汽車(chē)安全系統簡(jiǎn)介與技術(shù)分析

　　汽車(chē)作為高速交通工具一直伴隨著(zhù)較高的危險性，汽車(chē)的安全性也一度是人們關(guān)注的重點(diǎn)。用戶(hù)在購買(mǎi)汽車(chē)時(shí)，安全性可能是其最關(guān)心的問(wèn)題之一，從車(chē)身的重量、車(chē)身抗沖擊能力、材料的強度等物理因素，到安全氣囊的個(gè)數，都是人們高度重視的要求。

　　今天，安全帶、氣囊等被動(dòng)式安全防護系統已經(jīng)不能滿(mǎn)足下一代車(chē)輛設計的需求，而傳感器、控制單元及內部軟件算法等構成主動(dòng)式安全保護機制的引入讓用戶(hù)的駕駛體驗得到更有效的安全保障。

　　汽車(chē)主動(dòng)式安全系統

　　軍事專(zhuān)家在討論各國武器防御系統風(fēng)格的迥異之處時(shí)，經(jīng)常涉及到所謂被動(dòng)型系統和主動(dòng)型系統，汽車(chē)安全系統的設計上也處處體現了這種思路。

　　汽車(chē)被動(dòng)式安全系統的代表即為傳統的保險杠、安全帶、安全氣囊等，主要目的是在意外發(fā)生時(shí)能盡量降低事故對車(chē)內人員的傷害程度。與之相對的主動(dòng)式安全系統則考慮的是如何避免這種事故的發(fā)生。

　　實(shí)現對意外的主動(dòng)避免和預防需要各種傳感和探測系統，如前后視雷達、夜視系統、紅外線(xiàn)探測、測距、CMOS/CCD影像監視，以及胎壓自動(dòng)監測系統（TPMS）等。主要的工作原理即傳感器從外界獲得所需的物理模擬信號值，轉化為數字信號后再交由特定的控制單元進(jìn)行分析，并進(jìn)行有效的決策和預防措施。

                             圖一　汽車(chē)安全系統從被動(dòng)向主動(dòng)方式發(fā)展的趨勢圖

　　1. 預碰撞系統

　　汽車(chē)交通事故大都由于相對高速運動(dòng)狀態(tài)物體間的碰撞，而引起碰撞的原因大多與違反交通規則、駕駛人視線(xiàn)受阻和精力不集中有關(guān)，如酒后駕車(chē)、疲勞駕駛、駕駛期間接打電話(huà)和聊天等。目前許多廠(chǎng)家都在研究預碰撞（Pre-Crash）安全系統作為應對。

　　預碰撞安全系統可分為對車(chē)內人員（駕駛員和乘客）的保護和車(chē)外人員（車(chē)外行人和車(chē)輛）的保護兩類(lèi)，但安全保障的核心都是對碰撞動(dòng)作的積極準備和防護措施。對于車(chē)內預碰撞安全系統，當相關(guān)傳感器或雷達探測到潛在的碰撞危險，會(huì )首先向車(chē)內駕駛員發(fā)出警告，如警告無(wú)效則在0.6秒前啟動(dòng)自動(dòng)剎車(chē)系統，根據駕駛員的剎車(chē)力量增加輔助油壓以充分降低車(chē)速，避免碰撞。同時(shí)，預碰撞安全系統也會(huì )在車(chē)內為被動(dòng)防護提供支持，如關(guān)閉車(chē)窗、調整座椅角度或安全帶松緊程度以減輕碰撞強度和讓安全氣囊發(fā)揮更大作用等。在車(chē)外，預碰撞安全系統也可通過(guò)一系列措施盡量保護被撞對象的安全。如碰撞不可避免，安全系統會(huì )打開(kāi)與行人受撞擊面相對的外部安全氣囊（如保險杠、風(fēng)擋玻璃等處），盡量減少對其頭、胸、腰等脆弱和致命部位的撞擊力。

　　2. ACC自適應巡航控制系統

　　所謂預碰撞系統，只能在碰撞發(fā)生之前做出的一系列積極準備，而并不是“預防”碰撞的發(fā)生。目前發(fā)展迅速的ACC（Adaptive Cruise Control），即自適應巡航控制，則能部分實(shí)現碰撞事故的預防。

　　ACC屬于前向行駛的速度控制系統，主要功能在于控制本車(chē)與周邊車(chē)輛的安全距離。其通過(guò)在車(chē)身四周配置的多個(gè)傳感器和車(chē)內控制系統的先進(jìn)算法向駕駛員提供安全駕車(chē)的輔助信息和建議，并在探測到潛在危險時(shí)向駕駛員及時(shí)發(fā)送警報，甚至直接介入車(chē)輛的操控系統加以干預。然而無(wú)論如何，ACC僅對剎車(chē)擁有部分干預程度，駕駛員仍然是駕駛的核心。

　　ACC實(shí)現速度和車(chē)距控制的關(guān)鍵在于鎖定前方目標車(chē)輛，然后計算出該車(chē)的速度、加速度等行駛信息。車(chē)主會(huì )提前為ACC設定反應時(shí)間，ACC在行駛時(shí)則會(huì )再依據輛車(chē)的相對速度和當前車(chē)距計算出安全車(chē)距，并判斷下一步的速度控制；而當輛車(chē)距離過(guò)近而超出ACC的控制范圍，則系統切換至預碰撞安全處理系統。

　　3. 駕駛警示系統

　　駕駛警示系統主要通過(guò)CCD/CMOS等傳感器和影像設備作為監視手段，通過(guò)內置辨識系統判斷車(chē)輛狀態(tài)和駕駛員的行為是否正常，如出現問(wèn)題則及時(shí)發(fā)出警示信號避免事故的發(fā)生。也有的駕駛警示系統能探測出駕駛員呼出氣體的酒精濃度并給予適當的警告。此外后方和側面的監視器也可屬于駕駛警示系統，其可消除駕駛員的視覺(jué)死角，避免倒車(chē)時(shí)常見(jiàn)的碰撞事故。

　　駕駛警示系統的功能主要包括車(chē)道偏離警示（Lane Departure Warning, LDW）、駕駛危險警示、視覺(jué)死角警示（或稱(chēng)盲點(diǎn)檢測）等。其中車(chē)道偏離警示主要在駕駛員駛入錯誤的車(chē)道進(jìn)行警告，或在變換車(chē)道時(shí)提示其打方向燈等動(dòng)作。

　　駕駛警示系統能為駕駛員的安全駕駛提供有效的輔助信息，但如果輔助信息不夠全面則無(wú)法起到其應有的作用。另一方面，一切事物都有其兩面性，如果輔助信息過(guò)多或過(guò)于復雜，不但對安全駕駛無(wú)益，有時(shí)反而會(huì )讓駕駛員疲于處理各種輔助信息而精力不集中，容易釀成事故。

　　此外，輔助信息通過(guò)何種手段發(fā)送給駕駛員也是值得研究的問(wèn)題之一。屏顯、儀表板、語(yǔ)音等屬于傳統的手段，目前還出現了“體感警示”的方式，即汽車(chē)通過(guò)振動(dòng)踏板、座椅、方向盤(pán)等來(lái)向駕駛員發(fā)送信息，或引起其注意。