先“剎”為敬　Bosch博世AEB自動剎車系統測試

許暉

車輛日益增多，道路更加擁擠，令人煩躁的緩慢駕駛，駕駛員的疲勞分心，人類所要面對的是出現頻率越來越多的交通事故。根據美國國家公路交通安全管理局的數據，94%的事故與人為錯誤直接相關，根據世界衛生組織的數據，每年因汽車造成的死亡人數高達125萬，這意味著幾乎每25秒就有1人死于車禍。如何降低事故所產生的傷害，最直接的方式便是把車剎住，更為直接的方式就是讓車輛自己把自己剎住。為此AEB自動緊急制動系統成為了義無反顧的守護者。面對車前的危險，大有一種我自先“剎”為敬，諸位大可隨量的英雄氣概。

AEB的前世與今生

要介紹AEB（Autonomous Emergency Braking），必須先從車輛的制動歷史說起。可以說汽車的制動系統發展就是一場微型的“自動駕駛技術”預演。早期的制動系統屬于十分純粹的機械連接，整個系統之中并沒有為駕駛者提供任何的助力，車輛所需要的制動能量，完完全全由駕駛者自身力量所提供，極度考驗駕駛者的體能體格。如何才能讓弱不禁風的駕駛者有效剎停行進之中的車輛？可以說以當年的科技水平，汽車工程師已經將杠桿原理玩到了極致，雖然效果并不好，倒也解釋了女性駕駛者甚少的原因。

到了中期，為了解決剎車比開車還累的窘況，汽車工程師開發出了各種形式的助力系統。諸如采用氣壓能、真空能、或者液壓能等等伺服能量，在原來的“人力制動系統”基礎上補充并協助提供更大的力量。輕盈的剎車力度瞬間令駕駛門檻降低，讓不少新手迅速成為駕駛者的角色，但其實剎車從來都是一個帶有預判提前量的技術活。不少人沒能很好地掌握剎車的時機以及力度，過分依賴助力系統，也帶來了副產品“一腳急剎”。

老爺車的手剎

帶助力系統剎車

早期的鼓剎系統

1969年乘用車防抱死系統的速度傳感器1969年乘用車防抱死系統的速度傳感器

1978年出現的ABS組件（液壓調制器和控制單元）

ABS的出現被譽為汽車業界三大安全發明之一

早期的鼓剎系統

在當年車身穩定系統并不盛行的時期，一腳踩死的后果就是令剎車力道過大，導致車輪鎖死，而造成車輛滑行、剎車距離增加，等等無法預測的情況。為此工程師發明了被視為行車安全歷史上最重要的三大發明之一“ABS”（防抱死系統）。裝有ABS系統的車輛在車輪即將達到抱死臨界點時，制動系統在1s內可作用60～120次，相當于不停地制動、放松，類似于機械自動化的“點剎”動作，此舉可避免緊急制動時方向失控與車輪側滑，提高制動效率。值得一提的是，廣義上的ABS系統起源可以追溯至1936年Bosch所申請的“防止汽車車輪鎖死機制”的專利。

PEBS四階段工作圖

現實總是殘酷的，即便各種各樣先進的制動技術加入到車輛配置之中，但只要剎車的主導僅一天仍在人類的手里，那么總會在需要緊急制動的時刻，迸發出各種情況。車速的提升已經成為考驗駕駛員反應力的新門檻，人類仿佛回到了無助力剎車年代，只不過門檻從是否夠“力”制動變成了是否夠“快”制動，自此AEB系統對應市場痛點應運而生。從出現到落地，AEB具有實效的主動安全性能，迅速被車企所接受。Euro NCAP、IIHS、JNCAP等全球NCAP紛紛將其納入評估打分體系，對于沒有配備AEB的車型而言，已經很難得到最高等級的評價。

博世的PEBS系統

絕大多數的AEB系統解決方案均由汽車行業的供應商所開發，如耳熟能詳的博世、大陸、采埃孚以及德爾福等等企業，都有各自屬于自己的AEB系統解決方案。這套系統在現在的汽車上已經廣泛配備，只是命名可能各不相同。如豐田的PCS、奔馳的Pre-safe安全系統、大眾的Front Assist、沃爾沃的City Safety、斯巴魯的Eye Sight等等其實均含有AEB在內。

本次在博世東海測試場所體驗的AEB屬于博世PEBS系統內的一個子系統，其與PCW預測性碰撞報警、EBA緊急制動輔助子系統，共同組成了博世著名的PEBS（Predictive Emergency Braking System），可以說該系統涵蓋了從感知到決策再到執行的整個周期，屬于整合型功能合集。

PEBS系統的工作原理并不難理解，整套系統按照距離遠近，從偵測到碰撞物開始，一共分為四個工作階段。第一階段先以聲學、光學報警通知駕駛者，同時制動系統開始預充壓，調節可變懸架;第二階段開始以短促制動為提醒，同時開始安全帶預緊動作，并產生大約30%強度的部分制動;倘若車輛繼續接近預碰撞物體，則進入第三階段，這個時候將會提供約50%強度的部分制動，同時點亮危險警示燈，并關閉車窗與天窗;當駕駛者仍沒有任何主動接管車輛制動的行為，那么系統將自動進入第四階段工作，這個時候車輛將全力制動并配合提供安全帶主動收緊。可以看出，PEBS系統按照距離預碰撞物遠近循序漸進，有條不紊地接管車輛的制動功能。最終令車輛制動并安全剎停，確保不會因為駕駛員不作為而發生碰撞事故。

眾所周知，車輛感知外界周遭信息，所牽涉到的傳感器多種多樣，但主要是攝像頭、超聲波、激光雷達、毫米波雷達以及GPS，測距和IMU慣性測量單元這幾種。卻終歸沒有任何一種傳感器屬于全能多面手可以通吃到底。它們或多或少在探測特性上都有著不同的優缺點。譬如AEB系統常用的毫米波雷達，弱點在于偵測橫向距離與速度的不確定性，其對于偵測縱向距離以及速度更為拿手;而從2D單目攝像頭進化到雙目的3D多功能攝像頭，雖然可以準確分辨目標方位角以及橫向速度，卻受制于無法準確判斷縱向距離與速度。為此博世工程師決定巧妙地將毫米波雷達以及多功能攝像頭，兩種傳感器的有效數據進行融合，讓它們協同探測目標，并輔以兩者均可共同確認提供的，目標存在概率以及目標類型作為冗余信息融合，這樣一來大大提高了PEBS系統的準確率以及精確度。

博世底盤控制系統市場與戰略發展總監豐浩

Bosch擁有豐富的駕駛員輔助產品矩陣

AEB動態障礙物預碰撞測試

AEB靜態障礙物預碰撞測試

動態自行車假人障礙測試

有趣的實地測試

紙面上的知識說多了容易亂，是騾子是馬總歸需要拖出來溜溜。本次針對博世自動緊急制動系統的測試場地，位于博世（東海）汽車測試技術中心內的制動測試區域。在目前的ADAS系統中，預測性防碰撞制動系統（PEBS）所面對的場景主要包括車對車防碰撞、車對自行車保護以及車對行人保護等各種類別。為此測試當天，我們所體驗的博世PEBS系統測試項目，包括了靜態氣球車測試、動態氣球車測試、行人以及自行車動態測試四大場景。

測試假人價值不菲

測試道具氣球車

（東海）汽車測試技術中心

測試過程看似簡單，可實際上其中包含著硬核技術實力。為了追求真實度，目前PEBS的測試對象主要是氣球車、模擬行人與模擬自行車三項，這也正是日常車輛行駛與道路上時主要面對的實際情況。測試所采用的模擬假人與車輛道具均符合Euro NCAP與C-NCAP標準。比如在氣球車內所藏正對后方的三角錐，必須能對后車毫米波雷達釋放的電磁波進行反射，模擬正常汽車反射的電磁波，氣球車后方的上下均有等寬的鋁條來模擬車寬。同時，氣球車的前部設置了吸波紙，避免電磁波直接穿過氣球車受到其他信號的干擾。力求最大程度模擬出真實車輛的情況。

實際測試階段還是挺有意思的。也許導我沒安好心，當得知測試道具昂貴的造價之后，總是希望測試車輛能結結實實地懟上測試道具。可博世的PEBS系統似乎一點妥協的意思都沒有。如上文所介紹的一樣，不論是靜態車對車測試還是動態車對車測試，PEBS系統均嚴格執行了預警階段、預制動階段、部分制動階段以及全力制動階段四個環節，并最終穩穩停在障礙物跟前。在對動態假人以及動態自行車假人的測試之中，雖然目標明顯比氣球車要小，但是PEBS系統同樣穩定地完成了測試。

AEB系統的未來

或許有人會認為，現在博世所提供的AEB系統，似乎已經足夠應付主機廠產品上路的需求。不過在我看來，現在AEB技術的發展頂多屬于自動駕駛領域L2級別的應用場景需求，還遠未到“足夠”的階段。越是接近自動駕駛領域的高層級，那么所需系統將會越為嚴苛，不但感知層面需要更高性能且可以互為冗余的傳感器，決策層面的處理器也需要更高的運算能力。在完全釋放人類對油門與剎車的最終控制權之前，AEB仍有很長的一段路需要前行，更別提在跨越了自動駕駛L3級別之后，面對L4甚至L5層級的自動駕駛車輛，如何讓它們把自己穩穩剎住將是全新的課題，革命遠未成功，大家仍需努力。

結語：

你會因為一臺車沒有安全帶而拒絕購買么？是的，因為每一臺車都有！你會因為一臺車具有AEB系統而優先購買么？是的，因為不是每一臺車都有！這話沒毛病！不怕一萬，就怕萬一，請允許我有先“剎”為敬的覺悟。

國際上對于AEB測試已經有成形的測試方法與手段