淺談自動緊急制動(AEB)技術的研究現狀及趨勢

楊 斌 袁勝學 王朝新

(陜汽集團商用車有限公司，陜西寶雞 722400)

0 引言

在汽車工業穩定發展的背景下，我國汽車保有量不斷提升。汽車固然可以改變人們的習慣及生活方式，但同樣帶來較多的問題及影響，尤其因制動不當造成的交通事故頻發，導致人員傷亡數量不斷提升，同時產生大量的經濟損失。自動緊急制動（AEB）能夠很大程度上避免或緩解追尾事故的發生，保護駕乘人員安全。因此，為減少因制動因素所導致的交通事故，應加強AEB技術研究的重視，并通過建立健全運行方案，對故障產生機理進行分析，加強多種主動安全協同工作研究，多方位提升主動安全性能。

1 自動緊急制動(AEB)系統概念及原理

在Euro NCAP統計下，城市交通事故主要原因就是兩車處在較低相對車速下，牽扯已經停止的車輛與其追尾碰撞，這種碰撞超過交通總事故碰撞的25%左右。當駕駛員出現分心或無法分辨前方車輛速度、沒有意識到存在碰撞危險或者發生碰撞時間過短時導致來不及對碰撞進行正確的處理，則會出現類似追尾的情況，產生的影響較為嚴重。針對AEB系統的研究，應加強重視對當前系統的研究現狀進行分析，通過理論與實踐研究對系統運行現狀了解充分，最大化發揮研究的效果，為汽車領域的應用提供幫助。

AEB是在車輛處于緊急工況下通過主動制動方式來緩解或者避免碰撞的主動安全技術，屬于一種汽車安全輔助駕駛系統。根據 Euro NCAP 定義，當汽車感知到即將發生碰撞時，系統自動進行制動來降低車速，并避免可能的碰撞，稱為自動緊急制動(AEB)。AEB種類根據不同路況主要分為城市AEB、城際AEB以及行人AEB，其系統的功能由前車探測系統、多數據融合算法、制動執行機構共同實現。當系統計算出車輛的碰撞風險達到臨界報警點(t)時，系統會通過視覺、聲音等方式向駕駛員發出預警，提醒駕駛員提前做出避免碰撞的操作；如果駕駛員沒有對預警及時做出正確反應操作時(t)，系統會加快預警頻率同時通過輕微振動制動踏板或轉向盤等額外的方式向駕駛員發出警告，系統此時會通過點剎、發動機轉矩限制等方式進行部分主動制動。當系統計算的碰撞危險程度達到臨界制動點(t)時，已經無法人為避免與前方目標碰撞，系統會進行自動全力制動來緩解或避免碰撞，其工作過程如圖1所示。

圖1 自動緊急制動(AEB)系統原理圖

2 自動緊急制動(AEB)系統相關法規標準和測評方法

近年來伴隨著汽車工業的飛速發展，汽車主動安全技術日新月異。主動安全相關法律法規不斷建立健全，2016年至2020年間交通部基于不同類型營運車輛分別發布了營運客車、載貨汽車、牽引車和半掛車、危險貨物運輸車等安全技術條件，明確了各車型對AEB的具體車型配置要求，如表1所示。

表1 各車型的AEB配置要求

我國對AEB測評方法的建立起步較歐美國家晚，2017年4月20日，中國汽車技術研究中心發布了中國新車評價規程(C-NCAP)管理規則(2018 年版)，該管理規則新增加車輛AEB系統的試驗和評價方法。2019年3月15日交通部發布JT/T 1242《營運車輛自動緊急制動系統性能要求和測試規程》，同年10月國家標準化管理委員會發布GB/T 38186《商用車輛自動緊急制動系統(AEBS)性能要求及試驗方法 》，填補了我國在AEB測評領域的空白，主動安全檢測進入到高速發展階段。

3 自動緊急制動（AEB）系統避撞策略

3.1 行車間距安全距離避撞策略

行車間距安全距離避撞策略，主要就是保證汽車安全行駛，同時可以確保車輛與其他車輛保持安全距離，并從距離尺度將自車與同車道前方距離最近的車輛實時間距作為衡量形成危險狀態的指標，通過與策略中預警安全距離的控制，實現更加準確的對比分析，指導AEB系統作出預警和主動制動避撞操作。這種策略，主要通過與目標車的相對車速、自車最大制動減速度、目標車最大減速度等各項指標進行分析，同時考慮駕駛員的反應時間、系統延遲時間等，從而提升整體規劃的效果。

3.2 駕駛員反應特性的碰撞發生時間避撞策略

此項策略的實施，需要對駕駛員的反應時間進行分析，尤其是在危險情況下的認知和判斷條件下，從時間尺度將自車當前運動狀態到與前車發生碰撞所剩余的碰撞發生時間(TTC)作為衡量行車危險狀態的重要指標。在此環節進行處理與優化的過程中，應對雷達獲取要點有著充足的掌握，得到實時TTC數值，并與系統所設定的碰撞預警的TTC進行對比，指導AEB系統作出主動制動避撞操作。而且針對駕駛員反應特性與AEB系統主動制動，在面臨危險時，通常人的反應會出現延遲，甚至會出現錯誤操作的情況，所以在研究過程中應對碰撞發生時間避撞策略進行深入探究，通過理論與實踐的整合，將其貫穿到AEB系統避撞策略研究工作當中。

3.3 制動轉向協同避撞策略

制動轉向系統協同避撞策略利用縱向AEB系統及橫向轉向系統協同工作達到避撞目的。在探究過程中需要對AEB系統制動前車速高低以及通過車輛前方出現形成橫穿馬路或車輛違規形式等行為進行分析，對是否影響實時TTC瞬間變化進行探究，從而判定是否通過制動全速制動實現避撞，是否需要轉向系統協同工作來實現完全避撞，從而有效實現AEB系統的避撞作用?；谙到y避撞策略展開的各環節，應對整合轉向系統過程制動進行優化，提升AEB系統避撞性能穩定性。

3.4 AEB系統避撞總結

通過對國內外AEB系統避撞策略的研究，AEB避撞策略綜合性能主要從安全性、智能性及舒適性等角度出發，其中安全性較為重要，必須要從這一層面進行全面分析、掌握主要影響因素，不斷加強避撞策略研究方案，提升AEB系統避撞安全性。對于智能性來講，主要就是探究AEB系統在復雜交通場景應對的表現，而舒適性則從避撞策略是否干預駕駛員正常操作來體現。為了實現較高車速下的避撞，從避撞策略的安全性考慮，目前普遍采用較為保守的安全距離避撞策略，會出現相較于駕駛員正常避撞操作更早地主動制動情況，從而影響駕乘體驗。因此，為了實現更高車速下的完全避撞并提高安全性，應通過深入研究制動轉向協同避撞策略來實現高車速下的完全避撞。

4 自動緊急制動（AEB）系統的發展趨勢探究

汽車廠商在實踐展開研究工作的過程中，應對系統的研究工作有著充足的認識，并在現有成果的基礎上進行創新研究，遵循未來發展方向。

第一，針對復雜多變的交通場景下AEB避撞綜合性能的優化，加強在行人突然橫穿馬路、側方突然插入車輛等復雜場景避撞效果的研究提升。借助毫米波雷擊、單目、雙目攝像頭以及激光雷達等感知技術的發展，提升AEB對于對周邊區域場景實時信息的獲取，并針對更多復雜交通場景不斷豐富AEB系統的避撞效果，全面提升其安全性、舒適性與智能性。

第二，全面開展更快響應時間目標的AEB執行機構裝置、簡化制動系統的研發工作。目前開展的AEB執行機構研究主要圍繞減少主動制動響應時間和提升主動制動控制精度為目標，應針對緊急制動距離、主動制動響應時間、制動系統的簡化設計等各項工作進行分析研究，朝著成熟的線控制動系統發展，替代現行的AEB執行機構。

第三，危險行駛工況下需與多種主動安全技術深度融合、協調工作。AEB系統主要就是輔助駕駛員在車輛處于緊急工作狀態時緩解或避免碰撞發生，而且系統的運行以安全為主，屬于ADAS輔助駕駛系統中的一部分，對汽車安全性能要求不斷提高。AEB作為緊急狀況下的主動制動，單純的從制動方面無法實現對危險的全面規避，只能夠適當的進行減輕。因此，要 想全面提升車輛主動安全性能，則應該將AEB與主動轉向、主動加速等安全技術進行深度整合，將所存在的問題有效解決，使其逐漸轉變成無人駕駛技術中專門應對緊急工況的車輛自動緊急控制系統。

5 總結

在近些年汽車保有量不斷提升的背景下，各廠商已加強對AEB碰撞策略及制動執行機構等相關技術進行研究，并取得一定的研究成果，但要想更加全面提升AEB系統的綜合性能，必須從多方面深入探索各項問題，如在復雜多變的場景下AEB碰撞綜合效果、響應時間的縮短以及危險行駛情況下多種主動安全技術的協調控制等，杜絕所產生的影響及限制，提升技術研究的效果。