汽車EDR及其應用進展研究

李毅 高巖 秦朗朗 應朝陽 公安部交通管理科學研究所

引言

汽車EDR是由一個或多個車載電子模塊構成，具有監測、采集并記錄事件發生前、發生時和發生后車輛和乘員保護系統的數據功能的裝置或系統[1]。當特定時段內汽車的速度改變（Delta-v，Dv）超過預設的閾值時，EDR開始存儲數據。在大多數情況下，汽車發生碰撞事故時都能觸發EDR，從而實現碰撞前的部分信息被EDR記錄和存儲。在事故發生后，對EDR數據進行提取、分析，能夠獲取車輛行駛速度、事發前駕駛人是否采取了應急處置措施、事故碰撞強度、氣囊展開狀況、車輛是否存在故障或者缺陷等信息。通過客觀的證據分析事故致因，認定事故責任，化解當事方爭議糾紛，降低案件調查、處理和調解的成本，同時，也能促進司法公正性進一步提升。

本文對EDR技術、標準法規、數據提取分析的發展進程和相關文獻進行系統梳理和綜述，深入介紹EDR數據的應用現狀，并對下一步發展趨勢進行展望，旨在為開展EDR數據取證分析、數據應用、技術研究、車輛安全研發、標準制修訂等相關工作提供參考，以期進一步促進汽車EDR技術發展，提升數據分析水平、深化EDR數據應用。

一、汽車EDR發展歷程

（一）EDR技術

在汽車發生碰撞事故過程中，氣囊控制模塊會使用內部集成以及車輛其他位置安裝的加速度等傳感器監測碰撞強度，并判斷是否需要展開安全氣囊等約束系統，不同的汽車制造廠家設定的約束系統展開標準往往不同。在此過程中，EDR持續監測從傳感器獲取的各種數據，在碰撞強度達到一定的閾值后，開始存儲記錄車載傳感器采集的各種數據。

由于EDR主要通過加速度、Dv作為判定是否需要記錄的觸發條件，加之大多數EDR將約束系統（如氣囊）展開作為記錄數據鎖定不可刪除的條件，故EDR主要集成在氣囊控制器（Airbag Control Module，ACM）中。需要注意的是，部分汽車的EDR數據存儲在發動機控制模塊（Engine Control Module，ECM）或動力總成控制模塊（Powertrain Control Module，PCM）等系統中。

1. 國外情況

1990年，美國通用汽車在部分配備了安全氣囊的車型中安裝診斷儲能模塊（Diagnostic Energy Reserve Module，DERM），可記錄氣囊工作狀態和導致氣囊展開的碰撞強度等數據，但未記錄事發前車輛狀態和碰撞過程中Dv數據。從1999年款部分車型開始，EDR可具備記錄碰撞前車速、發動機轉速、節氣門開度、制動狀態等功能。1997年，福特汽車也開始配備EDR系統。除這兩大品牌外，在美國銷售的汽車中，2001年到2010年，豐田、克萊斯勒、日產、三菱、現代、斯巴魯等品牌的車型先后配備了EDR。2011開始，馬自達、本田、特斯拉、寶馬、大眾、奔馳等品牌的車型也開始支持EDR功能。

2. 我國情況

近年來，強制性國家標準GB 7258-2017《機動車運行安全技術條件》、GB 39732-2020《汽車事件數據記錄系統》逐漸開始實施。從數量上看，當前國內汽車中具備EDR功能的汽車占總保有量的比例還很小，主要包括豐田、通用、沃爾沃等品牌（包括合資生產）的車型。隨著GB 7258、GB 39732的實施，部分自主品牌，如長城、吉利、小鵬汽車也開始逐漸配備EDR系統，具備EDR的汽車車型數量快速增加。

3. 技術演進發展

隨著汽車電子技術的快速發展，EDR技術也不斷升級更新。從1994年到2020年間，通用汽車的EDR經歷了1、2、3、3.5、4、SDM50、ASCM等多次升級迭代。豐田汽車的EDR也從00EDR、02EDR為代表的第1代EDR，先后升級到第2代（04、06EDR）、第3代（12、13、15 EDR），以及目前主流的第4代（17EDR）。除了以氣囊控制模塊為載體的EDR系統，以通用的ASCM、豐田的行人保護系統為代表的主動安全系統集成式新型EDR也先后出現，進一步豐富了事件觸發的類型，擴大了事件記錄的范圍。

EDR技術的升級和發展促進了EDR記錄數據項的增加，同時，可以記錄和存儲的事件次數也從早期的僅能存儲1次逐漸增加到2次、3次為主，部分車型甚至可以存儲高達6次。在數據項方面，按照事件發生的時間歷程，EDR主要可以記錄3類數據：第一類為事件觸發前（大多為前5s到觸發時刻）的數據，主要包括車輛的速度、行車制動狀態或制動踏板踩下百分比、加速踏板踩下的百分比、發動機節氣門開度、發動機或驅動電機轉速、方向盤轉角、變速器擋位、安全帶是否鎖扣、主動安全系統（如ABS、ESC）啟動狀態、車輛縱向/橫向加速度、橫擺角速度等數據。第二類為事件發生時的車輛上電周期數、車輛的行駛歷程、發生時間、發生的次數等數據。第三類為事件觸發后較短時間內車輛的縱向Dv、橫向Dv、加速度數據、約束系統（如安全氣囊、氣簾、預緊式安全帶）的展開信息燈數據。此外，對于記錄了多次事件的，EDR還會記錄各事件之間的時間間隔。

除了數據記錄項不斷增加，EDR時間序列數據記錄的時長范圍、記錄頻率、記錄范圍、數據分辨率也不斷提高。比如：EDR記錄時長范圍從觸發前僅能記錄2s左右數據到目前大多可以記錄5s時段內的數據，觸發后記錄的時段也從150ms擴展到250ms。數據記錄頻率從1Hz提高到2Hz，車速記錄上限從122km/h到200km/h甚至更高，發動機轉速分辨率從400轉/分鐘提高到100轉/分鐘。

技術的進步推動了EDR能夠記錄更多的數據項、更長的時間范圍、更高的頻率、更精確的數值，極大提升了EDR數據質量和使用價值。

（二）EDR法規標準

1. 國外情況

2006年8月，美國國家公路交通安全管理局（National Highway Traffic Safety Administration，NHTSA）制定并實施了第一版EDR法規，即49 CFR Part 563[2]。該法規并未強制所有車輛安裝EDR，只有自愿安裝了EDR的車輛需要符合該法規。49 CFR Part 563法規適用車型范圍為M1、N1類且配備了EDR的車型，主要對EDR數據項、數據格式、數據觸發、耐撞性能、用戶手冊信息告知等方面提出了規定。由于該法規在2006年實施，因此沒有對電動汽車、自動駕駛汽車提出特殊的數據記錄要求。

除了對EDR系統的技術要求外，49 CFR Part 563法規還規定了汽車生產企業應當提供在公開的市場上可獲取的EDR數據提取和解析設備，以便事故調查人員在無需企業支持的情況下即可獲取EDR數據。

2019年12月，歐盟發布了安全法規Regulation（EU） 2019/2144[3]，規定從2022年7月起新申請型式批準的和2024年7月起新生產的輕型車輛需要安裝EDR。2026年1月和2029年1月起，新申請型式批準、新生產的重型車輛需要安裝EDR。2022年1月，歐盟又發布了關于EDR系統的技術法規Regulation（EU）2022/545[4]，規定EDR既要滿足數據安全、數據提取、道路性能試驗等要求，還要符合UN R160[5]的技術內容。

2. 我國情況

2017年，新修訂的國家標準GB 7258-2017《機動車運行安全技術條件》開始實施。根據該標準第2號修改單[6]，自2022年1月1日起，新生產的乘用車應配備符合GB 39732規定的EDR或GB/T 38892規定的車載視頻行駛記錄裝置。GB 7258對國內乘用車配備EDR提出了標準要求，加快了國內汽車EDR的安裝進程。

2020年，強制性國家標準GB 39732-2020《汽車事件數據記錄系統》正式發布。標準規定從2022年1月1日起對新申請型式批準的M1類車型需要記錄A類17個數據項。自2024年1月1日起，M1類車型還需記錄B類43個數據項，并滿足EDR數據的提取協議要求[1]。

2022年，公安部發布了GA/T 1998-2022《汽車車載電子數據提取技術規范》、GA/T 1999.2-2022《道路交通事故車輛速度鑒定方法 第2部分：基于汽車事件數據記錄系統》兩項公共安全行業標準，并于2022年10月1日起實施。兩項標準為開展EDR數據取證、應用EDR數據進行車輛速度鑒定提供了技術規范和方法指導。

隨 著GB 7258、GB 39732、GA/T 1998、GA/T 1999.2等相關標準的實施，目前國內已經初步形成了涵蓋EDR系統配備要求、系統技術要求、數據提取規范、數據應用方法的系列標準體系，為促進EDR技術發展和應用提供了標準保障。

二、汽車EDR的取證分析

針對EDR數據的取證主要通過3種方式。第一種方式由汽車主機廠將EDR數據提取和解析協議授權給特定的取證工具制造企業，由后者負責取證工具的研發和生產。此類取證工具集成了不同汽車主機廠授權的各種協議。本世紀早期，美國Vetronix公司研發了碰撞數據讀取儀（Crash Data Retrieval，CDR），能夠支持多種車型，為EDR數據取證提供了通用性的工具。Bosch公司收購了Vetronix，負責CDR的后續開發。大多數汽車主機廠授權Bosch CDR讀取所生產汽車上配備的EDR，因此CDR是當前覆蓋汽車品牌型號最多、使用最廣泛的EDR取證工具。

如果汽車碰撞后電路未破壞、具備上電條件，可以使用CDR通過汽車數據連接口（Data Link Connector，DLC）進行EDR數據提取，如圖2所示。若汽車電路損壞，則需要將存儲EDR的氣囊控制模塊ACM從整車上拆卸后，利用專用的線束連接CDR和ACM模塊后進行數據提取。

第二種方式是使用通用的車載網絡數據采集分析設備或車輛診斷設備。利用此類設備，在汽車主機廠的協議文件支持下，可實現對汽車ECU中與EDR相關的數據進行采集和解析。目前，部分自主品牌的汽車可通過車輛總線數據采集分析設備CANOE進行EDR數據提取和解析。此外，基于統一診斷服務（UDS）協議，使用UDS中數據流讀取服務通過汽車OBD接口也可實現EDR數據的提取[7]。

第三類是使用汽車主機廠專用的取證工具。例如Tesla汽車的EDR取證，需要Tesla專用的線束和軟件進行數據提取。在獲取原始EDR數據后，還需將原始數據上傳到Tesla公司EDR數據解析網站（https://edr.tesla.com）進行在線解析后才能得到最終的EDR報告。

隨著GB 39732的實施，在國內銷售的汽車配備的EDR將逐步支持標準規定的數據提取協議。目前，部分車型的EDR已符合GB 39732的統一協議，使用Bosch CDR 等工具可實現數據提取和解析。可以預見，未來只需使用一套通用的取證工具即可完成所有符合GB 39732數據提取協議的汽車EDR數據取證，將大大降低數據提取的成本，提升數據的可獲取性。

三、汽車EDR數據應用

從目前EDR數據的應用場景看，主要集中在事故發生前車輛的行駛速度鑒定和分析、碰撞過程的重建、人員損傷分析、車輛安全性評估、駕駛行為分析等方面。

（一）車輛速度分析

EDR可以記錄事件觸發前一段時間內（大多數汽車可以記錄5s時段）不同時刻車輛的速度，為開展事故車輛速度鑒定提供了新的證據形式和數據來源。利用EDR數據開展交通事故車輛速度鑒定已成其應用最多的場景。

許多學者在基于EDR的車速鑒定應用和精度驗證方面開展了大量的研究工作[8-14]。 廖文俊等[15]結合汽車EDR數據及監控視頻對真實交通事故案例進行了分析，驗證了EDR數據與基于視頻計算的車速具有高度的一致性。李毅等[16]利用EDR數據和監控視頻綜合開展車輛速度分析，發現EDR數據記錄事發前5s時段內車輛的速度，能夠有效彌補監控視頻范圍有限、無法得到車輛制動前車輛速度的不足。黎曉龍[17]研究了基于PC-CRASH軟件對碰撞前車輛速度、Dv等關鍵參數進行重建，并與EDR記錄數據進行驗證，發現4起交通事故中的EDR與PC-CRASH數據的整體平均誤差均小于3%。

（二）事故重建

應用EDR記錄的碰撞波形數據、約束系統展開狀態、安全帶鎖扣狀態等信息，輔助碰撞事故的過程再現和人員損傷生物力學分析，對于事故精細化重建具有很好的支撐作用。根據EDR記錄等不同事件中Dv時間序列數據及不同事件的時間間隔，可建立一種基于EDR數據的多車連環追尾事故碰撞順序的確定方法[16]。將痕跡、EDR、微量物證、音視頻等信息要素進行融合，并在多車碰撞事故重建中進行實際應用，表明EDR數據能夠對準確分析和確定多車碰撞順序具有很好的支撐作用[18]。基于EDR中記錄碰撞前車速、Dv和制動數據，利用仿真重建軟件，對人車碰撞事故進行重建的方法也在實際案例中得到了驗證[19]，結果表明利用EDR數據及仿真軟件能夠快速、準確地對人車碰撞事故進行重建模擬，且可靠性和實用性較強，對此類事故的鑒定和分析具有較好的參考價值。

在人員損傷研究方面，由于EDR能夠記錄衡量碰撞強度的Dv值、加速度值，應用EDR數據能顯著提升真實碰撞過程中乘員損傷重建分析的精度。利用EDR記錄的碰撞波形數據，通過多體或有限元仿真軟件，可對碰撞過程中車內乘員的損傷分布、傷害程度進行數值化仿真。再結合人員的傷情報告進行仿真模型驗證和完善，對于交通事故乘員致傷機理研究具有重要的支撐作用。王清平[20]研究并驗證了利用EDR數據實現轎車正面碰撞事故中駕駛人損傷過程的可行性和可靠性。

（三）車輛安全及駕駛行為研究

利用EDR數據還可深入分析事發前駕駛人應急處置措施，支撐意外加速事故調查，判斷安全氣囊未點爆原因[21]。李卓等[22]通過443起正面碰撞事故中的EDR數據，結合安全氣囊正面碰撞開發工況和氣囊點火條件綜合分析，探討了應用EDR數據判定安全氣囊是否存在誤作用的可行性。研究表明，由于部分氣囊起爆事件觸發前EDR記錄間隔為100ms，大于氣囊點火判定10ms的時間間隔，因此無法直接用于氣囊誤起爆判定；對氣囊未起爆事件，EDR數據可用于氣囊該爆未爆工況的粗略判斷分析。利用EDR數據中記錄的碰撞前車輛加速踏板開度值，在車輛失控事故原因分析方面也得到了應用[23]。EDR數據記錄的事發前加速踏板、制動踏板、方向盤轉角數據，還可用于確定某路口發生的交通事故中駕駛人存在“搶行”的行為[16]。

此外，EDR記錄的事件觸發時間和里程信息，以及事發前駕駛人操縱信息還可用于分析是否存在故意制造碰撞事故的嫌疑，在保險欺詐、刑事案件調查中具有很好的應用前景。部分EDR中還可以記錄車輛識別代號（VIN）信息，可用于車輛信息查驗、判斷是否存在VIN篡改等工作。

（四）EDR數據應用需注意的事項

盡管EDR數據為事故和案件調查帶來了很大的便利，但EDR數據的誤用、濫用等問題仍時有發生。在使用EDR數據前，準確、全面地了解各數據項的含義、數據的來源及記錄機制等信息尤為重要，也是科學使用EDR數據的基礎。

首先，需要了解EDR的事件記錄次數，分析數據與事故的相關性。部分汽車EDR在事件鎖定（如氣囊點爆）后，不再記錄后續事件。對于一次事故中存在多次碰撞事件的，如在翻滾事故、高速公路車輛多次碰撞事故中，EDR可能在先觸發的事件中鎖定，沒有記錄后續的碰撞事件。因此，使用EDR數據時，應首先分析EDR記錄事件與實際的碰撞事件的相關性，在確認記錄事件對應實際事故后，才能進一步應用EDR數據。

其次，需要深入了解EDR記錄的數據記錄機制、分辨率、記錄范圍等信息。部分汽車EDR中發動機的轉速值按照400轉/分鐘（RPM）的分辨率向下圓整記錄，對于發動機實際轉速在400～799RPM的數值，都會記錄為400RPM。若直接認為事故發生前車輛的發動機轉速為400RPM，則可能形成錯誤的結論。部分EDR記錄的車速值上限為122km/h，若實際速度超過122km/h，則EDR數據中記錄數值均為上限值122km/h，如果不加以分析直接使用也會得到錯誤的結論。

第三，需要注意EDR數據記錄的時間分辨率。對于大多數汽車EDR，不同的數據項，通過不同的時間間隔以離散、異步的形式進行記錄。因此，EDR可能無法完全記錄整個碰撞過程中車輛的關鍵狀態信息，且EDR數據中記錄某時刻的數值也并非剛好是在該時刻產生。按照1s的間隔記錄的事發前速度數據，在0時刻（即事件觸發時刻）的速度值，可能是EDR在-1～0s時段內任意一個不確定時刻從車輛總線中獲取的，而非剛好是0時刻車輛的實際速度。

因此，除了需要對EDR數據記錄進行分析外，還需要對EDR數據的說明進行深入的研究，將數據記錄值、數據說明，以及其他的證據綜合分析，在交叉驗證的基礎上使用，才能有效避免數據的誤用。需要注意的是，目前一些EDR數據取證工具僅能對EDR中的數據進行提取和解析，在數據報告中缺乏關于數據的記錄機制、范圍等信息說明，影響EDR數據的分析和使用，可能會導致數據的誤用。

四、發展趨勢及展望

（一）擴大EDR記錄的事故形態范圍

現有的EDR事件記錄觸發閾值，難以捕獲汽車與行人、非機動車等碰撞形態。但從實際交通事故看，在城市道路中，汽車與行人、非機動車碰撞事故占比較高。按照現有技術標準要求的EDR系統可能由于此類事故中車輛的Dv值較低而不會進行記錄。因此，下一步需要在大量事故深度調查分析的基礎上，研究修改觸發條件和觸發閾值，將汽車與非機動車、行人碰撞事故形態納入可記錄的范圍。同時，也要避免由于觸發閾值過低，導致行駛過程中急加速、緊急制動等非交通事故被無效記錄的問題。此外，針對目前EDR主要適用車型為乘用車，導致配備車型有限的不足，可探索開展針對商用汽車EDR的配備和技術研究。

（二）深化EDR數據可靠性研究和實際應用

加強對EDR數據的精度驗證和分析方法研究，比如非穩態條件下車輛速度的可靠性分析及誤差控制技術，異常數據識別與分析方法等。加大EDR數據、痕跡物證、現場勘查、三維重建等信息和技術的融合應用，開展精細化事故分析，對事故的事實還原提供系統的技術和證據支撐。利用汽車EDR，為事故緊急救援（ECALL）提供重要的事故信息，對事故嚴重程度和人員損傷進行快速評估，提高事故救援效率和水平，減少事故傷亡后果。開展事故車輛的EDR數據匯聚、分析和挖掘，研究實際事故中碰撞的場景形態、碰撞速度等特征分布，為車輛碰撞安全性試驗標準修訂、事故預防、自動駕駛系統研發等提供數據支撐。根據EDR記錄的事發前駕駛人應急處置數據，為駕駛人行為干預（培訓、教育）等提供支撐。利用車輛安全系統在事故中的實際性能數據，輔助車企改進安全系統設計，提升車輛安全性。

（三）加強EDR與新技術的融合

隨著汽車安全技術的發展，自動駕駛汽車的逐漸推廣，需要研究與其相適應的EDR系統。應研究記錄主動安全系統在事發前和事故中的狀態信息，更好地分析車輛安全性能。對自動駕駛汽車的數據存儲系統（Data Storage System for Automated Driving，DSSAD），應考慮將自動駕駛系統啟動、被接管等事件作為記錄觸發的條件，以更加全面地監測和記錄自動駕駛汽車的運行狀況，為確定駕駛主體、事故致因調查、責任認定提供數據支持。此外，還應研究EDR與電動汽車遠程服務與管理系統車載終端（TBOX）等車載數據記錄裝置之間的技術和標準協調。

（四）明確EDR數據的所有權，推動解決數據獲取難的問題

在部分事故調查中，調查人員能否獲取以及獲取多少EDR數據，與車企的配合程度有直接關系。事故車輛EDR能夠記錄的數據情況和觸發的機制對于事故調查人員、當事人而言是一個“黑箱”，不利于保證事故調查的準確性、公正性。如果EDR數據記錄表明車輛存在技術故障或功能缺陷可能是事故的致因時，車企提供EDR數據的積極性和配合度可能不高，甚至提供數據不全面、不完整，制約了事故調查分析工作的開展。因此，應加強對車企提供可公開獲取的EDR讀取和解析工具的要求，提高EDR數據的可獲取性，降低數據提取和解析的成本，更好地促進EDR數據應用。