先進駕駛輔助系統技術發展與標準法規研究

摘 要：簡要介紹先進駕駛輔助系統的定義和分類，分析了技術特點和發展趨勢，闡述了國內外相關標準和法規進展情況。

關鍵詞：駕駛輔助系統；技術發展；標準法規

引言

汽車交通事故傷害的嚴重性使得對汽車安全性的研究成為了世界各國的重要課題。由此，汽車安全技術也成為了當前國際汽車高新技術發展最重要的主題之一。近年來，由于傳感器技術、電子技術和控制技術的飛速發展，以預防事故危險的主動安全技術得到了迅速發展。這些陸續出現的技術有：制動輔助系統（BAS）、電子穩定系統（ESC）、車道偏離報警系統（LDWS）、緊急避撞系統（AEBS）、自適應前照明系統（AFS）等等。該類技術可以很大程度地提高汽車安全性和舒適性，已經成為汽車技術發展的一個重要領域，該類技術可以統稱為汽車先進駕駛輔助系統。

1 先進駕駛輔助系統簡介

1.1 定義

先進駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems）簡稱ADAS，是利用安裝在汽車上的各種傳感器，在第一時間收集汽車、駕駛者和環境動態數據并進行辨識、偵測、追蹤和處理，進而發出警示使駕駛者察覺可能發生的危險，或在必要時介入汽車操作的一系列主動安全技術的總稱。

1.2 分類

2 先進駕駛輔助系統的技術特點及發展趨勢

2.1 典型技術介紹

2.1.1 車道偏離報警系統（LDWS）。系統由車內鏡后方的攝像頭以及速度傳感器、顯示裝置及報警器。當開啟這項功能后，如車輛行駛中偏離了之前行駛的路線或有偏離車道的傾向，車輛就會發出警報或方向盤開始震動以提醒駕駛員目前車輛偏離的狀況，這樣就可有效避免駕駛員心神煩亂、注意力不集中或駕駛疲勞的情況出現，減少安全隱患。

2.1.2 自適應前照明系統（AFS）。系統采用電子傳感器偵測車輛的轉向，并通過電控單元控制汽車前照燈在極短的時間內做出反應，前照燈照射方向迅速轉過一定的角度，提供彎道死角處的照明，駕駛者能夠更加快捷地了解彎道的道路情況，在可見度較弱的場合可以大幅提升駕駛安全性。

2.1.3 制動輔助系統（BAS）。在緊急情況下有相當多的駕駛員踩剎車時缺乏果斷，制動輔助系統正是針對這一情況而設計，它可以從駕駛員踩制動踏板的速度中探測到車輛行駛中遇到的情況，當駕駛員在緊急情況下迅速踩制動踏板，但踩踏力又不足時，此系統便會輔助制動，并在不到1秒的時間內把制動力增至最大，縮短在緊急制動的情況下的剎車距離，使在快速制動時發揮最好的效果。

2.1.4 電子穩定系統（ESC）。德國保險聯合會的一份事故調查報告顯示：在所有的汽車事故中，約有25%的事故都是由車輛發生側滑引起的。導致這種側滑的原因，可能是駕駛者猛打轉向盤、緊急避讓或對路線的判斷失誤。電子穩定程序是一種能夠預知、并能迅速有效地控制側滑現象發生的系統。ESC整合了電子防抱死系統（ABS）和牽引力控制系統（TCS），在ABS和TCS的所有部件的基礎上還包含側向加速度傳感器、橫擺角速度傳感器和方向傳感器。ESP通過傳感器收集轉向盤的轉動角度、側向加速度等信息，利用微處理器分析來自傳感器的信號，并輸出相應的控制指令，再由液壓調節器向車輪制動器發出制動指令，對各個車輪單獨施加精確的制動力，使車輛恢復穩定行駛。汽車出現轉向過度時，ESC會慢制動外側的前輪來穩定車輛，防止后輪失控而發生甩尾現象；在轉向不足時，為了校正循跡方向，ESC會慢制動內側的后輪，從而校正行駛方向。而且，ESC還能降低發動機轉矩并干預自動變速器的檔位。ESC能以25次/秒的頻率對駕駛者的行駛意圖和實際行駛情況進行檢測，不僅能防止車輪在制動時抱死和啟動時打滑，還能防止車輛側滑，保證駕乘者的行車安全。ESC在車輛即將失去穩定、糾正車輛姿態和恢復穩定的過程中完全是主動的，在事故發生之前起作用，徹底防范事故的發生，主動地提高行車安全。

2.2 先進駕駛輔助系統的技術特點

先進駕駛輔助系統是汽車安全技術和電子電控技術的融合，所采用的傳感器主要有雷達、壓力傳感器、加速度傳感器、攝像頭和超聲波等，可以探測光、熱、壓力或其它用于監測汽車、駕駛者和環境狀態的變量，各種傳感器是其發揮安全作用的重要基礎。

早期的先進駕駛輔助系統技術主要以被動式報警為主，當車輛檢測到潛在危險時，會發出警報提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對于最新的先進駕駛輔助系統技術來說，主動式接入汽車操作較為常見。由于涉及到介入汽車的操作，而往往這種操作和轉向系、傳動系、制動系等多個電控系統。汽車作為一個復雜的整體，在其行駛過程中，上訴各個子系統之間相互影響、相互制約。由于汽車的每個子系統都是針對提高車輛某一項性能指標而進行設計，但是整車性能的提高卻依賴于各個子系統的協調工作。因此，底盤一體化控制成為先進駕駛輔助系統的一個重要特點。

隨著先進駕駛輔助系統技術應用得越來越廣泛，相關功能的逐漸增多和日趨成熟，將來不僅會和電子技術緊密結合、而且會和信息技術以及通信技術融合得越來越緊密。融合了多個技術和學科領域，且此類主動安全技術屬于事先預防型，其評價方法、限值指標難以量化是先進駕駛輔助系統的另一個特點。因此，也亟待相關技術標準和法規的跟進，建立評價方法、搭建測試平臺，從而規范其技術發展。

2.3 發展趨勢

目前，先進駕駛輔助系統在硬件和軟件上都有很大的發展空間。在硬件方面，隨著電子技術的不斷完善，微處理器計算性能的提高，可以提高傳感器的性能，解決系統對實時性的需求。在軟件方面需要改進和完善傳感器信號處理算法，采用有效的數據融合技術來提高系統的魯棒性能。這兩個方面的發展是相互促進的。

基于單一傳感器不能很好地解決先進駕駛輔助系統可靠性和環境適應能力的要求，未來將會同時雷達和視頻技術解決測距以及圖像模糊問題，利用紅外傳感器可以增強機器視覺識別的可靠性。以后傳感器融合將會不斷深入，融合優勢會得到繼續發揮，可以實現在一些復雜環境條件下車輛周圍狀況的檢測與實時跟蹤。因而按照一定融合策略構造傳感器陣列以彌補單個傳感器的缺陷或提出新的傳感器融合方法，將是重要的發展方向。

對于車輛控制控制與通訊，加速車間通訊、車路通訊和人車信息共享也是先進駕駛輔助系統的發展趨勢之一，因此，我們要解決的一個重要的問題就是通訊協議的確定，以便使得不同廠家生產的通訊產品能夠相互通訊，與此同時，不同傳感器和執行器之間的協作也是一個新的挑戰。

總之，先進駕駛輔助系統的發展朝著更加可靠、穩定的方向發展，為未來車輛自動駕駛以及車路全自動運行提供技術支撐，具有長遠的意義。

3 先進駕駛輔助系統相關標準法規的進展情況

制動輔助系統（BAS）標準法規的研究制定最早開展于歐洲，UNECE在2010年5月的ECE-13H中第1版第4次修訂中加入了針對性法規，宣布2011年后所有新認證車型、2013年后所有新上牌車輛必須強制裝配制動輔助系統。美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）從2006年開始針對制動輔助系統開展了測試評價方法及駕駛員制動能力評估的研究，現已出臺包含明確測試評價方法的研究報告。隨著國內制動輔助系統裝車率的逐步提升，目前迫切需要一套針對裝載制動輔助系統的整車主動安全的評價體系和標準法規。相對國外對制動輔助系統的研究，國內制動輔助系統實驗法規及評價標準的研究尚屬空白。

美國聯邦機動車安全法規FMVSS 126法規規定：2011年9月后在北美生產和銷售的4.5 t以下汽車均需安裝ESC系統。歐盟委員會2009年提議，到2012年，歐盟成員國內所有新上市車型必須配備電子穩定控制系統等安全系統，以減少車禍。同時E-NCAP 對汽車碰撞安全等級測試中引入了汽車主動安全控制技術評分準則，只有安裝有ESC等主動安全電子控制產品的汽車才可能獲得較高的安全等級。

2012年11月，UNECE已采納新的關于緊急避撞系統（AEBS）和車道偏離報警系統（LDWS）的ECE法規，并將于2013年中期正式實施。世界車輛法規協調論壇（UNECE/WP29）的成員國中有相當一部分已經開始展開討論，即將納入到其本國的標準和法規中。

4 結束語

先進駕駛輔助系統是汽車安全技術和電子電控技術的緊密結合，可以很大程度地提高汽車安全性和舒適性，已經成為汽車技術發展的一個重要領域；其相關功能的逐漸增多和日趨成熟，將來也會和信息技術以及通信技術融合得越來越緊密，并且在硬件和軟件上都有很大的發展空間；同時，亟待相關技術標準和法規的跟進，建立評價方法、搭建測試平臺，從而規范其技術朝著更好的方向發展。

參考文獻

[1]馬鈞，曹靜.基于中國市場特定需求的汽車先進駕駛輔助系統發展趨勢研究[J].上海汽車，2012（4）： 36-40.

[2]孫龍林.先進駕駛輔助系統的發展現狀和趨勢[J].汽車電器，2009 （7）：4-7.