汽車一體化安全與碰撞預警安全技術

盧燚 樂中耀

（中國汽車工程研究院股份有限公司）

傳統汽車安全技術有兩大領域——被動安全與主動安全。其中，被動安全技術的目標是通過優化車輛碰撞結構、使用良好匹配的座椅或者安全氣囊等乘員約束裝置，使得碰撞發生之后，乘員所受的傷害值盡量減小，它是目前運用最為廣泛的汽車安全技術；而主動安全技術的目標是提前杜絕碰撞發生的隱患，或者對即將發生的碰撞進行規避，一般較新的技術有車輛避撞裝置和車道線識別等，目前正處于技術蓬勃發展、應用逐漸增多的上升階段。隨著汽車安全技術的不斷進步，被動安全與主動安全這兩大領域逐漸融合，產生出“碰撞預警安全系統”的新安全概念。所謂的“碰撞預警”（Pre-Crash）即為運用主動安全的相關研究成果，能夠對于汽車即將發生的碰撞做出預先判斷，從而提升被動安全裝置的保護效果的新概念技術[1]。

1 汽車一體化安全概念及組成

隨著汽車安全研究的逐步深入以及智能交通技術的突飛猛進，汽車安全技術進入到一個新的階段，即汽車一體化安全。汽車一體化安全融合了傳統的汽車主動安全和被動安全，同時增加了以ITS（智能交通系統）技術為基礎的智能化駕駛輔助系統及預碰撞安全技術[2]。在主被動安全性之間不存在嚴格的界限或突變點，主被動安全性有交互區域，這就是汽車碰撞預警安全，如圖1所示。汽車碰撞預警是在事故發生前后的一瞬間內，既有避免事故發生的預警系統，又有接受了報警信號迅速起效的約束與保護系統[3]。這樣才能綜合車輛的智能安全性，充分發揮主被動安全措施的最佳效用，以達到車輛的安全性設計的真正目的，盡可能降低事故的發生率，盡可能降低事故造成的人員和財物傷害。

汽車一體化安全系統主要包括3個子系統，分別是傳感器系統、控制系統和執行系統。如圖2所示。

傳感器系統負責車輛周邊環境和駕駛員狀態的實時監測，包括雷達、激光和攝像頭等探測裝置，還包括C2C/C2I（車與車/車與交通設施）通信裝置。控制系統負責融合、分析傳感器采集的數據信息，采用一定的控制算法判別車輛是否處于危險工況以及是否存在潛在危險。執行系統負責實施控制單元發出的信號，主要包括輔助駕駛、車輛動力學控制與碰撞保護3個方面。輔助駕駛可以協助駕駛員方便、安全地駕駛車輛，減少事故的發生，減輕駕駛員的疲勞。常見的輔助駕駛裝置有警示系統和自動巡航系統等。車輛動力學控制系統可以在車輛出現危險工況之前或者過程中，主動采取一定措施來維持車輛處于正常行駛狀態，從而避免交通事故的發生，例如:ABS和ESP等。碰撞保護系統在車輛發生碰撞時或者碰撞之前，通過被動措施或者主動措施減輕碰撞所造成的人員傷害。

2 碰撞預警安全技術

作為汽車一體化安全的主要組成部分，碰撞預警安全系統在減輕碰撞強度和乘員傷害程度方面發揮著至關重要的作用。從2003年至今，國外各大汽車公司，如豐田、奔馳、沃爾沃及日產等已經紛紛推出自己的應用碰撞預警技術的中高端車型，并投入市場。未來它會成為主動安全與被動安全領域結合的一個重點技術方向，并逐漸向中低端車型發展，成為汽車安全技術新亮點。一方面，碰撞預警的出現，為被動安全研究領域開拓了一個新的突破點，在碰撞能夠提前預判的基礎上，許多被動安全的成熟技術會有一個嶄新的革新與應用。另一方面，由于碰撞預警安全技術的革命性理念以及其廣泛的涉及性，也在汽車產業設置了一個新的技術門坎，必將帶來汽車安全技術一波新的沖擊。對于國內汽車企業而言，若能抓住這個時機，迎難而上，則能夠借機轉型，把握市場脈搏，發展壯大自己。

2.1 碰撞預警系統構架

碰撞預警安全系統并不是一項需要投入大量人力、物力重新研發的一個全新的技術，是多項安全創新技術的集成。它是利用汽車安全技術領域近幾十年來在被動安全與主動安全方面豐富的技術積累，合并推出的一整套安全保護系統。

從技術可行性研究上看，相比較眾多的汽車主動安全新技術，這項技術的門坎相對較低，實現可能性也相對較高，是很有可能在近期得以實現的技術方案。

2.2 碰撞預警安全技術的應用狀況

雖然學術上對碰撞預警安全的研究并不是很成熟，但是國外大的知名汽車企業已經紛紛在市場上推出帶有碰撞預警技術的車型。圖3示出碰撞預警安全的技術構架圖。豐田公司最早于2003年2月在全球率先推出第一款應用碰撞預警安全系統的車型Celsior，其集成了預緊式安全帶，主動懸架以及輔助制動等多項功能，極大地提高了駕駛者的安全體驗，引領了汽車技術發展的新潮流，獲得很大成功。其碰撞預警安全系統的結構形式，如圖4所示。

奔馳公司于2003年也推出了自己的碰撞預警安全系統方案Pre-Safe，并在2003款奔馳S級車上開始配備。BOSCH公司也提出了自己的Pre-Safe概念，其中依照反應的局促程度分為了3個等級：Preset，Prefire和Preact。沃爾沃和日產等汽車公司都有各自相應的Pre-Crash研發成果。

3 結論

汽車一體化安全技術可以充分發揮主被動安全措施的最佳效用，已經成為汽車安全領域新的研究熱點和今后的發展趨勢。汽車碰撞預警系統代表著主被動安全融合的最新研究方向，隨著汽車安全技術的深入發展以及雷達等關鍵部件成本的降低,碰撞預警系統具有廣闊應用前景。