随着社会的发展,交通安全问题越来越凸显,传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化,传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法并不能有效解决交通事故的发生,交通安全问题已成为世界性的大问题。据报载,全世界每年因交通事故死亡的人数约50万,因此汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高,汽车行驶速度也相应加快,加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙,汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失,已成为一个不容忽视的社会问题,汽车的行车安全更显得非常重要。而传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生,因此主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。
为预防汽车发生事故,避免人员受到伤害而采取的安全设计,称为主动安全设计,如ABS,EBD,TCS,LDWS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性,尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯,前后雾灯,后窗除雾等也是主动安全设计。目前安全技术逐渐在完善,有更多的安全技术将被开发并得到应用。
预碰撞系统起"内外"保护作用
交通事故的发生以碰撞为主,而碰撞的理由往往与驾驶人的注意力不集中(如打瞌睡或打电话)、或视线不良等情况有关,而且事故的发生通常都只在刹那之间。今日汽车厂无不致力于发展预碰撞(pre-crash)安全系统,此系统又可分为对内部驾驶人(或乘客)的保护以及对行人的保护两种。
对驾驶人来说,当预碰撞安全系统透过雷达系统监测到冲击的可能性,它会向驾驶人提出警示,如果仍无法避免冲撞的发生,会在0.6秒前启动自动刹车系统,此系统能根据驾驶者刹车的力量,增加刹车油压辅助,让车辆减速的动作更为确实,以望能将车速降至最低;在此同时,预碰撞系统也会驱动安全带系统内的马达,将安全带卷回,并将乘员固定在所设计的最佳位置上,例如调整头枕位置来防止颈部伤害,或将坐椅移到一个可以让安全气囊发挥最大功能的位置,以期将冲击降到最低。此外,系统也可以做出关闭车窗及天窗等控制动作。
在行人的保护方面,当雷达、红外线或影像传感器等组件感测到车体即将冲撞到行人时,预碰撞系统会紧急告知驾驶人,并在碰撞不可避免时,如上述般启动自动刹车系统、爆开位于保险杆及前挡风玻璃处的安全气囊,以降低对行人头部、胸部及足部的伤害。
自适应巡航系统介入汽车操纵
自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统,它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中,安装在车辆前部的车距传感器(雷达)持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时,ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作,使车轮适当制动,并使发动机的输出功率下降,以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。自适应巡航控制系统在控制车辆制动时,通常会将制动减速度限制在不影响舒适的程度,当需要更大的减速度时,ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时,ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。
自适应巡航控制系统属于前向行驶的自动车速控制功能,它对于刹车仅有部分的干预程度,让驾驶人仍居于主控者的地位。要实现自适应巡航控制的首要工作,就是锁定前方的目标车辆,再计算出前方车辆的移动信息,如车速、加速度、偏航率等; ACC系统会依据计算出的距离及相对速度,以及车主设定的反应时间,进一步算出两车之间的安全车距,并进一步做出加速及减速的动作。当两车距离过近时,则切换到预碰撞的处理模式。
驾驶警示系统多用CCD/CMOS
除了对碰撞及车速的控制处理外,对于驾驶人的种种行为,也能通过各种感测系统进行监控并做出警示动作。这些警示功能包括车道偏离警示(Lane Departure Warning,LDW)、驾驶危险警示、视觉死角警示(或称盲点检测)等等。这些功能大多利用CCD/CMOS影像传感器来进行监视,并通过一套辨识系统判断车辆或驾驶的行为是否正常,并适时发出恰当的警告信号。
车道偏离警示是当车辆不正常偏离车道线时进行警示动作,辅助驾驶人控制车辆保持在车道线内,或提醒驾驶人变换车道时必须先打方向灯。如果驾驶人事先打方向灯,再变换车道,这属于正常行为,系统不会发出警示信号。
驾驶危险警示系统是利用影像传感器来监看驾驶人的行为,当驾驶人出现打瞌睡或视线偏离车道太久的情况时,会发出警告。有的系统甚至会监测驾驶座中的酒精浓度,并提出适当的警告。此外,驾驶人的视线也有不少死角,透过加装后侧方死角及后方死角监视器,可以为驾驶人提供视觉死角的相关环境信息。例如使用CCD或是超音波进行后方物体的监测、显像及警示,可以避免车辆倒车时发生事故。
对于驾驶人来说,有用的信息能减轻一些操控上的感知负担,并协助他做出适当的应变动作,不过,如果警示信息出现的太频繁且没有太大作用(如"前有测速照相"语音警示),这只会让驾驶人觉得不堪其扰,进而拒绝使用这样的一套辅助系统。另一个问题是如何发出警讯让驾驶人知道,如语音、屏幕/仪表板显示,或通过以振动油门踏板、方向盘或车体微动等方式来对驾驶人做出警示。
主动安全系统对传感器要求高
要做出正确的警示甚至是系统监控,关键在于充分且有用的感测信息,以及对信息的辨识或判断能力,前者需要靠传感器的广泛设置,后者则得依靠控制器中的可靠算法。以传感器来说,目前用于环境感知的技术包括雷达、光探测与测距、红外线、超音波、影像传感器及加速度器等。这些技术各有其使用特性,分别适用于车体中不同的位置及不同的应用。
以追随前车及预碰撞功能来说,在传感器上主要是采用毫米波雷达或激光雷达。其中激光雷达的成本较低,约只有毫米波雷达1/3的价格,不过,由于激光雷达的波长比较短,因此在下雨天无法达到理想的功能,因此为提高安全性能,高端车种还是会选用毫米波雷达。