楊 斌 袁勝學(xué) 王朝新

(陜汽集團(tuán)商用車有限公司，陜西寶雞 722400)

0 引言

在汽車工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的背景下，我國(guó)汽車保有量不斷提升。汽車固然可以改變?nèi)藗兊牧?xí)慣及生活方式，但同樣帶來較多的問題及影響，尤其因制動(dòng)不當(dāng)造成的交通事故頻發(fā)，導(dǎo)致人員傷亡數(shù)量不斷提升，同時(shí)產(chǎn)生大量的經(jīng)濟(jì)損失。自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）能夠很大程度上避免或緩解追尾事故的發(fā)生，保護(hù)駕乘人員安全。因此，為減少因制動(dòng)因素所導(dǎo)致的交通事故，應(yīng)加強(qiáng)AEB技術(shù)研究的重視，并通過建立健全運(yùn)行方案，對(duì)故障產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析，加強(qiáng)多種主動(dòng)安全協(xié)同工作研究，多方位提升主動(dòng)安全性能。

1 自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)系統(tǒng)概念及原理

在Euro NCAP統(tǒng)計(jì)下，城市交通事故主要原因就是兩車處在較低相對(duì)車速下，牽扯已經(jīng)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(dāng)駕駛員出現(xiàn)分心或無法分辨前方車輛速度、沒有意識(shí)到存在碰撞危險(xiǎn)或者發(fā)生碰撞時(shí)間過短時(shí)導(dǎo)致來不及對(duì)碰撞進(jìn)行正確的處理，則會(huì)出現(xiàn)類似追尾的情況，產(chǎn)生的影響較為嚴(yán)重。針對(duì)AEB系統(tǒng)的研究，應(yīng)加強(qiáng)重視對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，通過理論與實(shí)踐研究對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀了解充分，最大化發(fā)揮研究的效果，為汽車領(lǐng)域的應(yīng)用提供幫助。

AEB是在車輛處于緊急工況下通過主動(dòng)制動(dòng)方式來緩解或者避免碰撞的主動(dòng)安全技術(shù)，屬于一種汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)。根據(jù) Euro NCAP 定義，當(dāng)汽車感知到即將發(fā)生碰撞時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)來降低車速，并避免可能的碰撞，稱為自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)。AEB種類根據(jù)不同路況主要分為城市AEB、城際AEB以及行人AEB，其系統(tǒng)的功能由前車探測(cè)系統(tǒng)、多數(shù)據(jù)融合算法、制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)計(jì)算出車輛的碰撞風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到臨界報(bào)警點(diǎn)(t)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過視覺、聲音等方式向駕駛員發(fā)出預(yù)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(duì)預(yù)警及時(shí)做出正確反應(yīng)操作時(shí)(t)，系統(tǒng)會(huì)加快預(yù)警頻率同時(shí)通過輕微振動(dòng)制動(dòng)踏板或轉(zhuǎn)向盤等額外的方式向駕駛員發(fā)出警告，系統(tǒng)此時(shí)會(huì)通過點(diǎn)剎、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩限制等方式進(jìn)行部分主動(dòng)制動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)計(jì)算的碰撞危險(xiǎn)程度達(dá)到臨界制動(dòng)點(diǎn)(t)時(shí)，已經(jīng)無法人為避免與前方目標(biāo)碰撞，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)全力制動(dòng)來緩解或避免碰撞，其工作過程如圖1所示。

圖1 自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)系統(tǒng)原理圖

2 自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)系統(tǒng)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)評(píng)方法

近年來伴隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車主動(dòng)安全技術(shù)日新月異。主動(dòng)安全相關(guān)法律法規(guī)不斷建立健全，2016年至2020年間交通部基于不同類型營(yíng)運(yùn)車輛分別發(fā)布了營(yíng)運(yùn)客車、載貨汽車、牽引車和半掛車、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車等安全技術(shù)條件，明確了各車型對(duì)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(guó)對(duì)AEB測(cè)評(píng)方法的建立起步較歐美國(guó)家晚，2017年4月20日，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心發(fā)布了中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程(C-NCAP)管理規(guī)則(2018 年版)，該管理規(guī)則新增加車輛AEB系統(tǒng)的試驗(yàn)和評(píng)價(jià)方法。2019年3月15日交通部發(fā)布JT/T 1242《營(yíng)運(yùn)車輛自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)性能要求和測(cè)試規(guī)程》，同年10月國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布GB/T 38186《商用車輛自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEBS)性能要求及試驗(yàn)方法 》，填補(bǔ)了我國(guó)在AEB測(cè)評(píng)領(lǐng)域的空白，主動(dòng)安全檢測(cè)進(jìn)入到高速發(fā)展階段。

3 自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)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(shí)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(shí)時(shí)間距作為衡量形成危險(xiǎn)狀態(tài)的指標(biāo)，通過與策略中預(yù)警安全距離的控制，實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的對(duì)比分析，指導(dǎo)AEB系統(tǒng)作出預(yù)警和主動(dòng)制動(dòng)避撞操作。這種策略，主要通過與目標(biāo)車的相對(duì)車速、自車最大制動(dòng)減速度、目標(biāo)車最大減速度等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，同時(shí)考慮駕駛員的反應(yīng)時(shí)間、系統(tǒng)延遲時(shí)間等，從而提升整體規(guī)劃的效果。

3.2 駕駛員反應(yīng)特性的碰撞發(fā)生時(shí)間避撞策略

此項(xiàng)策略的實(shí)施，需要對(duì)駕駛員的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行分析，尤其是在危險(xiǎn)情況下的認(rèn)知和判斷條件下，從時(shí)間尺度將自車當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到與前車發(fā)生碰撞所剩余的碰撞發(fā)生時(shí)間(TTC)作為衡量行車危險(xiǎn)狀態(tài)的重要指標(biāo)。在此環(huán)節(jié)進(jìn)行處理與優(yōu)化的過程中，應(yīng)對(duì)雷達(dá)獲取要點(diǎn)有著充足的掌握，得到實(shí)時(shí)TTC數(shù)值，并與系統(tǒng)所設(shè)定的碰撞預(yù)警的TTC進(jìn)行對(duì)比，指導(dǎo)AEB系統(tǒng)作出主動(dòng)制動(dòng)避撞操作。而且針對(duì)駕駛員反應(yīng)特性與AEB系統(tǒng)主動(dòng)制動(dòng)，在面臨危險(xiǎn)時(shí)，通常人的反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)延遲，甚至?xí)霈F(xiàn)錯(cuò)誤操作的情況，所以在研究過程中應(yīng)對(duì)碰撞發(fā)生時(shí)間避撞策略進(jìn)行深入探究，通過理論與實(shí)踐的整合，將其貫穿到AEB系統(tǒng)避撞策略研究工作當(dāng)中。

3.3 制動(dòng)轉(zhuǎn)向協(xié)同避撞策略

制動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)同避撞策略利用縱向AEB系統(tǒng)及橫向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)同工作達(dá)到避撞目的。在探究過程中需要對(duì)AEB系統(tǒng)制動(dòng)前車速高低以及通過車輛前方出現(xiàn)形成橫穿馬路或車輛違規(guī)形式等行為進(jìn)行分析，對(duì)是否影響實(shí)時(shí)TTC瞬間變化進(jìn)行探究，從而判定是否通過制動(dòng)全速制動(dòng)實(shí)現(xiàn)避撞，是否需要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)協(xié)同工作來實(shí)現(xiàn)完全避撞，從而有效實(shí)現(xiàn)AEB系統(tǒng)的避撞作用?；谙到y(tǒng)避撞策略展開的各環(huán)節(jié)，應(yīng)對(duì)整合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)過程制動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，提升AEB系統(tǒng)避撞性能穩(wěn)定性。

3.4 AEB系統(tǒng)避撞總結(jié)

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外AEB系統(tǒng)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(fā)，其中安全性較為重要，必須要從這一層面進(jìn)行全面分析、掌握主要影響因素，不斷加強(qiáng)避撞策略研究方案，提升AEB系統(tǒng)避撞安全性。對(duì)于智能性來講，主要就是探究AEB系統(tǒng)在復(fù)雜交通場(chǎng)景應(yīng)對(duì)的表現(xiàn)，而舒適性則從避撞策略是否干預(yù)駕駛員正常操作來體現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)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(huì)出現(xiàn)相較于駕駛員正常避撞操作更早地主動(dòng)制動(dòng)情況，從而影響駕乘體驗(yàn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)更高車速下的完全避撞并提高安全性，應(yīng)通過深入研究制動(dòng)轉(zhuǎn)向協(xié)同避撞策略來實(shí)現(xiàn)高車速下的完全避撞。

4 自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)探究

汽車廠商在實(shí)踐展開研究工作的過程中，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的研究工作有著充足的認(rèn)識(shí)，并在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新研究，遵循未來發(fā)展方向。

第一，針對(duì)復(fù)雜多變的交通場(chǎng)景下AEB避撞綜合性能的優(yōu)化，加強(qiáng)在行人突然橫穿馬路、側(cè)方突然插入車輛等復(fù)雜場(chǎng)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(dá)等感知技術(shù)的發(fā)展，提升AEB對(duì)于對(duì)周邊區(qū)域場(chǎng)景實(shí)時(shí)信息的獲取，并針對(duì)更多復(fù)雜交通場(chǎng)景不斷豐富AEB系統(tǒng)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(yīng)時(shí)間目標(biāo)的AEB執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置、簡(jiǎn)化制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)工作。目前開展的AEB執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究主要圍繞減少主動(dòng)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間和提升主動(dòng)制動(dòng)控制精度為目標(biāo)，應(yīng)針對(duì)緊急制動(dòng)距離、主動(dòng)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等各項(xiàng)工作進(jìn)行分析研究，朝著成熟的線控制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展，替代現(xiàn)行的AEB執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

第三，危險(xiǎn)行駛工況下需與多種主動(dòng)安全技術(shù)深度融合、協(xié)調(diào)工作。AEB系統(tǒng)主要就是輔助駕駛員在車輛處于緊急工作狀態(tài)時(shí)緩解或避免碰撞發(fā)生，而且系統(tǒng)的運(yùn)行以安全為主，屬于ADAS輔助駕駛系統(tǒng)中的一部分，對(duì)汽車安全性能要求不斷提高。AEB作為緊急狀況下的主動(dòng)制動(dòng)，單純的從制動(dòng)方面無法實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)的全面規(guī)避，只能夠適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行減輕。因此，要 想全面提升車輛主動(dòng)安全性能，則應(yīng)該將AEB與主動(dòng)轉(zhuǎn)向、主動(dòng)加速等安全技術(shù)進(jìn)行深度整合，將所存在的問題有效解決，使其逐漸轉(zhuǎn)變成無人駕駛技術(shù)中專門應(yīng)對(duì)緊急工況的車輛自動(dòng)緊急控制系統(tǒng)。

5 總結(jié)

在近些年汽車保有量不斷提升的背景下，各廠商已加強(qiáng)對(duì)AEB碰撞策略及制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)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(tǒng)的綜合性能，必須從多方面深入探索各項(xiàng)問題，如在復(fù)雜多變的場(chǎng)景下AEB碰撞綜合效果、響應(yīng)時(shí)間的縮短以及危險(xiǎn)行駛情況下多種主動(dòng)安全技術(shù)的協(xié)調(diào)控制等，杜絕所產(chǎn)生的影響及限制，提升技術(shù)研究的效果。