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研究周報 | 一文讀懂汽車防撞類主動安全功能

第一電動大牛作者朱玉龍 2017-03-14 08:08

【特約研究員朱玉龍】接前一研究周報《汽車智能化發(fā)展網(wǎng)聯(lián)的“橋頭堡”：信息顯示與提醒功能的趨勢解析》所敘，我們來談防撞類主動安全功能：橫向/縱向介入控制，縱向從FCW(前車防撞預警系統(tǒng))發(fā)展到AEB(自動制動輔助系統(tǒng))和各類衍生的自動剎車功能，橫向從LDWS(車道偏移報警系統(tǒng))延伸到LKA(車道保持輔助系統(tǒng))、LCA(汽車安全變道輔助系統(tǒng))等功能，自動調節(jié)大燈也是為了行駛安全去考量的。這類功能設計初衷，就是為降低事故發(fā)生率和事故危害程度，受道路安全法規(guī)和交通管理機構管理措施的直接推動。

總的來看：

·導入AEB、LKA需要涉及底盤電子的接口，車企面臨法規(guī)要求以及較高等級的安全性要求，在嘗試導入和保證車型不出問題的前提下，本土零部件商在與傳統(tǒng)Tier1的競爭中，只能處在跟隨地位。

·2018-2020年的AEB、ADAS核心零部件及系統(tǒng)行業(yè)，中國有關部門及企業(yè)需要高度協(xié)同，才能爭取搶得一杯羹。

·目前，應用在乘用車領域的功能技術在海外市場憑借高滲透率而具備低價高質的優(yōu)勢，而商用車領域國內企業(yè)的機會相對較多一些

一、汽車安全性功能存在的必要性和意義

在參考文獻1中，美國高速公路安全保險協(xié)會(IIHS)研究了2010年~2014年間發(fā)生在美國27個州的追尾事故在案記錄，其結果顯示，配備了自動制動系統(tǒng)的車輛追尾事故發(fā)生率以及傷亡程度相對較小。

(1)對于事故的減少

·單獨的FCW前車碰撞預警系統(tǒng)，能使車輛追尾概率下降23%

·FCW+AEB前車碰撞預警+自動剎車系統(tǒng)，能使車輛追尾概率下降39%

(2)對于人員傷害的減少

·單獨的FCW前車碰撞預警系統(tǒng)，能使車內人員和第三方人員傷害程度分別降低6%和4%

·FCW+AEB前車碰撞預警+自動剎車系統(tǒng)，能使車內人員和第三方人員傷害程度分別下降42%、44%

(一)歐美對汽車防撞安全功能的要求

美國國家公路交通安全管理局NHTSA已將AEB的測試加入到美國的NCAP之中，后續(xù)與通用、豐田等20家企業(yè)達成協(xié)議，在2022年之前，在美國銷售的所有新車安裝防止碰撞的AEB。而其他地區(qū)，也是通過道路安全管理部門，通過評分和引導，根據(jù)實際每年的事故情況來逐步導入主動安全(橫向、縱向)兩方面。

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圖1 這類標準的制定驅動因素就是事故數(shù)據(jù)

我們可以發(fā)現(xiàn)，整個過程是圍繞著道路安全的情況來實現(xiàn)的。走多快、制定強制法規(guī)以后起到多大的效果，要通過事故和交通事故傷亡的數(shù)據(jù)得以體現(xiàn)。歐盟2014年開始要求所有在歐盟銷售的新車都要配備AEB，沒有這個系統(tǒng)的汽車不會獲得E-NCAP五星級的安全認證。(車輛AEB系統(tǒng)的測試，根據(jù)應用場景分為低速、高速與行人分別進行測試)

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圖2 從全球來看各個地區(qū)漸進式的逐步提高要求

(二)我國對汽車安全防撞功能的要求

中國也是一樣的形勢，根據(jù)實際的情況來看，法規(guī)上先行，實際應用層根據(jù)不同的區(qū)域來發(fā)展

1)商用車/客車強制要求《機動車運行安全技術條件》(GB7258)標準的變化也反應了管理的趨勢，需要更直接有效地維護道路安全——車長大于11m 的客車應裝備符合標準規(guī)定的車道偏離報警系統(tǒng)(LDWS)和前車碰撞預警系統(tǒng)(FVCWs)的要求，從草稿到征求意見稿，政策對道路安全性的考慮和要求也在不斷提高。

· 車道偏離報警系統(tǒng)(LDWS)=》LKA

· 前車碰撞預警系統(tǒng)(FVCWs)=》AEB

3月7日，交通運輸部發(fā)出關于貫徹落實交通運輸行業(yè)標準《營運客車安全技術條件》(JT/T 1094-2016)的通知

· LDWS 12個月(2018年4月1號)，

· AEB里面的FCW 12個月(2018年4月1號)

· AEB 24個月(2019年4月1號)

AEB里面的制動方面的內容標準里面另行索引，一個是實施中包含功能的要求。這個技術條件，是早于GB7258的一些要求，也是彰顯了在GB強制法規(guī)之前，運營車輛先行探索的路，也是后面交通部要發(fā)揮智能網(wǎng)聯(lián)中運營管理者角色的一個體現(xiàn)。

2)乘用車要求：2018版C-NCAP管理規(guī)則在主動安全方面的要求是增加行人保護試驗。這是針對中國道路交通事故中行人傷害事故數(shù)量多、傷害大的特點而提出的要求，把車輛自動緊急制動系統(tǒng)AEB納入評價。AEB是車輛在預防碰撞安全方面非常有效的先進主動安全裝備，應當鼓勵安裝。C-NCAP管理中心在經(jīng)歷了長時間的調研、路況采集、技術交流和試驗驗證基礎上，提出了AEB系統(tǒng)的評價方案。

二、汽車安全防撞功能的準備與實現(xiàn)

從原來豪華車才有的各類功能，真正擴大到普通車也配置的規(guī)模，安全防撞功能整個落地的過程其實不僅僅是單純加個配置這么簡單。

(一)消費者對于緊急剎車AEB的理解

消費者首先要面臨的是不同命名和體驗的緊急剎車功能。有雷達、單目攝像頭、立體攝像頭、激光雷達技術，還有以上幾類融合技術等方案，都是用來識別前方的潛在碰撞對象，這些信息會與車輛自身速度及行車軌跡相結合，以確定危急情況是否正在加重。我們可以預見到，到時候會有更多自主車企把這個作為主打的智能功能，會給他們取不同的名字。

· 如果檢測到潛在碰撞可能， AEB 系統(tǒng)首先會提醒駕駛員采取措施以盡量避免碰撞。

· 如果未采取任何措施且碰撞仍可能發(fā)生，則系統(tǒng)將施加制動。有些系統(tǒng)會施加最大制動力，而有些系統(tǒng)則會逐步加大制動力。

· 有些系統(tǒng)會在檢測到駕駛員采取避碰措施時立即停用。

這里就變成了，從沒有AEB=》有AEB會存在使用體驗的差異，不同廠家的AEB的特性也會有差異，AEB使用過程中的車速、場景和檢測對象會有較大的差異。

表1 不同廠家的緊急剎車的叫法

BMW	Pedestrian Warning with City Brake Activation camera-based systems Approach control warning and Person warning with light city braking function
FIAT	City Brake Control
Mitsubishi	Forward Collision Mitigation
Skoda	Front Assistant
Audi	Pre Sense Front Pre Sense Front Plus
Volkswagen	Front Assist City Emergency Brake
Ford	Ford Forward Alert Active City Stop
Mercedes-Benz	Collision Prevention Assist BAS PLUS PRE-SAFE? Brake PRE-SAFE? Brake and BAS PLUS
Honda	Collision Mitigation Brake System
Volvo	City Safety

事實上，這個系統(tǒng)也是比較復雜，也受很多的因素包括來自車輛本身、剎車控制系統(tǒng)、剎車片、外部環(huán)境的感知系統(tǒng)和外部環(huán)境條件等的影響。

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圖3 決定AEB特性的一些要素

(二)AEB的開發(fā)和進化

總的來看，未來自主開發(fā)的過程，一定是從全托往半托演變。涉及到整個系統(tǒng)開發(fā)的路徑可以分為：

l 全托：有一兩個具備戰(zhàn)略優(yōu)勢的地位，以相對合適的價格，把整個系統(tǒng)承包下來。好處是穩(wěn)定可靠安全，責任由之承擔，壞處是出了問題只能電話找他們了。

l 半托：這個領域，其實需要很長的時間積累，把其中一部分分解，找到合適的能提供穩(wěn)定可靠解決方案的廠家一起來整合系統(tǒng)。車企從單純的發(fā)需求(符合什么要求和標準)，向在不同的車型上個性化整合最優(yōu)的方案發(fā)展。短期內其實這個挺難實現(xiàn)的，不過也是在某些道路上進行實驗。

研究周報 | 一文讀懂汽車防撞類主動安全功能圖4 AEB系統(tǒng)概覽

這里面，可以通過黑匣子記錄器、車聯(lián)系統(tǒng)和事故分析的辦法來提高整個信息收集和實際性能數(shù)據(jù)的可能性。

· 車企可以通過車聯(lián)系統(tǒng)確定功能是否有效果，見參考文獻3

表2 通過車聯(lián)系統(tǒng)分析性能效果

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· 車企對事故的分析可以通過和黑匣子和車聯(lián)系統(tǒng)一起分析

· 在NHTSA的基礎上，可以存儲進一步的安全數(shù)據(jù)，還有整個的AEB和其他功能的運行情況來做進一步的關聯(lián)分析對比

表3 通過黑匣子和車聯(lián)系統(tǒng)一起分析過程

第一電動網(wǎng)新聞圖片

(三) 全面記錄使用過程和事故的發(fā)生

實際在上的過程中，可以分步走，但是一旦介入控制，搞不好是要召回的。如下表所示，是主要的AEB召回的事故：

表2 部分AEB的召回概覽

2015月	ACURA	The recalled Acuras can incorrectly determine there's a obstacle ahead when the car is traveling near a metal guard rail or fence. The problem is more likely to occur when the car is changing lanes. The company is not aware of any injuries or crashes in the United States related to the problem, but one crash was reported in Japan involving a different model with the same automatic braking system. The problem is being fixed with a software update, Martin said.
2015月	Subaru	“If the switch that activates the brake lights fails, the automatic pre-collision braking component of the driver assist system will not function,” Subaru said in its notice to the NHTSA.
2015月	Toyota	Toyota is recalling about 31,000 cars（2013-2015 Avalon, Avalon Hybrid, Lexus ES 350 and Lexus ES 300h） that can slam on the brakes even though that's the last thing you need. This is a problem that is occurring on a more frequent basis as more cars are equipped with collision avoidance systems. The pre-collision system can interpret a steel joint or plate as an object in the road. The steel object will activate the collision avoidance system and identify the steel as a car driving in front of the Toyota or Lexus vehicle. Toyota says if this happens, a warning buzzer will activate and the automatic service brakes will suddenly be applied. This means a sudden emergency braking event that could cause all kinds of problems with a vehicle traveling behind the Toyota or Lexus.
2015月	Jeep	U.S. safety regulators have closed a yearlong investigation into the Jeep Grand Cherokee's automatic braking system without seeking a recall. NHTSA began the probe in June of last year after getting complaints that the system braked for no reason, increasing the risk of rear-end crashes. But investigators found in testing that there was no single cause for unintended braking, and that the brakes came on only for short periods and didn't cause any crashes. The agency says the Jeep system performs as well or better than similar systems from other automakers. Its tests found that the braking at the root of the complaints reduced the SUV speeds by less than 3 mph.
2014月	Volvo	Volvo is recalling 2011-2015 VNL and 2014-2015 VNM trucks built between Nov. 17, 2010, and Feb. 5, 2014, that are equipped with enhanced cruise control but no side fairings. The recall could affect up to 862 trucks.Volvo says the active braking component — the “autonomous” braking feature — in the affected vehicles can become disabled. The active braking feature is part of the enhanced cruise control system. If the braking component is disabled, the truck will not engage the brakes automatically, as it should, when the cruise control system is activated, Volvo says.
2013年6月	Toyota	萬輛皇冠和雷克薩斯IS<span style="font-size:10pt;font-family:"">轎車