動(dòng)壓力，將汽車車輪的滑移率控制在10%～20%范圍內(nèi)［6］，使輪胎與地面間有最大的附著系數(shù)，并使車輪保持在微弱滑移的滾動(dòng)狀態(tài)下制動(dòng)且不會(huì)抱死，避免因前輪抱死無(wú)法控制車輛行駛方向及后輪抱死出現(xiàn)側(cè)滑的現(xiàn)象。

2.1.2 電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（Electronic Brake force Distribution， 簡(jiǎn)稱EBD）

電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)是汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，其工作原理是，在汽車制動(dòng)時(shí)，分別對(duì)4個(gè)地面附著條件不同的輪胎的地面摩擦力進(jìn)行計(jì)算， 使各輪胎的制動(dòng)裝置根據(jù)具體情況用相應(yīng)的方式和力量進(jìn)行制動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)中不斷高速調(diào)整，使制動(dòng)力與摩擦力相匹配，從而避免汽車在制動(dòng)時(shí)因4 個(gè)輪胎的附著力不同，發(fā)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象［7］。在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作啟動(dòng)之前， 電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)已經(jīng)平衡了每一個(gè)車輪的有效抓地力，可以避免車輛出現(xiàn)甩尾和側(cè)移， 即使汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)失效， 也能保證車輛不會(huì)因?yàn)樗ξ捕l(fā)翻車等惡性交通事故。

2.1.3 自動(dòng)制動(dòng)差速器 （Automatic Brake Differential， 簡(jiǎn)稱ABD）

緊急制動(dòng)時(shí)，車輛的重心前移，后輪承擔(dān)的重量減少，嚴(yán)重時(shí)，后輪會(huì)失去抓地力。此時(shí)，相當(dāng)于只有前輪在制動(dòng)，所以造成制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)。自動(dòng)制動(dòng)差速器可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全部車輪的轉(zhuǎn)速， 相應(yīng)地減少后輪制動(dòng)力，以使后輪與地面保持有效的摩擦力。同時(shí)，將前輪制動(dòng)力加至最大，以縮短制動(dòng)距離。

2.1.4 坡道控制系統(tǒng) （Hill Descent Control， 簡(jiǎn)稱HDC）

坡道控制系統(tǒng)的功能是保證車輛在坡道行駛時(shí)的穩(wěn)定性。 使用時(shí)，將變速箱手柄置于1 擋或倒擋，然后按一下手柄旁邊的HDC 鍵， 車輛就以6 km／h的速度勻速下坡，且駕駛員可以不踩制動(dòng)踏板，只需控制好方向盤就能安全到達(dá)坡底。 坡道控制系統(tǒng)的工作原理是，通過(guò)對(duì)前橋施加短暫的制動(dòng)力，補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，以提高車輛在陡坡行駛的可控性。當(dāng)有車輪失去抓地力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)采用防抱死策略，使其重新獲得牽引力。

2.1.5 緊急制動(dòng)輔助裝置（Emergency Brake Assist，簡(jiǎn)稱EBA）

一般情況下，開始制動(dòng)時(shí)，駕駛員對(duì)制動(dòng)踏板施加較小的力，然后根據(jù)情況相應(yīng)地增加或減小。緊急制動(dòng)時(shí)，若駕駛員反應(yīng)慢，施加的制動(dòng)力不夠，緊急制動(dòng)輔助裝置可通過(guò)駕駛員踩踏制動(dòng)踏板的速率判斷其制動(dòng)緊迫性，并在幾毫秒內(nèi)啟動(dòng)全部制動(dòng)力，顯著縮短制動(dòng)距離［8］，從而避免不利狀況的發(fā)生。

2.1.6 自 動(dòng) 緊 急 制 動(dòng) （Autonomous Emergency Braking， 簡(jiǎn)稱AEB）

自動(dòng)剎車系統(tǒng)可以預(yù)知潛在的碰撞危險(xiǎn)并及時(shí)通知駕駛員，在必要的情況下，自動(dòng)控制制動(dòng)踏板可完成制動(dòng)減速，以規(guī)避碰撞事故或降低碰撞后果。自動(dòng)剎車系統(tǒng)的工作原理是， 利用內(nèi)置在擋風(fēng)玻璃頂部， 與后視鏡同高度的激光傳感器監(jiān)測(cè)保險(xiǎn)杠前方10 m 以內(nèi)的汽車及其他物體，以汽車本身的車速和與前方車的車距為基礎(chǔ)，自動(dòng)剎車系統(tǒng)每秒進(jìn)行50次計(jì)算，以確定避免碰撞所需要的制動(dòng)力。若計(jì)算值超過(guò)一定范圍，駕駛員仍未采取制動(dòng)措施，系統(tǒng)便默認(rèn)有碰撞危險(xiǎn)。 自動(dòng)剎車系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)制動(dòng)和減小節(jié)氣門規(guī)避碰撞或者減小碰撞損害程度， 同時(shí)閃爍剎車燈以警示其他車輛［9］。

2.2 操縱穩(wěn)定性方面

2.2.1 汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng) （Acceleration Slip Regulation， 簡(jiǎn)稱ASR）

汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)通過(guò)減少供油量降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率或由制動(dòng)器控制車輪打滑以達(dá)到對(duì)汽車牽引力的控制， 使汽車的各個(gè)車輪在不同的附著路面上都可以獲得最好的牽引條件，從而減少車輪滑轉(zhuǎn)率，避免或減輕車輛在易滑路面加速或啟動(dòng)時(shí)因后驅(qū)動(dòng)輪打滑出現(xiàn)的車輛甩尾、 前驅(qū)動(dòng)輪打滑導(dǎo)致的方向失控現(xiàn)象， 以及因驅(qū)動(dòng)輪打滑引發(fā)車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)的路線偏離現(xiàn)象［10］。

2.2.2 車身主動(dòng)控制系統(tǒng) （Active Body Control，簡(jiǎn)稱ABC）

車身主動(dòng)控制系統(tǒng)是一種兼具主動(dòng)式懸架和減震功能的系統(tǒng)，主要功能是保證車輛在不同路面條件行駛時(shí)，都能夠保持良好的車輛行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性。車身主動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)收集的傳感器信號(hào)，識(shí)別車輛的行駛狀態(tài)，精確控制車身在橫向、縱向和垂直方向上的側(cè)傾、橫擺、俯仰變動(dòng)，同時(shí)保障車身高度在車輛負(fù)載發(fā)生變化時(shí)維持在一定水平。

2.2.3 車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng) （Dynamic Stability Control， 簡(jiǎn)稱DSC）

寶馬研發(fā)的車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)， 通過(guò)對(duì)有打滑趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)輪打滑， 以維持車身行駛的穩(wěn)定性。在路面附著系數(shù)較差的濕滑、松軟路面，駕駛員通過(guò)開啟車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，可以增大車輪在路面上的牽引力， 提高車輛在上述不良路面行駛的穩(wěn)定性和安全性。 車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的另一個(gè)功能是彎道制動(dòng)，即當(dāng)車輛在彎道行駛時(shí)，施加一個(gè)較小的制動(dòng)力以減少過(guò)度轉(zhuǎn)向的發(fā)生。 除此之外， 車身動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)制動(dòng)器的工作溫度調(diào)整制動(dòng)力大小， 以獲得和制動(dòng)力相對(duì)應(yīng)水平的制動(dòng)效應(yīng)， 以及根據(jù)傳感器信號(hào)預(yù)測(cè)到駕駛員即將采取制動(dòng)措施后，實(shí)時(shí)縮小制動(dòng)摩擦片間隙，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)待命。

2.2.4 車身電子穩(wěn)定系統(tǒng) （Electronic Stability Program，簡(jiǎn)稱ESP）

ESP 是在 ABS 系統(tǒng)、ASR 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是對(duì)ABS 和ASR 功能的繼承和擴(kuò)展。ESP的工作原理是，ECU 根據(jù)傳感器收集的信號(hào)識(shí)別和預(yù)測(cè)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 并通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)， 調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力，修正汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，保證車輛在行駛過(guò)程中的良好操縱性和方向穩(wěn)定性。此外，當(dāng)檢測(cè)到駕駛員有不當(dāng)操作行為或者路面條件異常時(shí)， 通過(guò)控制警告燈閃爍來(lái)提示駕駛員［11］。

2.2.5 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng) （Vehicle Stability Control，簡(jiǎn)稱VSC）

VSC 是豐田公司開發(fā)的一種汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的操控動(dòng)作（轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和油門等）、路面信息和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 當(dāng)出現(xiàn)緊急轉(zhuǎn)彎、緊急加速和緊急制動(dòng)等突發(fā)情況時(shí)，車輛VSC可以通過(guò)傳感器信號(hào)迅速感知， 并通過(guò)計(jì)算控制單元做出判斷、決策，向發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)每個(gè)輪胎的制動(dòng)力進(jìn)行單獨(dú)控制， 調(diào)整每個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，從而維持車身的穩(wěn)定［12-13］。

2.3 視野性能方面

2.3.1 泊車輔助系統(tǒng)（Parking Distance Control， 簡(jiǎn)稱PDC）

PDC 是汽車主動(dòng)防撞安全系統(tǒng)的一種，電子控制器單元ECU 根據(jù)傳感器收集的信號(hào)，采用相應(yīng)的聲音或影像裝置， 提示駕駛員車輛周邊的障礙物和車輛之間的相對(duì)位置， 提高駕駛員在泊車時(shí)的安全性、方便性。

2.3.2 夜視輔助系統(tǒng)

由于車輛照明裝置的局限性，在夜間行駛時(shí)，駕駛員不能完全看清楚路面上的行人、 車輛及其他障礙物。夜視輔助系統(tǒng)的作用是在夜間行駛時(shí)，輔助駕駛員看清路面的情況， 避免碰撞事故的發(fā)生，增強(qiáng)車輛在夜間行駛時(shí)的安全性。該系統(tǒng)的工作原理是，利用紅外技術(shù)，將路面上的行人、車輛及其他障礙物以圖像信息顯示在車載顯示屏上，以提示駕駛員注意， 從而最大限度地避免碰撞事故的發(fā) 生［14-15］。

2.3.3 自適應(yīng)前照明系統(tǒng) （Adaptive Front Lighting System， 簡(jiǎn)稱AFS）

汽車自適應(yīng)前照明系統(tǒng)是目前國(guó)際上在安全舒適照明領(lǐng)域的新技術(shù)之一，它根據(jù)汽車行駛的周邊環(huán)境、路面照明情況、天氣狀況、道路限速要求等情況，調(diào)節(jié)配光方式，以適應(yīng)不同路況和天氣，如，普通道路、城市道路、高速道路、彎道和良好天氣、惡劣天氣等。 AFS 的工作原理是，通過(guò)傳感器獲取方向盤轉(zhuǎn)角、車輛行駛速度、路面亮度、路面濕度等信息，并通過(guò)CAN 總線傳送給電子控制單元ECU， 經(jīng)中央控制電路處理后，輸出信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其調(diào)整燈光配置，使AFS 處于不同的模式［16］。 AFS 有以下5 種照明模式：（1）基礎(chǔ)照明。 在普通道路行駛時(shí)默認(rèn)開啟，與普通近光燈基本相同；（2）城市道路照明。 在有固定照明的城市道路行駛且車速不超過(guò)60 km／h 時(shí)，允許自動(dòng)開啟。 為保證交叉路口和道路邊緣的照明，避免與岔路中出現(xiàn)的車輛或行人出現(xiàn)碰撞事故，城市道路照明模式采用相對(duì)寬闊的光型。（3）高速道路照明。在高速道路上行駛且車速大于70 km／h 時(shí)，自動(dòng)開啟。 隨著車速的增大，調(diào)整近光燈高度，使照明范圍更寬、距離更遠(yuǎn)，保證能在安全制動(dòng)距離之外發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)。 （4）彎道照明。 當(dāng)車輛進(jìn)入彎道時(shí)開啟。ECU 通過(guò)對(duì)車輛方向盤轉(zhuǎn)角、車速等信息的分析和處理，發(fā)出控制信號(hào)給執(zhí)行單元，采用附加光源或水平旋轉(zhuǎn)近光燈給彎道以足夠的照明，避免因照明死角引發(fā)的交通事故。 （5）惡劣天氣照明。 在傳感器檢測(cè)到路面潮濕或擋風(fēng)玻璃雨刮器持續(xù)工作2 min 以上時(shí)，自動(dòng)開啟。調(diào)整前照燈光型，限制車輛前方20 m 內(nèi)的照度，以避免路面積水反射光使前方60 m 內(nèi)的會(huì)車駕駛員眩目， 引發(fā)交通事故。

2.3.4 盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) （Blind Spot Monitoring System， 簡(jiǎn)稱BSM）

盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是輔助駕駛員掃除后視鏡視野盲區(qū)， 避免因駕駛員未注意到后視鏡視野盲區(qū)內(nèi)的后方車輛而變道的時(shí)候發(fā)生碰撞事故。BSM 的工作原理是，利用安裝在汽車保險(xiǎn)杠內(nèi)的雷達(dá)傳感器， 在車輛行駛速度超過(guò)控制單元內(nèi)儲(chǔ)存的某一特定速度時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)時(shí)向車輛的前后、左右發(fā)出雷達(dá)探測(cè)微波信號(hào)， 控制單元通過(guò)對(duì)反射回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析、測(cè)算，同時(shí)，排除掉路面上的固定物體和遠(yuǎn)離本車輛的物體， 確定盲區(qū)內(nèi)后來(lái)車輛的距離、車速和方向，并通過(guò)指示燈閃爍提示駕駛員變道會(huì)有危險(xiǎn)。 若駕駛員未注意到指示燈提示而駕駛車輛變道，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出語(yǔ)音警報(bào)，再次提示駕駛員變道危險(xiǎn)。在整個(gè)車輛行駛過(guò)程中，盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不斷地監(jiān)測(cè)和提醒駕駛員，以避免因霧、霾天氣，后視鏡視野盲區(qū)， 駕駛員疏忽等潛在危險(xiǎn)因素導(dǎo)致行車事故［17］。

2.3.5 抬 頭 顯 示 系 統(tǒng) （Heads Up Display， 簡(jiǎn) 稱HUD）

抬頭顯示系統(tǒng)是以駕駛員為中心的一種系統(tǒng)，主要功能是讓駕駛員的視線集中在前方的路面情況上， 在不低頭的前提下就能夠看到車輛在行駛時(shí)的相關(guān)重要信息。HUD 的主要工作原理是將車輛行駛時(shí)的相關(guān)車速、 導(dǎo)航等相關(guān)重要信息投射在擋風(fēng)玻璃上的全息半鏡上， 使駕駛員在車輛行駛過(guò)程中不需要抬頭或轉(zhuǎn)頭就能夠清楚地看到汽車行駛時(shí)的車速和導(dǎo)航等相關(guān)重要信息， 使駕駛員的視線主要集中在前方路面的情況， 避免因駕駛員轉(zhuǎn)頭或低頭看信息而引發(fā)交通安全事故［18］。

2.4 狀態(tài)檢測(cè)方面

2.4.1 車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（Lane Departure Warning System， 簡(jiǎn)稱LDWS）

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的功能是輔助駕駛員減少車輛因車道偏離而引發(fā)的交通事故。 該系統(tǒng)的工作原理是， 控制單元對(duì)攝像頭或者紅外線傳感器收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理， 確定車道標(biāo)識(shí)線及車輛在車道中的位置。當(dāng)監(jiān)測(cè)到車輛偏離車道時(shí)，控制單元分析車輛行駛狀態(tài)和駕駛員操作狀態(tài)的傳感器信號(hào)，若監(jiān)測(cè)到駕駛員打開轉(zhuǎn)向燈開關(guān)，正常變線行駛，則車道偏離預(yù)警系統(tǒng)不作提示，否則，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提示駕駛員車輛處于車道偏離狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)修正方向，以避免發(fā)生交通事故［19-20］。

2.4.2 前碰撞預(yù)警系統(tǒng)（Forward Collision Warning System， 簡(jiǎn)稱FCWS）

行車前撞預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是提醒后方車輛駕駛員前方即將到來(lái)的追尾碰撞危險(xiǎn)， 以使駕駛員及時(shí)地采取相應(yīng)的避撞措施， 避免碰撞事故的發(fā)生或減輕碰撞過(guò)程中的損害程度。 行車前碰撞預(yù)警系統(tǒng)分為完全行車前碰撞預(yù)警系統(tǒng)和制動(dòng)能效行車前碰撞預(yù)警系統(tǒng)，前者主要在乘用車上使用，后者主要在貨車上使用［21-22］。

2.4.3 車 距 監(jiān) 控 系 統(tǒng) （Headway Monitoring and Warning， 簡(jiǎn)稱HMWS）

HMWS 測(cè)量與前方車輛間的距離，并使用主體車輛的行進(jìn)速度來(lái)計(jì)算前方距離及到達(dá)前方車輛的時(shí)間，并在前方距離減少時(shí)發(fā)出不同級(jí)別的警告。

2.4.4 汽 車 碰 撞 預(yù) 警 系 統(tǒng) （Advance Collision Warning System，簡(jiǎn)稱AWS）

AWS 是由麥特集團(tuán)奔騰遠(yuǎn)程汽車信息服務(wù)有限公司聯(lián)合以色列Mobileye 公司，針對(duì)中國(guó)道路交通情況， 綜合采用圖像處理與汽車控制技術(shù)研發(fā)的一款高性能汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)。AWS 主要包括前方碰撞預(yù)警（FCWS）、車道偏離預(yù)警、車距監(jiān)控預(yù)警和后車追尾預(yù)警四大功能。 前方碰撞預(yù)警功能是收集和處理行車周圍環(huán)境及行車速度等信息和數(shù)據(jù)， 監(jiān)測(cè)前方有無(wú)碰撞危險(xiǎn)，若有，系統(tǒng)會(huì)在可能碰撞前2.7 s 發(fā)出警告。車道偏離預(yù)警功能是在行車過(guò)程中監(jiān)測(cè)和計(jì)算本車與車道標(biāo)志線邊界的距離，在非故意車道偏離前0.5 s 發(fā)出警告，并持續(xù)0.7 s。 車距監(jiān)控預(yù)警功能是監(jiān)測(cè)并計(jì)算與前車之間的距離，同時(shí)在視頻中顯示兩車距離，若發(fā)現(xiàn)與前方車輛距離小于最小安全距離， 系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警告。后車追尾預(yù)警功能是監(jiān)測(cè)后方車輛，若發(fā)現(xiàn)可能存在的危險(xiǎn)，就會(huì)發(fā)出警告，提醒本車駕駛員采取避讓措施，同時(shí)閃爍本車剎車燈警示后方車輛，以避免后車追尾，本車駕駛員采取避讓措施后，剎車燈停止閃爍［23］。

2.4.5 胎 壓 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) （Tire Pressure Monitoring System，簡(jiǎn)稱TPMS）

胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能是對(duì)車輛行駛中車輛輪胎的氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 當(dāng)輪胎氣壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，提醒駕駛員注意行車安全。 通過(guò)胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 駕駛員可以實(shí)時(shí)了解輪胎狀況， 避免爆胎， 也可以避免車輛在行駛過(guò)程中因胎壓不足導(dǎo)致油耗和廢氣排放增加，或者因胎壓不足，輪胎磨損嚴(yán)重， 導(dǎo)致車輛在制動(dòng)時(shí)制動(dòng)距離延長(zhǎng)， 引發(fā)交通事故。 根據(jù)工作原理的不同，TPMS 分為直接式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和間接式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 直接式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)輪胎中的壓力傳感器監(jiān)測(cè)各個(gè)輪胎的氣壓； 間接式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算輪胎滾動(dòng)半徑來(lái)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓。

2.4.6 駕駛警覺控制系統(tǒng)（Driver Alert Control，簡(jiǎn)稱DAC）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%的交通事故是由于駕駛員注意力不集中而引起的。 沃爾沃公司推出了一款幫助駕駛員避免因注意力不集中或駕駛疲勞等危險(xiǎn)駕駛行為引發(fā)交通事故的駕駛員警示控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)由安裝在擋風(fēng)玻璃和內(nèi)視鏡間的照相機(jī)、 多個(gè)傳感器和一個(gè)控制器組成， 照相機(jī)監(jiān)測(cè)汽車與車道標(biāo)志線的距離， 傳感器收集汽車的行駛狀況并將信息反饋給控制器，控制器對(duì)信息進(jìn)行分析和處理，以評(píng)估駕駛員在駕駛過(guò)程中是否有接聽電話、 與乘客長(zhǎng)時(shí)間交談等分心的危險(xiǎn)駕駛行為。當(dāng)危險(xiǎn)評(píng)估級(jí)別較高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)聲音、 信息顯示屏符號(hào)及文字提示駕駛員休息，以避免駕駛員因疲勞、分心等危險(xiǎn)駕駛行為引發(fā)交通事故［24］。

2.5 智能安全技術(shù)

2.5.1 巡航系 統(tǒng) （Adaptive Cruise Control， 簡(jiǎn) 稱ACC）

巡航系統(tǒng)的主要功能是，在一般情況下，控制車輛自動(dòng)行駛，同時(shí)降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，輔助駕駛員保障行車安全；在緊急情況下，避免交通安全事故的發(fā)生，降低因事故導(dǎo)致的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。該系統(tǒng)的工作原理是，通過(guò)雷達(dá)探測(cè)車輛前方的信息，若在有效范圍內(nèi)未監(jiān)測(cè)到目標(biāo)車輛， 則控制車輛按照駕駛員預(yù)設(shè)的車速巡航行駛，若監(jiān)測(cè)到目標(biāo)車輛，且距離小于安全距離，則控制發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)，使車輛與前方目標(biāo)車輛處于安全距離［24-27］。

2.5.2 汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)

汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)的主要功能是自動(dòng)干涉駕駛員操作狀態(tài)，輔助駕駛員主動(dòng)避開障礙物，避免車輛發(fā)生碰撞事故，以保障行車安全。該系統(tǒng)的工作原理是，傳感器收集車輛的行駛狀態(tài)及環(huán)境信息，控制單元通過(guò)接收和分析傳感器信號(hào)判斷車輛的安全狀態(tài)，若為安全狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)不干擾車輛的正常行駛狀態(tài)；若為非安全狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)控制單元首先發(fā)出控制信號(hào)切斷供油，若駕駛員仍未采取措施，則系統(tǒng)將自動(dòng)控制車輛的制動(dòng)和轉(zhuǎn)向，以使車輛避開障礙物，保證行車安全。 若車輛回到安全狀態(tài)或者駕駛員采取了制動(dòng)或轉(zhuǎn)向操作，系統(tǒng)將解除對(duì)車輛的控制；若系統(tǒng)判斷車輛的狀態(tài)為無(wú)法避過(guò)障礙物時(shí)， 系統(tǒng)除了會(huì)采取避開障礙物和減輕碰撞損害程度的控制行為外，還會(huì)依照危險(xiǎn)程度的不同，控制車輛采取適當(dāng)?shù)谋粍?dòng)安全動(dòng)作［28-31］。

3 汽車主動(dòng)安全技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

為避免汽車在行駛中發(fā)生交通事故或減輕交通事故造成的不良后果， 越來(lái)越多的汽車制造廠商投入大量的人力、物力和財(cái)力研究汽車主動(dòng)安全技術(shù)，開發(fā)新的汽車主動(dòng)安全產(chǎn)品。 隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在汽車上的廣泛應(yīng)用， 汽車主動(dòng)安全技術(shù)將朝著智能化、電子化、集成化的方向發(fā)展。

3.1 智能化

隨著電子信息系統(tǒng)的飛速發(fā)展， 越來(lái)越多的智能化主動(dòng)安全技術(shù)應(yīng)用到汽車上。 這些智能化系統(tǒng)可以輔助駕駛員監(jiān)測(cè)車輛的行駛狀態(tài)及車輛周圍的環(huán)境信息， 給駕駛員以警示信息或干預(yù)駕駛員的駕駛操作行為。 這樣，不僅可以排除安全隱患，還能夠大大降低駕駛員的駕駛強(qiáng)度， 同時(shí)提高車輛行駛過(guò)程中的舒適性和安全性。 未來(lái)汽車主動(dòng)安全技術(shù)的智能化趨勢(shì)是越來(lái)越多的人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)將應(yīng)用到汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)中， 汽車的安全性和智能化程度將越來(lái)越高。

3.2 電子化

汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)離不開各種傳感器對(duì)車輛的行駛狀態(tài)和周邊環(huán)境信息的收集， 電子控制單元對(duì)信息的傳遞、儲(chǔ)存和分析處理，執(zhí)行器對(duì)控制單元發(fā)出信號(hào)的實(shí)現(xiàn)。 隨著電子科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展， 傳感器收集的信號(hào)會(huì)越來(lái)越精確，ECU 的性能會(huì)越來(lái)越好，控制策略會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，執(zhí)行器的響應(yīng)會(huì)越來(lái)越靈敏。 這將有利于開發(fā)出更多具備新的功能的汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)產(chǎn)品， 使汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)的電子化程度越來(lái)越高。

3.3 集成化

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展， 汽車主動(dòng)安全技術(shù)的種類越來(lái)越多，包括制動(dòng)避險(xiǎn)、操縱穩(wěn)定性、駕駛員視野及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等， 各個(gè)分類之間有著密切的聯(lián)系， 新型的汽車主動(dòng)安全技術(shù)涉及的技術(shù)領(lǐng)域范圍越來(lái)越廣， 單一的汽車主動(dòng)安全技術(shù)很難進(jìn)一步提高汽車的安全性能。因此，各大汽車制造廠商在研發(fā)汽車主動(dòng)安全技術(shù)的過(guò)程中， 將多個(gè)主動(dòng)安全技術(shù)集成在一起，實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)安全技術(shù)的集成化，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的交互式信息傳遞， 使主動(dòng)安全技術(shù)和被動(dòng)安全技術(shù)相融合，形成有效的網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同發(fā)揮作用。因此， 未來(lái)汽車主動(dòng)安全技術(shù)還將越來(lái)越多地朝著集成化的方向發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

為了降低交通事故發(fā)生的頻率或減少因交通事故帶來(lái)的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失， 越來(lái)越多的汽車企業(yè)投入大量的人力、物力、財(cái)力研發(fā)新型的汽車主動(dòng)安全技術(shù)。本文在闡述汽車主動(dòng)安全技術(shù)概念、起源及發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上， 結(jié)合國(guó)內(nèi)外在汽車主動(dòng)安全技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，從制動(dòng)避險(xiǎn)、操縱穩(wěn)定、視野性能、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能安全技術(shù)等方面介紹了國(guó)內(nèi)外典型的汽車主動(dòng)安全技術(shù)及工作原理， 并分析了未來(lái)汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)， 希望能對(duì)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員和廣大汽車用戶有所裨益。