主動防撞預警系統概述

李文娜

長春汽車工業高等?？茖W校 吉林省長春市 130013

1 主動防撞預警系統類型

主動防撞預警系統類型較多，按照控制方向分為：

1.1 縱向制動主動防撞系統

這種形式的主動防撞主要是針對正向碰撞，當前方出現當危險情況，駕駛員未及時采取相應措施，縱向制動防撞系統就會工作，實現汽車制動甚至停車從而有效的避免碰撞的發生或減小碰撞過程中車輛的損壞。

1.2 側向轉向主動防撞系統

通過檢測及判斷確定前方有危險情況時，側向轉向主動防撞系統能夠接管駕駛，是汽車主動轉向躲避前方危險車輛，同時要對危險目標的位置進行確認，使自車能夠安全的繞過前車。

1.3 復合型智能主動防撞系統

這種主動防撞預警系統所需的算法及操縱機構要復雜很多，出現危險情況時，該系統會先計算需要進行制動還是轉向操作，是主動防撞效果達到最優，從而避免碰撞的發生或減輕碰撞損壞程度。

2 主動防撞預警系統的組成

主動防撞預警系統包括車輛行駛信息感知模塊、車輛控制分析模塊、車輛控制輔助執行模塊三部分構成，三者即使獨立的又相互聯系，各個模塊即時通訊并采取相應動作，實現車輛安全駕駛。車輛行駛信息感知模塊主要是對車輛前方的行駛狀況進行探測，包括：目標速度、目標位置、兩車距離等信息。車輛行駛信息感知模塊得到的關鍵信息，通過CAN總線傳遞到車輛控制分析模塊，車輛控制分析模塊對數據進行相應的分析，最終得到危險級別等級，將對車輛進行的控制指令傳遞給車輛控制輔助執行模塊。車輛控制輔助執行模塊對危險情況做出相應反應，如：聲光報警、主動制動、主動轉向等。

2.1 車輛行駛信息感知模塊

車輛行駛信息感知模塊其實是車輛信號采集系統，對自車的行駛狀況、探測潛在危險目標的行駛狀況及車輛行駛的道路環境等信息進行探測，為主動防撞系統準確的工作打好基礎。利用車輛自身搭載的各種傳感器對自車的速度、加速度及轉向角等信息進行測量。通過雷達或是攝像頭等目標探測類傳感器對前方車輛的信息進行探測，通過一系類的分析計算，得到自車與目標車輛相對位置、相對速度及相對方位等信息。行車信息感知模塊探測到的相應信息，傳遞給控制預算模塊進行相應的分析處理。

車輛行駛信息感知模塊最關鍵的部件便是目標探測傳感器，利用目標探測傳感器獲得前方危險車輛的運行速度、相對位置等信息，并將得到的信息傳遞給數據處理系統進行相應的分析處理，最終得到準確的目標車輛信息。

目前市場上存在的目標探測傳感器主要包括：毫米波雷達傳感器、視覺傳感器、超聲波傳感器、激光雷達傳感器等：

2.1.1 毫米波雷達

通過測定和分析反射與發射的無線波之間的關系得到目標車輛的速度、方向和位置等信息。目前，應用在車上的毫米波雷達頻率一般為為24GH和77GHz，實際的測距范圍在100-200m左右。毫米波雷達工作比較可靠，但是無法確定前方障礙物是什么，需要與其他的探測傳感器一起使用，達到較好的探測效果。

2.1.2 激光雷達傳感器

發射激光束探測物體的方位、速度信息。具有極高的距離分辨率、角分辨率、速度分辨率，在較好的天氣情況下，可以滿足使用需求。在惡劣天氣時會受天氣影響較大，不能很好的進行測量，使其應用受到一定的限制。

2.1.3 視覺傳感器

目前市面上主要有單眼攝像頭和立體攝像頭兩種，與其他傳感器相比視覺傳感器可以對物體的形狀進行識別，更容易分辨被探測物體的類別，而且其視角大、角度分辨率高，符合主動防撞的需求。單眼攝像頭結構簡單，一般體型小、成本也較低，可以追加附加設備。立體攝像結構較為復雜，有兩個攝像頭，使用時需要對兩個攝像頭進行矯正，其得到的數據較大，處理起來比較復雜，應用場合比較狹窄。視覺傳感器受視野范圍的影響，無法對較遠距離的物體進行識別。

2.1.4 超聲波傳感器

是一種振蕩頻率高于聲波的機械波，成本較低，防水、防塵、少量的泥沙遮擋仍可工作。但是其探測距離較短，響應時間較長，分辨率低，很難進行前向的探測，一般用在倒車雷達。

2.2 車輛控制分析模塊

經過車輛行駛信息感知模塊得到自身車輛的行狀態、前方目標車輛的行車信息及兩者之間的相對信息，車輛行駛信息感知模塊將采集的數據傳送給車輛控制分析模塊。控制預測模塊已經預先加入安全建立模型和危險報警控制策略，當汽車行駛信息模塊信息傳送過來數據，車輛控制分析模塊便可分析出當前車輛所處的環境，進而判別該車輛行駛環境是否處于危險的情況，將不同級別的危險情況信息和相應的執行數據傳送到車輛控制輔助執行模塊。

2.3 車輛控制輔助執行模塊

由于駕駛員的駕駛習慣、駕駛技術、精神狀態都不一樣，可能會因為自己的一時疏忽而釀成悲劇，為避免因為駕駛員誤操作引起的危險情況，需要借助車輛輔助執行機構來避免危險發生，通常輔助駕駛機構主要有光電提示裝置、輔助制動裝置、語音提示裝置、油門控制機構等。當系統檢測到危險情況時，通過光電提示裝置及語音提示裝置進行顯示報警及聲音報警提示，光電提示裝置主要進行圖像顯示、危險級別顯示，語音模塊進行語音提示。

通過輔助裝置可以使駕駛員更好的掌握駕駛環境，避免危險交通事故的發生。駕駛員在極端危險情況下，沒有制動或轉向動作、甚至采取錯誤操作，該系統會主動的接管車輛，通過車輛輔助執行模塊，自主進行減速、制動等操作。當探測到碰撞不能避免時，車輛執行輔助機構將進行主動制動，使汽車減速，與此同時勒緊安全帶，盡量減少碰撞損失。

3 主動防撞預警系統工作過程

根據上述三個模塊工作原理，我們得到主動防撞預警系統工作流程如下：

3.1 采集自身車輛和前方目標車輛信息

利用車載傳感器得到自身車輛行駛狀態數據，利用車輛裝載的探測傳感器，得到自車與目標車輛的相對速度、相對位置、相對方位等數據。

3.2 分析數據得到直接危險目標

車輛行駛環境較為復雜，很多場景并不是危險情況，應通過數據分析排除掉這些干擾信號，例如超車、回車、轉彎等情況，這些都不是危險情況，但在探測時會被雷達探測到，此時需要對數據進行分析，辨別出是否為危險目標。

3.3 通過分析探測數據得到危險等級

前車會不同的運動狀態，根據這些情況，制定相應安全車距模型，將自車與目標車輛實際距離與安全車距模型作比較，最終分析是否為安全距離。

3.4 報警提示與輔助執行

當車輛處于危險情況時，需要及時的通過聲光報警提醒駕駛員，如果情況非常危急，系統將通過輔助執行機構控制油門及制動，最終實現汽車安全駕駛。

4 主動防撞預警系統目標要求

主動防撞預警系統主要的目的是為了輔助駕駛員進行車輛的安全駕駛，在必要的時候采取動作。當駕駛員沒有采取措施時，該系統接管駕駛實現車輛的安全駕駛。該系統主要功用是輔助駕駛，并不能取代駕駛員實現主動駕駛，在系統工作期間若駕駛員采取正確措施，系統將不進行主動操縱，只進行目標探測和聲光提示，設有系統開關，駕駛員可以根據自己的需求進行選擇是否使用該系統。

裝有主動防撞預警系統的車輛必須實現以下功能：

（1）當危險目標出現時，能過準確預測；

（2）可得到自車信息、危險目標信息及兩者之間的相對位置、相對速度等信息；

（3）對本車的運動軌跡有一定預估能力；

（4）準確探測目標車輛的運動速度；

（5）當實際情況符合安全策略模型時，要進行相應的提醒。

有很多情況汽車是處于安全狀態，主動防撞預警系統不需要報警：

（1）危險目標車速大于自車車速；

（2）駕駛員采取主動制動；

（3）分析得到車輛在相鄰車道；

（4）駕駛員進行換道或是高頻率的動態操作。

5 結語

主動防撞預警系統是現在車輛上較常見的智能輔助系統，可以幫助駕駛員更好的駕駛，是駕駛員關注點之一。該系統需要準確的判斷自車的行駛信息、目標車輛信息及兩者的相對位置、相對速度等信息，擁有合適的安全距離模型和合理的安全控制策略，才能實現車輛安全行駛。每一個過程都需要進行更加深入的探索，該技術正在不斷的完善過程中，相信通過不斷的研發及探索，可以達到更加理想的主動防撞預警效果。